单颗粒褐煤高温烟气干燥过程实验研究

针对10mm~25mm粒径的大唐五间房褐煤,通过单颗粒高温烟气干燥实验,得到了600℃~900℃烟气温度下的干燥特性曲线,研究了干燥介质温度和粒径对褐煤高温脱水效果的影响,发现干燥过程主要处于降速干燥阶段;高温条件下,温度对干燥速率的影响并不显著;针对褐煤水分在干燥过程中的迁移特点以及大唐五间房褐煤的孔隙特征,基于努森扩散定律,建立了水分蒸发为蒸汽再扩散出煤粒的缩核干燥动力学模型;得到了不同温度下的有效水分扩散系数,并利用Arrhenius公式求出了10mm~25mm粒径下的干燥活化能.     

单颗粒褐煤高温烟气干燥过程数值模拟

褐煤干燥对于提高其品质具有重要意义。为了模拟高温烟气干燥这一高温差、变温差非稳态传热传质过程中褐煤内水分蒸发过程,采用有限体积法建立了一维球坐标系下蒸发界面向内迁移的单颗粒褐煤干燥数学模型,并利用该模型分析了初始烟气温度和颗粒粒径对单个褐煤颗粒干燥特性的影响。模型模拟结果与实验结果对比表明二者变化趋势一致,所建模型能较好地反映出高温烟气干燥过程中褐煤内水分蒸发过程。结果表明,初始烟气温度越高,颗粒粒径越小,蒸发界面向内迁移速度越快,水分脱除越快,干燥时间越短;蒸发界面平均迁移速度均与初始烟气温度和颗粒粒径呈线性关系;在初始烟气温度700℃下,较短的停留时间使得颗粒表面温度未达到挥发分析出温度,本研究中不同粒径褐煤颗粒在干燥过程中基本没有挥发分的析出。     

单颗粒褐煤高温烟气干燥过程研究

以褐煤颗粒中水分蒸发界面为基础,将褐煤颗粒分为干区和湿区,干区考虑传热传质,湿区只考虑传热,并采用有限体积法,建立了一维球坐标系下单颗粒褐煤干燥脱水过程模型.利用Crank-Nicolson六点差分格式对其离散,模拟得到不同工况(初始烟温、停留时间和颗粒粒径等)下的单颗粒褐煤含湿量及其内部温度分布的动态变化.实验结果与模型模拟结果对比表明二者吻合度较好,所建干燥模型可以较好地反映褐煤干燥的实际过程.研究发现,初始烟温越高、停留时间越长以及颗粒粒径越小,干燥效果越好.当粒径为20mm的褐煤颗粒在初始温度为873K的热气流下停留131s时,其含水量即可从25.3%降到12%以下,此时颗粒表面的温度为537K,略高于挥发分初析温度(520K),此工况可以作为褐煤实际干燥过程中的最佳工况参照.     

褐煤水分和挥发分析出特性研究

为研究我国典型褐煤的水分和挥发分析出特性,以宝日希勒褐煤为原料,采用烘箱和热重等温实验在不同温度和粒径下对褐煤的水分析出特性进行研究,并对褐煤水分析出机理进行探讨,建立了相应的机理方程。采用马弗炉等温热解实验对褐煤的挥发分析出过程进行研究。结果表明,褐煤中水分的析出过程受温度和粒径2种因素影响,温度的升高可以弥补大颗粒传热传质阻力的影响。由于水分赋存形式的不同,褐煤低温脱水过程可分成2个阶段,分别对应不同结合形式水分的析出,有着不同的干燥机理方程,而相对较高温度脱水时则没有明显的界限差别,比较适合的褐煤脱水温度和脱水粒径分别为150~200℃和15 mm以下。挥发分的析出则主要与温度有关,从200℃开始析出,400℃后大量析出,1 000℃以下,温度升高,析出量增多,但随着温度上升,增加趋势变缓。     

印尼高水分褐煤干燥特性研究

以印尼高水分褐煤为试验对象,采用蒸汽管回转干燥技术对其进行静态、动态干燥试验研究。褐煤干燥速率特性试验表明,褐煤粒径和质量基本相同时,干燥蒸汽温度越高,水分蒸发速率越快,褐煤干燥速率越大;褐煤质量相同时,褐煤粒径越小,干燥时间越短,干燥速率越大;褐煤粒径相同时,褐煤质量越小,干燥时间越短,干燥速率越大;褐煤干燥速率曲线常在煤中水分低于空干基水分前出现拐点,即进入干燥降速阶段。通过对褐煤干燥前后的粒径分布、热稳定性分析可知,褐煤干燥过程伴随着细颗粒煤粉的产生,褐煤干燥后细颗粒煤粉增加了14.87%;褐煤干燥前后TS6分别为10.3%和19.2%,均属于低热稳定性煤,且干燥后褐煤的热稳定性好于干燥前;干燥后褐煤的反应开始温度RI和燃尽指数Cb分别降低了7℃和0.1112,相差较小,均极易着火和燃尽。     

褐煤中水分存在形式的实验研究

利用低温差热法分析了我国内蒙古两种典型褐煤中水分的存在形式,并用恒温干燥的方法对褐煤中各部分水的析出情况进行了研究.结果表明,我国褐煤中存在三种具有不同冷凝特性的水,分别为自由水、束缚水和不冻水,其含量与煤种有关;从等温干燥实验得出,自由水的析出速率明显大于束缚水的析出速率;由不同存在形式水分含量及冷凝特性可以推测,大唐五间房褐煤具有比锡林郭勒褐煤更大比例的微孔,我国褐煤孔隙分布中的微孔所占体积比例比澳大利亚褐煤大.同时,通过孔隙测定验证了大唐五间房褐煤具有比锡林郭勒褐煤更大的微孔比例,且与其水分冷凝特性关系相符.     

褐煤干燥特性的实验研究

为获得褐煤颗粒干燥器设计的基础数据,对宁夏褐煤进行了工业分析、热重分析,得到了褐煤水分、挥发分的质量分数,确定了宁夏褐煤干燥的温度范围.褐煤的热重分析表明:褐煤干燥温度应不高于250℃.在热重分析确定的温度范围内,采用薄层干燥方式进行了褐煤颗粒的等温干燥实验,获得了褐煤颗粒干燥速率随水分的变化关系,颗粒的干燥主要处于降...     

富氧燃煤电厂褐煤干燥过程的数值模拟

利用Aspen Plus软件对某600MW富氧燃煤电厂褐煤的干燥过程进行模拟分析,研究干燥介质、烟气温度、流量、烟气中CO2浓度和H2O含量对褐煤干燥特性的影响.结果表明,富氧燃煤电厂的烟气适合于褐煤的干燥,烟气中的CO2可以有效抑制褐煤的氧化自燃,使干燥过程更加安全,并能增强烟气的干燥能力,H2O会抑制煤中水分的蒸发;干燥温度和干燥流量的增加都会加速褐煤达到干燥要求,干燥温度的影响更明显.通过分析得出烟气温度150℃和流量1.4×106 m3/h为600MW富氧燃煤电厂的最佳干燥条件.     

粒径与干燥温度对污泥颗粒干燥特性的影响

为了研究粒径、干燥温度对市政污泥干燥特性的影响,采用恒温干燥的方式对粒径<10 mm污泥颗粒的干燥性能进行实验研究。结果表明,粒径为3～10 mm的污泥颗粒在恒温干燥过程中无破碎现象稳定浓缩,干燥至恒定的时间和干基含水率与粒径大小成正比;粒径<3 mm的污泥颗粒由于吸附水的相互吸附作用形成团聚,对恒温干燥过程呈负面影响。当污泥颗粒粒径一致,干燥至恒重时,干燥温度与时间、干基含水率和挥发分含量成反比。粒径<10 mm的污泥颗粒最佳干燥条件为恒温温度105℃,污泥颗粒粒径3～4 mm。     

褐煤煤粉干燥立管提质干燥的流动特性研究

通过实验研究褐煤煤粉在提质干燥过程受哪些因素的影响,利用FLUENT6.3.26对实验得到的数据进行温度、速度和压力场的数值模拟(气固两相流).对实验得到的数据和FLU-ENT6.3.26的数值模拟情况进行分析可知,褐煤煤粉在低气固比(体积比)进行提质干燥时,褐煤煤粉微粒的湿度有很大变化,提质干燥效果理想;在褐煤煤粉提质干燥过程中提高入口烟气温度,煤粉的干燥效果有很大提高;褐煤煤粉在提质干燥过程中烟气速度对褐煤粉颗粒湿度的影响很小.     

褐煤干燥后水分复吸的实验研究

空气湿度是产生复吸的重要条件,湿度越高复吸的程度越高;自然条件下,温度越高复吸速度越快;产物粒度越小复吸速度和复吸程度越大。深度干燥煤的复吸水主要发生在煤堆表面。研究了高温烟气干燥褐煤的水分复吸性能,结果表明,在6％～11％的全水含量范围内,干燥煤复吸后水分升高幅度基本一致。在此全水范围内干燥煤全水高低不会影响复吸结果。     

褐煤等温干燥过程及动力学研究

为研究褐煤干燥过程,利用煤质水分分析仪和微分热重分析方法,对不同粒级的褐煤在不同干燥温度下进行等温干燥试验,得到了样品含水率与干燥时间、干燥速率与含水率的关系曲线。通过粒级分布系数对褐煤进行含水率折算,并用不同干燥模型对试验数据进行拟合,得到了在介质温度140℃下3个干燥阶段的干燥方程及干燥动力学参数。结果表明,引入粒级分布系数得到的干燥速率特征常数k值,与不同粒级的干燥速率特征常数k的均值相近。根据褐煤的干燥速率和水分的存在形式,将褐煤干燥过程分为3个干燥阶段,分析得出干燥方程模型分别用线性干燥模型、Wang经验模型、Page模型较为合理。根据Arrhenius经验公式建立了ln k与1/T的关系,得到褐煤干燥的界面蒸发活化能Ea=17.088 k J/mol,指前因子A=12.47 min~(-1)。     

呼伦贝尔褐煤等温干燥过程

以水分含量高达40 %的呼伦贝尔褐煤煤粉为实验物料,利用热重法研究了等温条件下的干燥特性,对比分析了温度、颗粒粒度对干燥过程的影响。实验结果表明,呼伦贝尔褐煤干燥过程具有明显的恒速干燥阶段,其特征与干燥温度和自由水含量密切相关。获得了呼伦贝尔褐煤煤粉在不同温度和粒度条件下的临界含水量(MC_cr)和平衡含水量(MC_eq),发现随着颗粒粒度的减小,褐煤煤粉干燥速率略有增大,但当粒度较小时,粒度因素对干燥过程的影响不明显。MC_cr与MC_eq均随温度的升高而减小,而随着颗粒粒度的减小,MC_cr略有降低,MC_eq略有增大。实验结果可以为褐煤制粉干燥工艺条件的选择和优化提供依据。     

干燥对褐煤爆炸危险性的实验研究

为探究干燥前后褐煤的爆炸危险性,基于粉尘爆炸机理,通过粒度分析和爆炸性测定实验,分析了干燥前后褐煤粒径分布变化、扬尘特性及爆炸危险性变化.结果表明,干燥褐煤大粒径颗粒频数减小,小粒径颗粒频数增加,粒径变小,扬尘量增加;干燥褐煤最小点燃能量、粉尘云/层最低着火温度较干燥前褐煤都有所降低.干燥褐煤较原煤更易扬尘达到爆炸极限浓度,且更易发生着火燃烧爆炸,干燥褐煤爆炸敏感性和危险性都增加.     

褐煤干燥特性及产品特性研究

通过对内蒙古锡林浩特褐煤的热重分析可知,褐煤干燥过程约30 min,干馏过程约1.5 h。对不同粒径褐煤进行了干燥特性研究,说明+100,100～50,-50 mm原煤完全干燥分别需要4.0,1.0,0.5 h,粒径越小,煤样失重率越大,干燥速度越大,达到相同干燥效果所需的干燥时间也越短。最后分析了干燥温度对产品特性的影响,同时测试了干燥、干馏提质产品的自燃特性和复吸水特性,结果表明:与原煤相比,150,200℃产品挥发分分别提高了33.72%和31.13%,更易发生自燃,而550℃干馏过程中挥发分降低了30.89%,热稳定性大幅增加;150,200,550℃产品吸氧量分别提高了0.43,0.65,0.72 cm3/g;干燥产品燃点要低于原煤,而干馏产品燃点则高于原煤;干馏煤因改变了孔隙结构,最高内在水分降低,即复吸水的能力降低。因此,干燥提质产品与褐煤性质基本一致,而干馏提质产品性能则获得较大改善。     

煤颗粒燃烧过程中的热解及焦燃烧行为模拟研究

为研究煤颗粒在燃烧过程中的热解与焦燃烧行为,给解耦燃烧装置的设计和优化提供参考,基于煤燃烧过程的不同阶段(干燥阶段、热解阶段、焦燃烧阶段),结合传热传质过程和反应动力学机理,建立了单颗粒煤燃烧模型。利用该模型,分析了煤在燃烧过程中颗粒内部温度、气体组分的演化过程,以及热解阶段和焦燃烧阶段的耦合关系。结果表明,在煤燃烧过程中,靠近颗粒表面处焦的燃烧提高了颗粒内部焦燃烧的初始反应温度,导致颗粒可达到的最高温度出现在颗粒中心处;随着颗粒尺寸的增加,热解时间和总燃烧时间的差值增加,该趋势对于粒径大于4 mm的煤颗粒更加明显,意味着在解耦燃烧实际应用中应选用粒径大于4 mm的煤颗粒。     

聚合物颗粒气流振动耦合作用干燥效果

针对初始含水率在20%以下,粒径在5～20 mm,密度为1. 2～2 g/cm3的高聚物颗粒的颗粒物料,分阶段对干燥过程中高聚物颗粒含水率变化趋势进行研究,研究气流振动耦合作用对高聚物颗粒物料干燥过程中不同阶段的影响程度,确定物料达到0. 5%～1%的含水率所需要的干燥时间,根据实验结果设计并优化工程实验样机。研究结果表明,在气流振动耦合作用下,含水颗粒物料的干燥过程分为缓慢降速与快速降速2个阶段,分别对应物料表面水与内部结合水的干燥; 5～20 mm的含水颗粒物料的含水率从20%降至0. 5%～1%,所需时间为7～12. 5 min;在气流振动干燥状态下,颗粒物料干燥时间比单一热风情况下减少了20%～30%;设计并加工的气流振动干燥样机可以满足实际生产需求。     

吐哈盆地褐煤的热解和燃烧特性及动力学分析

吐哈盆地褐煤的热解和燃烧特性研究利于煤的清洁高效利用及煤炭地下气化的开展,为探究吐哈盆地褐煤煤粉颗粒的热解特性和燃烧特性及动力学特性,通过热重实验、热解特征指数计算、综合燃烧指数计算及动力学软件Kinetics Neo模型拟合法,研究了煤粉在不同升温速率(5℃/min, 10℃/min, 20℃/min)和不同粒径(大于0.8 mm, 0.2 mm～0.6 mm,小于0.1 mm)下分别在氮气气氛中的热解特性和空气气氛中的燃烧特性,获得了不同条件下煤粉颗粒热解和燃烧过程的动力学参数。结果表明：升温速率升高有利于煤粉颗粒热解和燃烧,显著提升了热解和燃烧性能;煤粉颗粒粒径增大有利于煤粉热解,不利于煤粉燃烧;不同粒径煤样热解和燃烧焦产率没有明显区别,粒径增加对于挥发分释放的影响不大;热解与燃烧过程中活化能与指前因子分别在一次热解阶段和干燥挥发阶段较高,说明在这两个阶段反应速率较慢,单位时间内化学反应程度较高。     

甘肃窑街油页岩等温干燥机理分析

采用甘肃窑街油页岩颗粒作为原料,利用电热鼓风箱和电子天平及红外温度测定仪,测定油页岩样品在外界温度恒定条件下的含水率和干燥速率曲线,并讨论各段的干燥机理方程,分析温度、粒径大小对甘肃油页岩干燥效果的影响。结果表明:干燥速率曲线上明显存在拐点,由此可知干燥过程存在不同的干燥机理,当含水率大于拐点含水率时,主要是大孔隙中的自由水和束缚水脱除过程且伴随着体积的缩小,由Keliven公式,这一过程受到毛细管作用影响,蒸发速率逐渐降低;含水率小于拐点含水率阶段对应着油页岩内部更细小孔内水分的受热过程,当水分子动能达到一定值后突然汽化逸出引起含水率下降并引起油页岩干燥后期的热破碎现象。     

粘胶短纤维的热风干燥特性研究

利用自行研制的热风干燥实验装置研究了热风温度、纤维层厚度、热风速度、纤维层含水率等对粘胶短纤维干燥特性的影响规律。结果表明:粘胶短纤维的热风干燥过程可依次分为4个阶段,即蒸发预热段、表面自由水分干燥段、纤维内部自由水分干燥段和纤维内部结合水分干燥段;热风温度对纤维第2阶段干燥速率的影响很大,100~140℃的含水率相差37.3%,对后面阶段的干燥速率影响较小,最佳热风温度为120℃;纤维层厚度对粘胶短纤维的第3阶段干燥速率略有影响,纤维层厚度以12 cm为宜;热风速度对短纤维干燥速率的影响很大,热风速度以2.0 m/s为宜,纤维层含水率对第2和第3阶段的干燥速率影响较大,应尽量减少纤维层的表面含水率。