微波干燥褐煤复吸特性研究

为了研究干燥后褐煤的水分复吸情况及其影响因素,对蒙东褐煤进行了微波干燥试验,在300W、600W、900W的微波功率下对不同粒级的褐煤分别进行干燥,继而研究褐煤粒度和微波功率对干燥后褐煤复吸水分情况的影响,并与热风干燥进行对比。结果表明:与热风干燥相比,微波干燥后褐煤的水分复吸更少,并且相对湿度越高这种优势越明显;在微波干燥中,干燥后褐煤的复吸能力与颗粒粒度大小以及微波功率成正相关。     

干燥温度对褐煤干燥后复吸特性的影响

采用自制卧式干燥实验台,制得不同干燥温度下的褐煤煤样,采用核磁共振法测定干燥试样的有效含水孔隙,采用傅里叶红外法测定试样的表面含氧官能团,使用自制复吸实验装置测定不同干燥程度褐煤煤样的平衡含水率。实验结果表明,对于低温干燥褐煤(干燥温度为140~230℃,干燥时间为10 min),干燥温度对褐煤的有效含水孔隙体积影响较小,对主要含氧官能团影响较大,煤中主要含氧官能团表现为随干燥温度升高先减少后增加。对于高温干燥褐煤(干燥温度为600~800℃,干燥时间为30 s),干燥温度对褐煤的有效含水孔隙体积和含氧官能团均有较大影响,表现为随干燥温度升高有效含水孔隙体积减少,含氧官能团增多。不同干燥条件下,干燥褐煤的复吸特性影响因素不同,低温干燥条件下,干燥温度通过改变褐煤含氧官能团数量来影响干燥褐煤复吸特性,而有效含水孔隙结构是高温干燥褐煤平衡含水量的主导因素。     

褐煤干燥后水分复吸规律及平衡含水率预测

为研究干燥温度及环境温湿度对我国褐煤干燥后水分复吸的影响,通过恒温恒湿箱对经过不同干燥温度（80,120,160 ℃）处理后的海拉尔褐煤、云南褐煤、霍林河褐煤进行不同相对湿度（50%,70%,90%）、不同吸湿温度（20,30,40 ℃）条件下的水分复吸实验。研究表明,相对湿度对褐煤平衡含水率影响最大。随着吸湿温度升高,褐煤平衡含水率先增加后减小,不同于以往认为的一直减小的规律。通过饱和溶液法进一步检测了褐煤在相对湿度0～100%范围内等温条件下水分复吸的平衡含水率,发现其随相对湿度增加呈“S”型曲线变化,Chung-Pfost模型能够很好地预测褐煤水分复吸的平衡含水率。     

褐煤自燃过程中自热特性的试验研究

系统研究了褐煤自燃过程并分析该过程的自热特征;结合气体氧化产物的生成,研究煤质量、粒径、气流速率、水分对褐煤自燃过程中自热特征的影响。煤样自燃过程中经历的交叉点温度(CPT)、燃烧温度(CT1、CT2)等特征温度反映出褐煤自燃过程中的自热特征。研究表明:较小质量的煤样特征温度均偏高;粒径较小的煤样自燃所需时间缩短,CO2生成速率加快;随着气流速率升高,褐煤在CT1点后的温度逐渐升高,CO2生成速率逐渐加快;不同含水量褐煤的自燃时间不同,这可能是水分脱除过程孔结构坍塌所致。     

褐煤干燥特性与动力学研究

褐煤粒径分布宽,成分多样,初始含水率多变,干燥特性复杂。考察了粒度、密度、初始含水率和温度对褐煤干燥特性的影响,得到了褐煤含水率随干燥时间的变化规律,建立了褐煤干燥动力学方程。结果表明：褐煤干燥经历快速干燥和慢速干燥两个阶段,干燥速率随密度和温度增大而增大,随粒度、初始含水率增大而减小|干燥动力学最佳模型为Page模型,模型常数与粒度、密度、初始含水率和温度有经验关系,方程能较好地预测干燥过程中褐煤的动态含水率。     

基于等效氧化暴露时间理论的褐煤自燃特性研究

为研究堆积褐煤自燃特性,通过开放式恒温实验获得不同体积立方体褐煤(边长分别为0.05,0.1,0.15和0.25 m)内部升温曲线、临界自燃着火点温度(Tc)和表观活化能等特征参数。基于等效氧化暴露时间(EOET)理论,针对实验条件建立均质多孔介质的多场耦合数学模型,并通过实验结果验证了数值模拟的合理性,从而掌握了实验无法获得的温度场、氧浓度场和渗流场的动态分布。通过实验将褐煤升温过程划分为4个阶段。结合实验及数值模拟明确了煤体热量产生与传递、水分蒸发与运移、氧气消耗与运移、自然对流等多种因素的耦合关系,探讨了升温过程中相对EOET与产热加速率的负相关关系。进而对大型煤堆自燃状态进行模拟,验证了煤堆临界自燃着火点温度实验式的合理性。     

云南昭通褐煤低温热干燥特性的研究

采用低温加热法,以云南昭通褐煤为研究对象,以温度、煤粉粒度为变量,研究其对褐煤干燥特性的影响。结果表明:随干燥温度的提高和煤粉粒径的减小,干燥速率增大,蒸发同样水分的时间缩短,结束干燥的时间提前;温度至少在100℃以上进行云南昭通褐煤的干燥较为适宜;根据实验数据分析计算,发现Hii等人的干燥模型最适合昭通褐煤的低温热干燥过程模拟。     

通辽褐煤在流化床干燥器中的干燥特性研究

利用流化床干燥器对通辽褐煤进行不同温度、不同粒度的干燥特性研究,结果表明:降低入炉煤的初始湿含量可有效缩短干燥时间,提高干燥效率;干燥通辽褐煤采用含氧量10.5%左右的烟气干燥,干燥温度适宜采用220℃,此温度下干燥时间缩短到5~8min,工业放大可行;进一步提高干燥气流温度对提高干燥效率并不十分显著,且使自燃的危险性和能耗增加。     

不同温度提质褐煤在水分复吸后的自燃特性变化

基于雨雪天气后低阶煤焦自燃高发的现象,采用固定床管式炉在105~800℃范围内对褐煤提质,提质新鲜样(SA)及其水分复吸样(SC)分别在程序升温装置中进行自燃测定,分析自燃特性变化。结果显示,水分复吸使SC的临界温度吸氧量比SA降低60%以上。与SA不同,SC的吸氧量在低温氧化阶段很小且存在波动,在加速氧化阶段产生短暂"平台"期。SC在加速氧化阶段的瞬时升温速率(θ)比SA增加更快,自热温升加速。FCC指标显示,200~400℃提质的SC,自燃倾向性比SA显著增加,与SA-105接近,即高湿度环境储存会抵消提质降低褐煤自燃倾向性的效果。     

细粒褐煤干燥的影响因素研究

利用红外水分仪对3mm以下细粒褐煤进行干燥实验,主要研究了粒径、温度、灰分和重介质对干燥效果的影响,并使用有效水分扩散系数对干燥效果进行动力学分析,结果表明:温度和粒径对细粒褐煤干燥效果有重要影响,随着粒径的减小,干燥速率增大,有效水分扩散系数减小;随着温度的升高,干燥速率增大,有效水分扩散系数增大;灰分含量的提高,使干燥速率降低,有效水分扩散系数减小;添加重介质(磁铁矿粉和磁珠)后,干燥性能会变强,其中加磁珠时干燥效果最好,在磁珠含量占50%时可以达到最佳的干燥效果。     

褐煤微波脱水过程中水分的迁移规律和界面改性研究

针对褐煤脱水能耗高、易复吸的难题,运用自制微波脱水系统,对蒙东褐煤进行5种不同功率和4种不同粒度的脱水实验。建立了褐煤微波脱水的数学模型并采用有限差分法求解,实验结果与模型计算结果吻合良好。采用扫描电镜(SEM)和低温氮吸附仪测定脱水前后煤样的表面形态和孔隙结构。采用化学滴定法测定羧基和酚羟基官能团的变化。通过恒温恒湿复吸实验和热重分析确定煤样的复吸和自燃特性。发现微波脱水后褐煤复吸水分远低于热风干燥褐煤的19.87%,着火点也由原煤的275 ℃提高到295 ℃以上。说明微波脱水后褐煤的界面稳定性得到改善,不易复吸和自燃。     

旋流化解聚干燥系统中李家壕煤的干燥效果及复吸特性研究

采用大型旋流化解聚热风干燥提质工艺及成套设备对李家壕煤进行工业性试验,分析了干燥后产品的煤质变化及其粒度变化特征,并指出干燥成品样的水分较原料煤的水分降低约15.0%。干燥产品的复吸试验表明,试验样品在前24h的复吸速率较快,超过48h后其全水分变化不明显。经48h复吸试验后表明,成品样的全水分约增加2%。为避免煤堆表面复吸水分,建议干燥后成品样的水分控制在10.5%左右。     

干燥强度对褐煤孔隙结构及水分复吸的影响

为考察干燥强度对褐煤孔隙结构及水分复吸的影响,以宝日希勒褐煤为研究对象,在恒温200℃条件下进行了4种不同强度的干燥试验,得到了不同全水分的干燥煤样。采用低温氮吸附法分析了褐煤的孔隙结构特征,并对原煤及不同干燥强度煤样的孔径分布、孔体积和比表面积进行了表征。试验结果表明:在恒温200℃干燥过程中褐煤煤质无明显变化;原煤及不同干燥强度煤样的孔隙结构特征基本一致,等温吸附曲线均属第Ⅱ类,吸附回线均属H3型;随干燥强度的增加,煤样的比表面积先减小后增大,总孔体积和平均孔径逐渐增大。复吸试验结果表明,不同干燥强度煤样的水分复吸量随中孔的增加而增大,选择适宜的干燥强度来减少中孔的增加是抑制褐煤水分复吸的有效途径。     

微波场中褐煤水分脱除规律及影响因素分析

为高效便捷地脱除褐煤中的水分,以提高褐煤品质,运用微波干燥实验设备,对锡林郭勒褐煤进行微波干燥脱水及影响因素试验,分析了微波场中褐煤水分脱除规律,探索了煤颗粒粒度、微波辐射功率和初始含水率对微波干燥脱水的影响。结果表明,褐煤微波干燥存在预热、压力升高、恒速干燥和降速干燥4个阶段。预热阶段褐煤温度迅速上升,含水率基本不变。压力升高阶段内部蒸汽压力迅速升高,形成较高的总压力差,促使渗透流出现,脱水率显著增大。恒速干燥阶段蒸汽压力和脱水率保持不变。降速干燥阶段,脱水率下降,温度升高。粒度在0.6~3.0 mm时,干燥速率最快,最大为11%/min。辐射功率小于600 W时,功率越大,干燥速率越快,温升越快。初始含水率越高干燥速率越快,温升越慢。     

脱水褐煤复吸特性及孔结构对复吸影响研究

 对蒙东白音华褐煤进行不同温度热空气干燥后,考察了不同温度脱水褐煤的复吸情况,利用低温氮吸附法测定脱水褐煤的孔结构性质变化对脱水褐煤复吸的影响,并对复吸曲线进行NFLS拟合。结果表明：随着脱水温度的升高,相同复吸条件下脱水褐煤平衡复吸水分增量增加;孔容和比表面积增大,脱水褐煤复吸能力增强;复吸曲线拟合符合ExpAssoc模型。     

不同干燥方式对褐煤孔结构及复吸特性的影响

采用低温氮吸附法和扫描电子显微镜,研究了氮气干燥、空气干燥、热压干燥前后煤样的孔隙结构和表面特性,同时对干燥后煤样进行了复吸试验研究。结果表明：氮气干燥和空气干燥后煤样的比表面积、孔容和平均孔径均增大;热压干燥后煤样的比表面积和孔容降低,平均孔径增大。扫描电镜显示,空气干燥和氮气干燥后煤颗粒表面更加不平整,裂缝变大、孔洞增多;而热压干燥后煤样表面变得平滑,裂缝被挤压在一起,孔洞减少。复吸试验结果表明：干燥后煤样复吸25 h后,复吸曲线趋于平缓,氮气干燥和空气干燥煤样复吸后的水分在13%左右,热压干燥煤样复吸后水分为9%,且热压干燥煤样的水分复吸速率较小。     

基于振动混流技术的褐煤干燥试验研究

以SZ-200 t/h型振动混流干燥系统为研究对象,在不同热风温度、褐煤粒径及给煤量工况条件下进行了神华金峰矿褐煤干燥特性的试验研究,探讨了煤样粒径、给煤量、入口风温等因素对褐煤干燥特性的影响规律。结果表明:在干燥温度一定的工况下,褐煤粒径对干燥速率影响高于给煤量的影响,而且粒径越小,褐煤气化的比表面就越大,从而大大加速了干燥过程,粒径是影响换热的主要因素;提高干燥热风温度,减小褐煤粒径及给煤量,褐煤干燥效果越好、品质越高,即去水率越大,发热量越高,同时干燥速率也越大。     

基于低温DSC的流化床低阶煤干燥临界颗粒尺寸研究

低阶煤高水分的特性限制了其应用,从而其脱水是其应用的前提条件,颗粒尺寸对于流化床低阶煤低温烟气干燥能耗及干燥后低阶煤品质具有重要的影响。通过冷态差示扫描量热法(DSC)和发射扫描电子显微镜(SEM)定量分析了不同颗粒尺寸下煤中的水分分布和赋存特性,然后结合小型流化床干燥实验得到了不同大小颗粒的低温烟气干燥特性。研究结果发现,对于不同的低阶煤存在一个干燥临界颗粒尺寸,当颗粒尺寸大于其临界值时,干燥速率和颗粒尺寸几乎没有关系;当颗粒尺寸小于临界值时,随着颗粒尺寸的减小干燥速率增加。样品印尼褐煤的临界颗粒粒径为0.45 mm。     

褐煤热爆特性及影响因素试验研究

为提高我国褐煤的利用效率,选取呼伦贝尔、元宝山、乌兰察布、兴安盟、宝清褐煤为研究对象,以粒度变化率作为衡量热爆性的指标,考察了煤质、初始平均粒径、受热温度、水分对褐煤热爆性的影响,并研究了热爆后碎片的结构特性。试验结果表明:褐煤的变质程度不同,热爆性有较大差别;初始平均粒径越大,受热温度越高,褐煤的热爆性越强;水分是影响褐煤热爆的重要因素,150℃下干燥1 h后样品的热爆性与原煤相比可降低50%以上;褐煤在热爆过程中产生了大量新孔,褐煤的水分和挥发分越高,热爆后碎片的孔隙结构越发达。     

褐煤蒸发脱水机理的研究进展

基于我国褐煤的高水分含量限制了其开发利用,褐煤提质干燥等预加工工艺备受关注,对目前国内外有关褐煤蒸发脱水机理的研究进展进行了分析与综述,包括褐煤干燥特性、单颗粒褐煤干燥模型、薄层干燥机理和多孔介质干燥机理在褐煤干燥机理研究中的应用等。分析表明:现阶段缺乏系统的、适用性广的褐煤干燥机理模型,应全面考虑褐煤干燥过程中的影响因素,并针对褐煤的特殊性进一步建立能满足工程实际需要的褐煤干燥脱水理论及相应的模型。