折流下落床高温烟气褐煤干燥技术开发与关键技术研究

论文摘要

借鉴振动床低温烟气褐煤干燥技术，提出了烟气与褐煤顺流的折流下落床高温烟气褐煤干燥技术。依据该技术设计了整个干燥系统，用于200t/h的煤提质示范工程建设，并进行了初步调试运行，取得成功。分析提出了该示范工程中存在问题的解决方案。在干燥褐煤工业测试中，对干燥前后的褐煤进行分析，取得了设备的实际运行参数。调试运行时，发现设备存在的问题，并通过干燥装置的工艺计算，针对干燥装置系统调试运行期间出现问题进行研究，并给出解决方案。采取干燥后的褐煤进行含水量和发热量测定，发现500℃烟气下干燥煤水分能从33.3%下降到12.75%，热值提升5257kJ/kg，到19271kJ/kg，干燥效果良好。干燥乏气中未测到可燃气体，表明干燥过程中褐煤未发生热解。表明本文提出的干燥技术是成功的。在理论分析的基础上，建立了折流下落床褐煤烟气干燥模型。该模型由单颗粒褐煤烟气干燥子模型和煤层表面干燥子模型构成。其中单颗粒褐煤烟气干燥子模型采用了有限体积法，建立了一维球坐标系下蒸发界面移动的干区——湿区模型，并采用Crank-Nicolson隐式差分方法离散方程。煤层表面干燥子模型中，考虑到煤层受到振动的原因上下翻动，故以煤层表面为蒸发界面；同时考虑以临界含水量为界分恒速干燥和降速干燥两个阶段，在恒速干燥阶段求解对流传质机理，在降速干燥阶段是水分扩散机理。模型计算结果和现场测试数据的比较发现，该模型可以反映实际过程，吻合得较好，验证了建立的模型的准确性和合理性。利用该模型，分析了烟气温度、烟气速度、煤初始含水量、烟煤比、干燥装置入口褐煤的平均粒径五个基本因素在干燥模型范围内对干燥过程的影响规律。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 主要符号表
• 第1章 引言
• 1.1 工程技术背景
• 1.1.1 褐煤干燥的重要性
• 1.1.2 褐煤中水分赋存形式
• 1.1.3 褐煤干燥技术分析
• 1.1.4 折流下落床高温烟气褐煤干燥技术的提出
• 1.1.5 本文的研究内容
• 1.2 褐煤蒸发干燥过程分析
• 1.2.1 蒸发干燥过程
• 1.2.2 干燥过程中的热质传递机理
• 1.3 主要研究内容
• 第2章 折流下落床高温烟气褐煤干燥的系统设计
• 2.1 折流下落床高温烟气褐煤干燥技术
• 2.1.1 采用高温烟气
• 2.1.2 采用下落床
• 2.1.3 采用顺流
• 2.1.4 高温段采用布煤器
• 2.2 折流下落床褐煤烟气干燥系统
• 2.2.1 高温烟气顺流干燥褐煤装置
• 2.2.2 热烟气发生炉
• 2.2.3 干燥系统性能计算与联接
• 2.2.4 除尘器
• 2.3 干燥前后原煤热质的变化
• 第3章 折流下落床高温烟气褐煤干燥的工业试验
• 3.1 褐煤性质测量
• 3.1.1 褐煤的煤质分析
• 3.1.2 褐煤颗粒的密度和比表面积
• 3.2 干燥装置测试参数和方案
• 3.3 折流下落床高温烟气褐煤干燥运行测试结果分析
• 3.3.1 干燥装置的工艺计算
• 3.3.2 干燥装置系统调试运行出现问题研究
• 3.3.3 褐煤干燥效果的研究
• 第4章 折流下落床褐煤烟气干燥模型
• 4.1 折流下落床褐煤烟气干燥装置中干燥过程分析
• 4.2 单颗粒褐煤烟气干燥子模型
• 4.2.1 模型假设
• 4.2.2 守恒方程
• 4.2.3 干区传热、传质方程
• 4.2.4 湿区传热方程
• 4.2.5 算法
• 4.2.6 离散化
• 4.2.7 单颗粒褐煤烟气干燥子模型具体算法
• 4.3 煤层表面干燥子模型
• 4.3.1 单元体方法
• 4.3.2 基本假设
• 4.3.3 守恒方程
• 4.3.4 煤层表面干燥子模型具体算法
• 4.4 物性方程
• 4.4.1 干燥物料褐煤的密度和比热方程
• 4.4.2 干燥介质烟气的比热方程
• 4.5 对流换热系数和对流传质系数
• 4.5.1 对流换热系数
• 4.5.2 对流传质系数
• 第5章 模型计算结果及分析
• 5.1 计算程序
• 5.2 模型计算结果和实验结果的比较
• 5.3 折流下落床褐煤烟气干燥性能的模型预测
• 5.3.1 进口烟气温度对干燥过程的影响
• 5.3.2 烟气速度对干燥过程的影响
• 5.3.3 褐煤初始含水量对干燥过程的影响
• 5.3.4 烟煤比对干燥过程的影响
• 5.3.5 入口褐煤的粒径对干燥过程的影响
• 5.3.6 影响干燥过程的参数灵敏度分析
• 第6章 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 未来工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果