褐煤干燥过程的实验研究及动力学分析

发布时间：2017-05-31 04:11

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【摘要】：褐煤约占我国煤炭资源储量的13%,随着能源危机和环境问题的加剧,褐煤的清洁、高效利用技术研究得到了大力发展,但这些褐煤利用技术(如热解、气化、液化等)一般都需要褐煤在入炉前干燥,将水分降至10%以下,因此,如何快速、节能的干燥褐煤已成为褐煤利用的重要课题。本论文以褐煤干燥实验为基础,结合干燥动力学分析,研究了褐煤的干燥特性。 对宁夏石沟驿褐煤进行理化分析和热重分析,确定了干燥的温度范围。利用静态溶液法,分析了宁夏石沟驿褐煤在温度为50-70℃、相对湿度为10%-98%范围内不同温度和相对湿度条件下的平衡水分；以实验数据为基础,拟合了最适用于宁夏石沟驿褐煤平衡水分计算的经验公式。 在80～120℃的条件下,对四种粒径范围的宁夏石沟驿褐煤进行等温干燥实验,结果表明：等温干燥过程主要分为升速干燥阶段和降速干燥阶段；随温度的升高和粒径的减小,颗粒的干燥速率增大；对于干燥温度在100℃以下的干燥过程,相对湿度也是影响干燥速率的重要因素。对干燥过程进行动力学分析,对不同粒径范围颗粒的干燥过程建立了有效水分扩散系数与温度的关系式并获得了水分扩散活化能。 为研究相对湿度对干燥过程的影响,搭建了低温热风干燥实验台,进行了不同温度、不同相对湿度条件下的低温热风干燥实验,结果表明：随温度的升高和相对湿度的降低,石沟驿褐煤的干燥速率都有明显的升高。将实验数据与常见的九种经验、半经验公式拟合,其中Page模型比其它模型更适合宁夏石沟驿褐煤干燥分析。对干燥过程进行动力学分析,有效水分扩散系数的计算值随温度的增大和相对湿度的减小都有明显的增大,因此,利用传统的Arrhenius经验公式计算误差较大,对经验公式进行了相对湿度修正,建立了温度、相对湿度对有效水分扩散系数影响的综合关系式。
【关键词】：褐煤 干燥速率 温度 粒径 相对湿度
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（工程热物理研究所）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TD849.2
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-22
• 1.1 褐煤干燥提质的意义9-12
• 1.1.1 我国的褐煤资源及褐煤综合利用途径9-10
• 1.1.2 褐煤干燥的意义10-12
• 1.2 褐煤干燥特性及干燥动力学研究现状12-21
• 1.2.1 褐煤干燥工艺研究现状12-17
• 1.2.2 褐煤干燥特性研究现状17-21
• 1.3 本论文的目的和研究内容21-22
• 第二章 宁夏石沟驿褐煤干燥特性的实验研究22-45
• 2.1 宁夏石沟驿褐煤理化分析22-23
• 2.1.1 工业分析及元素分析22
• 2.1.2 粒径分析22-23
• 2.2 褐煤中的水分23-28
• 2.2.1 褐煤中水分存在形式23-24
• 2.2.2 褐煤水分的分析方法24-25
• 2.2.3 宁夏石沟驿褐煤水分分析25-28
• 2.3 宁夏石沟驿褐煤热重分析28-31
• 2.4 宁夏石沟驿褐煤平衡水分分析31-35
• 2.5 宁夏石沟驿褐煤等温干燥实验35-40
• 2.6 宁夏石沟驿褐煤低温热风干燥实验40-44
• 2.7 本章小结44-45
• 第三章 宁夏石沟驿褐煤干燥动力学分析45-60
• 3.1 宁夏石沟驿褐煤平衡水分模型45-48
• 3.1.1 平衡水分计算模型45
• 3.1.2 平衡水分拟合结果及分析45-46
• 3.1.3 实验值与计算值比较46-48
• 3.2 宁夏石沟驿褐煤等温干燥动力学分析48-53
• 3.2.1 数据处理方法48-49
• 3.2.2 数据处理结果及分析49-51
• 3.2.3 实验值与计算值比较51-53
• 3.3 宁夏石沟驿褐煤低温热风干燥动力学分析53-58
• 3.3.1 干燥模型53-54
• 3.3.2 模型拟合结果及分析54-55
• 3.3.3 有效水分扩散系数计算及分析55-56
• 3.3.4 相对湿度对有效水分扩散系数的修正56-58
• 3.4 本章小结58-60
• 第四章 宁夏石沟驿褐煤干燥实验系统设计60-68
• 4.1 背景及任务60
• 4.2 干燥器选择60-61
• 4.2.1 干燥器形式选择60
• 4.2.2 干燥热源60-61
• 4.2.3 载气选择61
• 4.3 干燥实验系统流程设计61-62
• 4.4 流化床干燥实验系统设计计算62-67
• 4.4.1 干燥器设计要求及初始条件62-63
• 4.4.2 干燥器热质衡算63-65
• 4.4.3 基本结构设计65-67
• 4.5 本章小结67-68
• 第五章 结论与展望68-70
• 5.1 结论68-69
• 5.2 未来工作展望69-70
• 参考文献70-75
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文75-76
• 致谢76

【参考文献】

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本文编号：408614