摘要：煤炭气化中以德士古水煤浆气化炉为典型代表。德士古气化法时一种以水煤浆为进料的加压气流气化工艺。德士古水煤浆的浓度一般58%~62%，浓度过高过低对煤气化都不好。煤浆浓度低，进入气化炉产生过氧，肯定会使温度升高，煤浆浓度低，进入气化炉的煤量减少，大量水分会气化吸热，降低气化效率，故煤浆浓度也不能太高，原则是保证不沉降，流动性能好，粘度小的条件下尽可能提高水煤浆浓度。

关键词：水煤浆；浓度；密度

背景：全国上下提倡“节能降碳，绿色发展”，为减少样品分析频次，对水煤浆浓度进行在线监控，需要对水煤浆密度测试，通过实验室分析煤桨浓度与密度，得出两者之间的关系，为在线仪表建模提供依据。

一、 实验目的

研究水煤浆浓度和密度之间换算关系。

二、 测定原理

1. 红外干燥法测定原理：

称取一定量的试样置于红外水分测定仪内，试样中的水分在红外线的照射下，迅速蒸发，干燥至质量恒重，干燥后的试样质量占原样质量的纸来那个分数作为水煤浆浓度。

2. 密度测定原理：

用密度杯法测定一定温度时，一定量水煤浆试样的质量与水的质量之比（即得到水煤浆的相对密度）

三、 仪器及器具

1. 密度杯：容积为100ml，如图

2. 恒温水浴：能保持水温（40-50）℃

3. 分析天平：感量0.01g

4. 水银温度计：0℃～100℃，分度0.2℃

四、 实验准备

1. 密度杯的准备：

先清除密度杯和盖子上的污染物，用水清洗，再用蒸馏水冲洗，干燥备用。

2. 密度杯空白值的测定

沿密度杯内壁向杯内注满恒温到一定温度（40℃、45℃、50℃）的蒸馏水，盖上杯盖，使过剩的水从杯盖上部溢出（注意不能有气泡存在，否则应重新加水塞盖），迅速擦干密度杯，立即称重。取两次测定的算术平均值作为密度瓶的空白值m0

3. 实验步骤：

在预先干燥、清洁、测定过空白并已称量过的密度杯中加入搅拌均匀并恒温的水煤浆试样至密度杯体积的一半处，称量，得水煤浆试样的质量m1

4. 结果计算

水煤浆密度测定结果按式（1）计算：

式中：

——在一定温度下水煤浆的密度，单位为克每立方厘米（g/cm3）

m0——密度杯和水的质量，即密度杯的空白值，单位为克（g）

m1——水煤浆试样质量，单位为克（g）

m2——密度杯、水煤浆试样及水的质量，单位为克（g）

系数——水在不同温度时的密度，单位为克每立方厘米（g/cm3）

五、 实验结果

20℃下水煤浆浓度与密度关系表，如下：

序列	测定密度		系数	校正密度	平均密度	浓度
1	1.20720	0.98712		1.19165	1.19252	58.86
	1.20896	0.98712		1.19339
2	1.21603	0.98712		1.20037	1.20020	60.12
	1.21569	0.98712		1.20003
3	1.22133	0.98712		1.20560	1.20486	61.28
	1.21983	0.98712		1.20412
4	1.22498	0.98712		1.20920	1.20991	62.23
	1.22642	0.98712		1.21063
5	1.23110	0.98712		1.21525	1.21490	63.09
	1.23081	0.98712		1.21495
	1.23035	0.98712		1.21450

1-1

1-2

六、 方法确认

序号	浓度1	浓度2	序号	浓度1	浓度2
1	61.6	61.4	16	61.6	61.6
2	61.7	61.4	17	61.6	61.7
3	61.6	61.6	18	61.3	61.63
4	61.7	61.8	19	61.3	61.6
5	61.9	61.9	20	61.7	61.7
6	61.9	61.8	21	61.3	61.4
7	61.9	61.79	22	61.6	61.8
8	61.6	61.72	23	61.8	61.74
9	62.1	61.76	24	61.4	61.62
10	61.8	61.86	25	61.6	61.7
11	61.9	62.3	26	61.7	61.7
12	61.6	61.7	27	61.6	61.74
13	61.8	61.7	28	61.2	61.4
14	62.3	62	29	61.7	61.6
15	61.8	61.8	30	61.7	61.8

对30组数据进行双样本 T 检验和置信区间: 浓度1, 浓度2

浓度1 与浓度2 的双样本 T

均值标

N 均值标准差准误

浓度1 30 51.647 0.250 0.046

浓度2 30 51.688 0.199 0.036

差值 = mu (浓度1) - mu (浓度2)

差值估计值: -0.0413

差值的 95% 置信区间: (-0.1584, 0.0757)

差值 = 0 (与 ≠) 的 T 检验: T 值 = -0.71 P 值 = 0.482 自由度 = 55

七、结论

水煤浆浓度与密度成线性关系，水煤浆浓度可以通过超声仪、射线测定仪测得水煤浆的密度，再通过公式换算煤浆浓度，从而实现水煤浆在线分析。