一种文丘里型多相流体混合器及多相流体混合方法技术

本发明专利技术公开一种文丘里型多相流体混合器及物料混合方法，其包括：套筒(1)、上游渐缩管(2)、下游渐扩管(3)、多相流体混合腔(4)、进料管(5)；多相流体混合腔(4)处表压为‑0.01MPa～+0.01MPa；多相流体混合包括气液、气液固、液液、液液固混合；多相流体混合腔(4)的横截面积大于喉部横截面积。由于多相流体混合腔(4)处的流体静压为微负压至微正压，易于控制，使喉部处压力不受下游设备或管路的影响，压力稳定，而采用正压提供设备向多相流体混合腔(4)中通入第二物料，由于正压提供设备的正压可稳定控制，从而使通入多相流体混合腔(4)的第二物料量也能实现稳定控制。

【技术实现步骤摘要】
一种文丘里型多相流体混合器及多相流体混合方法
本专利技术属于气液混合器
，具体涉及一种能稳定控制气体流量的文丘里型多相流体混合器及多相流体混合方法。
技术介绍
大型机械化采煤技术的迅速发展与广泛使用，煤矿石在开采过程中会造成矿石细化，以及伴随着更多细粒粘土矿物混杂。机械采煤设备在运行时并不能对煤层及矸石层进行有效区分，导致采出的煤中含有大量微细粘土矿粒以及微细煤炭颗粒，另外，煤炭本身也难免带有伴生的矿物质(例如高岭石、长石、硅石等)，尤其是劣质煤，矿物质杂质含量更高。使用上述煤磨粉和配浆后制成的水煤浆，其中自然也夹带有大量的矿物质杂质，影响水煤浆热值，需要设法将矿物质除去。泡沫浮选工艺是常用的将矿物质杂质除去的方法，在浮选柱中疏水性碳质颗粒易于附着气泡，随气泡上浮，而亲水性矿物质颗粒则下降，由此除去矿物质杂质。在进入泡沫浮选柱之前，常需要将水煤浆与空气按一定的比例进行预混合然后通入浮选柱中进行浮选，这个水煤浆与空气的预混合过程，通常称为预矿化。现有技术中有各种将水煤浆与空气的预混合的设备，一种常见的设备是使用文丘里型气液混合器，如图1所示，其将水煤浆通过一个文丘里管，同时将气体进口设置在文丘里管的喉部，由于文丘里的喉部处的直径比其上下游进出口直径小得多，故水煤浆在喉部处流速非常快，呈射流状态，根据伯努利原理，流体流速越快，则静压越低，由此在喉部处产生负压(该负压甚至可达700mmHg以上)，抽吸外部空气进入，从而完成气液混合过程。这种文丘里混合器虽然抽气能力强、气液混合剧烈，但具有以下缺点：喉部处的负压受文丘里管下游设备或管路的影响较大，因此喉部处负压不稳定，进而造成空气吸入量不稳定，气液混合比例的波动较大，不利于后续的泡沫浮选柱的稳定操作。除此之外，现有多相流混合器混合效果差，具体应用于对水煤浆进行矿化时，导致对水煤浆的矿化效果差，经传统混合器矿化后的水煤浆中含碳-氢的可燃物颗粒表面只能粘附较大的气泡，这就导致后续含碳-氢的可燃物颗粒和矿物颗粒分离效果差，分离后可燃体回收率太低。为了解决以上问题，提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术第一方面提供了一种文丘里型多相流体混合器，其包括以下部件：套筒1，其两端开口，且内部具有空腔；其上游端开口为第一物料进口15，其下游端开口为混合物料出口16；第一物料经所述第一物料进口15进入所述套筒1内；上游渐缩管2，其从上游端至下游端为管径渐缩式，其上游端为第一流体入口21，其下游端为第一流体出口22；下游渐扩管3，其从上游端至下游端为管径渐扩式，其上游端为第二流体入口31，其下游端为第二流体出口32；多相流体混合腔4，其位于所述套筒1空腔内，且由所述上游渐缩管2和所述下游渐扩管3之间限定；进料管5，其通过位于所述套筒1管壁上的第二物料进口11向所述多相流体混合腔4内引入第二物料；第二物料进口11位于所述套筒1中部且贯穿所述套筒1管壁；所述上游渐缩管2和所述下游渐扩管3位于所述套筒1的空腔内；所述零表压、微正压或微负压指所述多相流体混合腔4处表压为-0.01MPa～+0.01MPa；所述多相流体混合腔4的横截面积大于所述第一流体出口22处横截面积。所述多相流体混合包括气液混合、气液固混合、液液混合、液液固混合；当为气液混合或气液固混合时，所述第一物料进口15通入液体流相或者液固流相(第一物料)，所述进料管5通入气体流相(第二物料)；当为液液混合或液液固混合时，所述第一物料进口15通入第一液体流相或者第一液体与固体混合流相(第一物料)，所述进料管5通入第二液体流相(第二物料)，所述第一液体和所述第二液体不互溶。优选地，所述下游渐扩管3的上游端具有凸台33，其伸入所述多相流体混合腔4一段距离，所述凸台33边界与所述套筒1内壁之间形成涡流环隙13。该凸台设计，造成气液混合流体在凸台边缘处(即涡流环隙13处)产生涡流，该涡流也会进一步增加混合腔内的流体静压，使其接近于微负压或零表压，且该涡流也强化了气液的混合效果。优选地，所述的文丘里型多相流体混合器还包括贯穿所述套筒1管壁的添加剂加入口14和与所述添加剂加入口14连通的添加剂加入管6，药剂通过所述添加剂加入管6经所述添加剂加入口14添加到所述涡流环隙13处。当将所述多相流体混合器用于对水煤浆进行预矿化，添加剂主要是药剂，包括煤油、柴油、高碳混合醇。优选地，所述凸台33与其主体所述下游渐扩管3连接处具有倒圆角设计，所述凸台33下游端外壁为圆弧状。在多相物料于多相流体混合腔4中混合过程中，在涡流环隙13处具有漩涡流，倒圆角设计可以提高设备的自清洁能力，避免在涡流环隙13处残留物料。优选地，所述上游渐缩管2和所述下游渐扩管3之间的距离为第一流体出口22的直径的1.5-3.5倍，所述多相流体混合腔4的横截面积为所述第一流体入口21处横截面积的60％-100％。优选地，所述套筒1管壁内侧还具有凸出的卡扣12，以防止所述上游渐缩管2和所述下游渐扩管3向中间的多相流体混合腔4中移动。优选地，所述进料管5上游还有正压提供设备，在所述多相流体混合腔4处表压为零表压或微正压时，采用正压提供设备通过进料管5向所述多相流体混合腔4中通入第二物料，当第二物料为空气时，可以选用鼓风机。优选地，所述上游渐缩管2和所述下游渐扩管3为分体式；所述套筒1、上游渐缩管2、下游渐扩管3、进料管5或添加剂加入管6之间可拆卸连接。该设计便于安装和拆卸，如果某内部零部件磨损或损坏时，方便拆开后进行更换。优选地，所述套筒1选自不锈钢材料。优选地，所述上游渐缩管2、下游渐扩管3为耐磨陶瓷材料，选自ZrO2或SiC。本专利技术第二方面提供一种稳定控制气体流量的气液混合方法，其使用本专利技术第一方面所述的文丘里型多相流体混合器，该方法具体包括以下步骤：(1)通过第一物料进口15、第一流体入口21向上游渐缩管2通入第一物料，随着上游渐缩管2管径逐渐缩小，液体物料速度逐渐增大，在所述第一流体出口22处液体物料速度达到最高值；(2)液体物料从所述第一流体出口22出来进入所述多相流体混合腔4，由于所述多相流体混合腔4的横截面积大于所述第一流体出口22处横截面积，使得液体物料流速下降，进而多相流体混合腔4处的流体静压提高至微负压、零表压甚至是微正压，所述多相流体混合腔4表压为-0.01MPa～+0.01MPa；(3)采用正压提供设备通过进料管5向所述多相流体混合腔4中通入第二物料，或者利用微负压向所述多相流体混合腔4中吸入第二物料，完成第一物料和第二物料混合过程；(4)混合之后的混合物料经所述第二流体入口31进入所述下游渐扩管3，进而通过第二流体出口32、混合物料出口16排出多相流体混合器；所述多相流体混合腔4处表压为-0.01MPa～+0.01MPa，压力范围控制在微负压、微正压或零表压；此处所述多相流体混合腔4压力受到进料流量的影响，本专利技术多相流混合器可以在保证进料流量的情况下，控制所述多相流体混合腔4处表本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种文丘里型多相流体混合器，其特征在于，其包括以下部件：/n套筒(1)，其两端开口，且内部具有空腔；其上游端开口为第一物料进口(15)，其下游端开口为混合物料出口(16)；第一物料经所述第一物料进口(15)进入所述套筒(1)内；/n上游渐缩管(2)，其从上游端至下游端为管径渐缩式，其上游端为第一流体入口(21)，其下游端为第一流体出口(22)；/n下游渐扩管(3)，其从上游端至下游端为管径渐扩式，其上游端为第二流体入口(31)，其下游端为第二流体出口(32)；/n多相流体混合腔(4)，其位于所述套筒(1)空腔内，且由所述上游渐缩管(2)和所述下游渐扩管(3)之间限定；/n进料管(5)，其通过位于所述套筒(1)管壁上的第二物料进口(11)向所述多相流体混合腔(4)内引入第二物料；/n所述上游渐缩管(2)和所述下游渐扩管(3)位于所述套筒(1)的空腔内，所述多相流体混合腔(4)的横截面积大于所述第一流体出口(22)处横截面积。/n

【技术特征摘要】
20210508 CN 20211049989621.一种文丘里型多相流体混合器，其特征在于，其包括以下部件：
套筒(1)，其两端开口，且内部具有空腔；其上游端开口为第一物料进口(15)，其下游端开口为混合物料出口(16)；第一物料经所述第一物料进口(15)进入所述套筒(1)内；
上游渐缩管(2)，其从上游端至下游端为管径渐缩式，其上游端为第一流体入口(21)，其下游端为第一流体出口(22)；
下游渐扩管(3)，其从上游端至下游端为管径渐扩式，其上游端为第二流体入口(31)，其下游端为第二流体出口(32)；
多相流体混合腔(4)，其位于所述套筒(1)空腔内，且由所述上游渐缩管(2)和所述下游渐扩管(3)之间限定；
进料管(5)，其通过位于所述套筒(1)管壁上的第二物料进口(11)向所述多相流体混合腔(4)内引入第二物料；
所述上游渐缩管(2)和所述下游渐扩管(3)位于所述套筒(1)的空腔内，所述多相流体混合腔(4)的横截面积大于所述第一流体出口(22)处横截面积。


2.根据权利要求1所述的文丘里型多相流体混合器，其特征在于，所述下游渐扩管(3)的上游端具有凸台(33)，其伸入所述多相流体混合腔(4)一段距离，所述凸台(33)边界与所述套筒(1)内壁之间形成涡流环隙(13)。


3.根据权利要求2所述的文丘里型多相流体混合器，其特征在于，其还包括贯穿所述套筒(1)管壁的添加剂加入口(14)和与所述添加剂加入口(14)连通的添加剂加入管(6)，微颗粒表面改性药剂通过所述添加剂加入管(6)经所述添加剂加入口(14)添加到所述涡流环隙(13)处。


4.根据权利要求2所述的文丘里型多相流体混合器，其特征在于，所述凸台(33)与其主体所述下游渐扩管(3)连接处具有倒圆角设计，所述凸台(33)下游端外壁为圆弧状。


5.根据权利要求1所述的文丘里型多相流体混合器，其特征在于，所述上游渐缩管(2)和所述下游渐扩管(3)之间的距离为第一流体出口(22)的直径的1.5-3.5倍，所述多相流体混合腔(4)的横截面积为所述第一流体入口(21)处横截面积的60％-100％。


6.根据权利要求1所述的文丘里型多相流体混合器，其特征在于，所述套筒(1)管壁内侧还具有凸出的卡扣(12)，以防止所述上游渐缩管(2)和所述下游渐扩管(3)向中间的多相流体混合腔(4)中移动。


7.根据权利要求1所述的文丘里型多相流体混合器，其特征在于，所述进料管(5)上游还有正压提供设备，在所述多相流体混合腔(4)处表压为零表压或微正压时，采用正压提供设备通过进料管(5)向所述多相流体混合腔(...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾昊霖，
申请(专利权)人：深圳瑞科天启科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44