褐煤干燥动力学模型研究.pdfVIP

第9卷 第 5期 Vo L_9 NO ．5 砷 20o11c年t2)(11)(1月 褐煤干燥动力学模型研究 郭 治 。杜万斗 初 茉 吴弋峰 (t巾国神华煤制油有限公刮北京研究院，北京，1O()()11；2．巾围矿业大学(北京)，北京，11)1){)83) 摘 要： 针对褐煤水分以毛细孔吸附水为主的特点，提出于燥过程中可忽略液态水迁移，水分减少 主要靠水蒸发为蒸汽再扩散出煤粒的假定，据此建立了煤粒水分缩核干燥动力学模型，并应用于宝 日希勒褐煤干燥实验，结果表明能够简便、准确地模拟其干燥动力学行为。 关键词： 褐煤 干燥 动力学 数学模型 中图分类号：TD849~．2 文献标识码 ：A 文章编号：1674—8492(2011)05—066—04 径易形成毛细现象，而氧含量高易形成氢键而使界 1 前言 面张力加大。因此，干燥过程中内水往往不易发生迁 褐煤是煤化程度最低的煤 ，因其水分含量高(特 移，而以水蒸汽的形态扩散出孔隙。结合褐煤含水特 别是内水含量高)、氧含量高，故发热量低，为了提高 点，做如下假设： 褐煤品质，往往需要进行干燥处理。然而，褐煤强度 (1)褐煤颗粒可近似按球状处理，且水分在煤粒 较差，在干燥过程 中如果加热速度过快，易出现煤粒 中均匀分布。 内部水分蒸发蒸汽压过大，会造成褐煤崩碎产生大 (2)干燥过程中忽略液态水的移动 ，水分的减少 量极细小的粉尘，增加除尘难度。因此 ，褐煤干燥技 主要依靠蒸发的水蒸汽扩散出孔隙，故水分蒸发是 术是 目前关注的煤高效利用技术之一。 由外向里逐层进行的，即干燥速率取决于蒸发界面 褐煤干燥动力学是开发褐煤干燥技术的基础 ， 的移动速率。由于蒸发界面处于饱和状态，故蒸发界 其中干燥动力学模型及模型参数是描述干燥过程水 面温度处于干燥介质温度对应的湿球温度，蒸发界 分随时间变化的核心。虽然大多数湿物料在干燥过 面之外的颗粒部分温度逐渐升高。 程中存在恒速和降速两个干燥阶段 [1】，但对于具体 (3)煤粒内存在非常细小的含水孔隙，因很强的 的湿物料，由于物料性质不同且影响因素较多，恒速 毛细作用而使沸点升高 ，不能被彻底干燥出来 ，即存 阶段持续时间及降速阶段的曲线形状有很大差别 ， 在对应干燥条件下的平衡水分。 难以建立统一的动力学模型。同时，由于干燥过程涉 2．2 模型建立 及物料与水的相互作用及热、质逆向传递 ，干燥机理 对于—个褐煤颗粒任意时刻干基水分可表示如下： 非常复杂 ，故干燥动力学行为常常采用相对简单的 3 各种经验模型描述。 = 丑 ㈩ 本文针对褐煤含水特点，建立了水分蒸发为蒸 Ps 汽再扩散出煤粒的水分缩核干燥动力学模型，并应 式中，R一褐煤颗粒半径；r一任意时刻水分蒸发 用于宝 日希勒褐煤干燥动力学实验，结果表明能够 界面半径；P一液态水密度；JD 干褐煤视密度；一褐 简便准确模拟褐煤干燥动力学行为。同时，对干燥介 质温度、流速等因素对动力学参数的影响进行了理 煤含水孔隙率。 论分析。该模型亦可应用于具有同样含液特