蒙东褐煤干燥特性实验及COMBDRY低温烟气干燥过程数值模拟

发布时间：2019-11-27 17:56

【摘要】：我国的褐煤储量丰富,但褐煤水分含量高,干燥是实现褐煤资源高效清洁利用的重要过程。COMBDRY低温烟气干燥工艺具有结构简单、操作方便、能耗低等特点。本文针对我国蒙东霍林河褐煤,研究其干燥特性,并利用FLUENT软件模拟COMBDRY低温烟气干燥工艺的褐煤干燥过程,对深入认识COMBDRY干燥工艺干燥原理、优化工艺参数、实现装置大型化具有重要意义。本文针对蒙东褐煤的干燥特性,利用水平管式电炉进行等温干燥实验,研究温度、干燥介质对干燥特性的影响。又利用分峰软件对干燥后褐煤的红外光谱进行分峰拟合,得到相关基团的峰值面积比,来研究温度、干燥介质对褐煤表面含氧官能团的影响。煤样质量增加,干燥时间从2.00g煤样的60min增加到4.00g煤样的80min。干燥温度从120℃升高到240℃,温度越高,干燥速率越大,干基含水率下降越迅速,干燥时间从70min缩短到20min。随着温度的升高,加速干燥阶段的范围在不断地扩大,恒速干燥阶段范围变小。含水比小于0.3,煤样进入降速干燥阶段。同一温度下干燥介质对干燥速率的影响差别不大,主要受干燥介质的物性影响。空气气氛下,温度从120℃升高到200℃,COOH/Car不断增加,而CH3/CH2也有增加的趋势,说明干燥过程使得亚甲基发生氧化生成羧基官能团,并且随着温度的升高,氧化的程度不断加深。而200℃过后,增加趋势变得平缓,甚至开始减小,这是由于羧基官能团发生了分解,并且氧化生成羧基的速率小于羧基分解的速率。而惰性气氛下,褐煤不易发生氧化,含氧官能团只会发生少量分解。但有氧的环境下,褐煤更容易发生氧化,随着干燥介质中氧浓度的增加,氧化的作用越明显,脂肪族更容易被氧化。通过干燥特性实验得知,加速干燥阶段和恒速干燥阶段干燥速率很快,可以把这个干燥过程理解为水分在煤粒表面蒸发。本文根据此特点,建立褐煤干燥模型,模拟了COMBDRY低温烟气干燥工艺的褐煤干燥过程,并与试验结果进行了对比分析,通过干燥装置高度方向的温度变化、烟气进出口压差以及干燥前后褐煤脱除水分等关键参数的比较,表明本文的模拟方法可以很好的描述干燥装置内部的干燥过程。模拟研究烟气入口温度、烟煤比对COMBDRY低温烟气褐煤干燥过程的影响。研究表明,随着烟气入口温度的升高,干燥装置的烟气温降越大;烟气速度降低得越多;干燥装置高度方向上水蒸气质量分数增加越明显;褐煤颗粒蒸发的水分也越多,干燥效果越好。烟气入口温度从120℃升高到200℃,水分脱除率从5.9%增加到了10.8%。随着烟煤比的增加,沿干燥装置高度方向的烟气温度越高;干燥装置内烟气流速降低得越多;干燥装置烟气进出口的静压差越大;褐煤颗粒蒸发的水分也越多,干燥效果越好。烟煤比从4增加到10,水分脱除率从7.3%增加到了21.1%。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD849.2

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