煤炭干燥的基本原理

2019-02-16  来自: 唐山市澳门太阳集团城网址 浏览次数:172

煤炭干燥的基本原理现如今,人们已经从过去的人工选煤演变成机械化采煤,比例不断提高。那么精煤粒度细、水分高,仅依靠湿煤防冻措施是不行的。唐山神州机械专业研发技术人员告知大家在能够保证用户对煤炭产品水分的要求,便于产品的运输和贮存,必须要进行进一步的脱水工作:

 煤炭干燥技术

关于湿法选煤

湿法选煤的显著特点是选后产品含有较高的水分,虽经机械脱水,但选后精煤的水分仍然很高。如块精煤经脱水筛脱水、末精煤经离心脱水机脱水后,其水分为8%~ 10%;浮选精煤经圆盘真空过滤机脱水后,其水分在26% ~28%之间,有的厂甚至达到30%。精煤水分高,对产品的质量、产品的运输和贮存都是不利的。研究表明,只有当煤的外在水分低于5%~ 6%时,才没有冻结的可能。若超过这个水分,在冬季运输时必须采取防冻措施。选煤厂没有设置干燥工艺之前,曾采用撒锯木屑、生石灰,车箱刷油、涂蜡和添加防冻剂等措施。 

利用热能从物料中除去少量水分的操作称为干燥。在选煤厂,常用的干燥方法是以煤燃烧产生的高温烟气作为热介质,加热精煤,使精煤中水分汽化,达到降低精煤水分的目的。焦化厂所属的选煤厂常采用煤气作燃料。 

热烟气干燥精煤有两种方式:一种是热烟气直接与湿精煤接触,称直接干燥,另一种是热烟气与湿精煤不直接接触,而是热烟气通过固体面(器壁〕 传热给湿精煤,称为间接干燥。前者干燥方式较后者复杂,因为热烟气不仅使精煤受热,而且还带走湿精煤中已汽化的水蒸气,在干燥过程中,传热和传质的现象同时发生。对后者,传热和传质现象可分别考虑。目前,澳门太阳集团城网址国选煤厂除山西西曲选煤厂外均采用直接干燥的方法。 

选煤厂对精煤的干燥形式大致有末精煤单独干燥、浮选精煤单独干燥、末精煤和浮选精煤混合干燥三种形式。浮选精煤粒度细、水分高、粘性大,单独干燥易结团,影响产品水分脱除。末精煤和浮选精煤混合干燥可解决结团弊端,提高干燥效果。所以,大部分选煤厂均采用末精煤和浮选精煤混合干燥的方式。但是,在末精煤和浮选精煤混合干燥时,人为地加入大量水分为 8%~ 10%的末精煤,其量与浮选精煤之比为3:1~4:1,使得干燥精煤数量增加,所需干燥设备增多,增加热量消耗,干燥费用增加。由于末精煤经离心脱水机脱水后,基本可以达到水分要求,所以各选煤厂都不对末精煤进行单独干燥。 

干燥作业是选煤厂产品脱水作业中最后一道工序,其目的是进一步降低精煤的含水量,满足用户和运输的要求。但是,在干燥过程中要消耗大量的热能,因而,热力干燥是一种昂贵的脱水方法,排除水量越多,热量的消耗就越大,干燥费用也就越高。目前,只有东北、西北和华北等冰冷地区的选煤厂采用热力干燥。除吕家陆选煤厂、范各庄选煤厂由于精煤出口采取常年干燥外,其他选煤厂只在冬季干燥,干燥期大约4~ 5个月。

 

干燥的基本原理 

干燥过程的本质是被除去的水分从固相转移到气相中,固相为干燥物料,气相为干燥介质。干燥过程得以实现的条件是水分在物料表面的蒸气压必须超过干燥介质(如高温烟气〕中的蒸气压,物料表面水分才能汽化,由于表面水分的不断汽化,物料内部的水分方能继续向表面移动。水的汽化需要热量,要进行热量的传递。热量的传递是由物体内部或物体之间的温度不同引起的,根据热力学第二定律,当无外功输入时,热量总是自动地从温度较高的物体转移至温度较低的物体。 

传热的基本方式有四种:对流、传导、辐射和高频。 

对流是流体各部分质点发生相对位移而引起的热量传递过程。在精煤干燥中,当高温烟气流过干燥物料时,热能由流体传到湿物料表面,使干燥的物料温度升高,该过程称为对流传热。 

传导是热量从物体中温度较高的部分传递到温度较低的部分或者传递到与之接触的温度较低的另一物体的过程。精煤颗粒受高温烟气包围,热量从颗粒表面逐渐传递到颗粒内部,使整个颗粒温度升高。 

辐射是物体因各种原因发出辐射能,其中因热而发出辐射能的过程称为热辐射。常以电磁波的形式发射并向空间传播。当遇到另一物体时,一部分被反射,一部分被吸取,而另一部分则穿透物体。被吸取部分重新又转变为热能。在火床炉燃料燃烧过程中,当含有相对水分的新燃料直接加到炽热的火床时,除受下面炽热火床的加热外,还受到炉膛内高温火焰和炉墙的辐射热作用,温度很快升高,马上进入燃烧的热力准备阶段,这一过程称为辐射传热。 

高频是当电解质物料放在高频(约10MHz)振荡电场中时,电能在潮湿的电解质中转变为热能的过程。由于介电加热发生在整个物料的内部,干燥的物料相当均匀。但高频设备中产生的能量较为昂贵,该方法很少用于实际生产。

 

干燥速度 

澳门太阳集团城网址用干燥速度表示物料中水分汽化的快慢。干燥速度即单位时间内在单位干燥面积上干燥精煤所能汽化的水分质量。 

干燥速度不仅取决于高温烟气的性质和操作条件,同时还取决于物料所含水分的性质。当物料与相对温度及湿度的干燥介质接触时,势必会放出水分或吸取水分,并达到相对的值。在干燥介质状态不变的情况下,物料中的水分总是维持该定值,此定值称为该物料在相对干燥介质状况下的平衡水分。 

平衡水分代表物料在相对干燥介质状态下可以干燥的限度。只有物料中国足球协会超级联赛出平衡水分的那部分,才有可能在干燥过程中被脱除。该部分水分称为自由水分。物料所含总水分是由自由水分和平衡水分所组成的。 

 

干燥过程 

干燥速度决定干燥时间的长短,并直接决定了干燥机处理能力的大小。干燥速度越大,所需干燥时间越短,干燥机的处理能力也就越大。 

在恒定干燥条件下,依据干燥速度的变化,干燥过程可分为预热阶段、恒速阶段、降速阶段和平衡阶段。 

1.预热阶段

设完全湿透且水分分布均匀的湿精煤,原来的温度为A3。当与烟气接触时,热烟气首先将热量传给湿精煤,使精煤和所带水的温度升高,精煤温度由A3上升到B3,由于受热,水分开始汽化,干燥速度由零〔A2〕增加到较大值 B2。精煤的水分则因汽化而减少,由A1降到B1。此阶段汽化水量仅占全过程的5%左右,其特点是干燥速度由零升到较大值,热量主要消耗在精煤加温和少量水分汽化上。因此,水分降低很少。 

2.恒速阶段

干燥速度达较大值后,由于煤粒表面水分蒸气压大于该温度下热烟气的蒸气压,水分从煤粒表面汽化并进入热烟气。煤粒内部的水分不断向表面扩散,使其保持湿润状态。只要煤粒表面均有水分时,汽化速度可保持不变,故称恒速阶段。该阶段的特点是干燥速度达较大值并保持不变,B2C2平行于横坐标;精煤的含水量迅速下降;如果热烟气传给湿精煤的热量等于煤粒表面水分汽化所需热量,则煤粒表面湿度保持不变,B3C3也平行于横坐标。该阶段汽化水量占整个干燥过程的80%左右,是主要的干燥脱水阶段。预热阶段和恒速阶段脱除的是非结合水分,即自由水和部分毛细管水。恒速阶段结束时的精煤含水量C1称为首位临界含水量,常简称为临界含水量,以Wk表示。 

3.降速阶段

达到临界含水量以后,随着干燥时间的延长,水分由煤粒内部向表面扩散的速度降低,并低于表面水分汽化的速度,干燥速度也随之下降,称为降速阶段。在降速阶段中,根据水分汽化方式的不同又分为两个阶段,即部分表面汽化阶段和内部汽化阶段。 

①部分表面汽化阶栋拿盘艏懦峭坊--进入降速阶栋拿盘艏懦峭敷由于内部水分向表面的扩散速度小于表面水分汽化的速度,使煤粒表面出现干燥部分,但水分仍从煤粒表面汽化,故称部分表面汽化阶段。这一阶段的特点是干燥速度均匀下降,由C2降到E,且潮湿的表面逐渐减少,干燥部分越来越多,由于汽化水量降低,需要的汽化热减少,使煤粒温度升高。 

②内部汽化阶段---随煤粒表面干燥部分增加,温度越来越高,热量向内部传递,使蒸发面向内部移动,水分在煤粒内部汽化成水蒸气后再向表面扩散流动,直到煤粒中所含水分与热烟气的湿度平衡时为止,称内部汽化阶段。这一阶段的特点是,煤粒含水量越来越少,水分流动阻力增加,干燥速度甚低,煤粒温度继续升高。 

4.平衡阶段

当煤粒中水分达到平衡水分WP时,煤粒中水分不再向热烟气汽化,干燥速度等于零,故称平衡阶段。 

精煤的实际干燥过程不可能达到平衡水分状态,所以它只包括预热阶段、恒速阶段和部分降速阶段。 

 

以上是干燥的基本原理,如想了解更多欢迎拨打唐山神州机械咨询热线0315-2965555,唐山神州机械从事煤炭行业二十多年,拥有自己的研发中心,资深煤炭行业。本企业所研发出的选煤技术选煤设备都受到国家的认可与好评,神州机械为煤炭的洁净安全发展做出了不小的贡献,有需要的朋友就打电话咨询吧,煤炭机械行业,澳门太阳集团城网址更专业!


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