[发明专利]气、固、液三相流高浓度管道输送系统

说明书

本发明属于多相流管道输送技术领域。

目前对横向管道输送技术研究极少，最有代表性的是匈牙利Banhida发电厂正在运行的气、固、液三相流工业管道系统，输送管长不超过2公里（见《多相流管道输送》译文集和《赴匈牙利发电厂除灰考察报告》）。

该系统输送固体物料的流动介质是以气体为主，液体为辅。加气方式是在泵的进口前面进行加气，因而需购置较大功率的仑式泵系统，基建投资较大。由于该系统加气量大，气体在管道内沿程发生严重膨胀，使管道输送阻力沿程增加，因此，固体物料输送距离较短，最大不超过两公里，不适宜长距离输送，经济效益低。

本发明就是针对上述情况而研制的一种减阻、节能、且适宜长距离输送的“新型气、固、液三相流横向管道输送系统”。

参见本发明的附图，其中：

图1，表示各浓度下流速与最佳加气量比值K₃关系图。

图2，表示加气管埋设位置布置平面图。

图3，表示加气管埋设位置正面图，

图4，表示三相流的水力坡降iogs最佳加气量比值K₃关系图。

此图在重量浓度为C_ω＝42.95%情况下。

曲线8的平均流速为V_pj＝4.65m/s

曲线9的平均流速为V_pj＝3.35m/s

曲线10的平均流速为V_pj＝2.01m/s

曲线11的平均流速为V_pj＝1.31m/s

图5表示加气管固定支架

新型气、固、液三相流横向管道输送系统由浓缩池、泵、加气管（3）、法兰盘（1）、控制阀（2）及液固两相流输送管道（4）等部件组成，且输送固体物料的流动介质是以液体为主，气体为辅。加气管长度由进口段（7）长为300毫米、加气量安全控制段（5）长为1000毫米、加气管位置固定段（6）长为300毫米及出口段（3）长为300毫米等部件组成。

该系统加气位置距泵出口处约20-40米处，其加气管与液、固两相流管为裤衩形，加气咀为抛物曲线，并且加气管管轴与浆体输送管道轴线顺水流方向的夹角（α）为-0.5--0.45度（如图3）。在该范围内微小气珠沿管断面分布较均匀，减阻效果较好。

加气量是三相流减阻效果的关键。加气量大小，直接影响其减阻效果。由实验可知，三相流的水力坡降iogs与加气量比值K₃（K₃＝加气量/三相流总流量）的关系曲线（如图4）大致为一条向上凹起的曲线，存在极小点，该点iogs值最小，对应该点的K₃即为该浓度流速下的最佳加气量比值K_佳，此时其减阻 效果最佳。

三相流输送流速（Vogs）与最佳加气量比值K₃的关系呈向上凹的曲线（如图1）。随着流速减小，最佳加气量比值K₃增大。

气量输入管道，必须施加一定压力，该压力与固、液两相流输送压力有关。因此，三相流输送浆体时施加多大压力将会影响减阻效果。本发明所施加的加气压力一般高于加气孔处浆体压力的20%左右。

按照上述方式制造的新型气、固、液三相流横向管道输送系统具有节电、节水，减轻管道磨损以及防止管道堵塞等优点，适宜长距离输送。不仅对现有两相流设备改造方便，且见效快，投资少。据室内试验，本发明与现有两相流设备相比，可节约电能60%左右。

下面以粉煤灰的输送为例，进一步说明新型气、固、液三相流横向管道输送系统的减阻效果，由实测可知，对浆体流速含灰浓度的变化，其减阻效益如下：

a）高浓度（C_ω≥34.45%），小流速（V_pj＝1.1～1.35m/s）最佳加气量比值K_佳为5～7%时，三相流比固、液两相流的减阻值为70%左右。

b）低浓度（C_ω≤13.8%，大流速（V_pj≥4.3m/s），K_佳＝1.1～1.4%时，减阻值为9～13%。

c）在其它浓度与流速的组合条件下，减阻效果为15%～60%。