褐煤微波干燥及水分遷移特性試驗研究.pdf

1、我國褐煤資源豐富，但其高水分、高揮發(fā)分、低熱值、易自燃等特點，使得褐煤直接利用效率低、經(jīng)濟性差，需對褐煤進行提質后利用。褐煤眾多利用途徑中，脫水是提質第一步。傳統(tǒng)的干燥工藝，通常采用熱風或蒸汽進行，但加熱速度慢、工藝復雜、環(huán)保處理難。由于微波干燥具有選擇性、穿透性、高效性和即時性等優(yōu)點，結合水分作為極性分子是強吸波介質，本文以中國內蒙古東部的典型褐煤為研究對象，采用微波的介電加熱技術探索褐煤干燥的特性，通過試驗揭示褐煤微波干燥過程中水分

2、的遷移轉化規(guī)律，并提出提高褐煤微波干燥安全性的措施。通過開展褐煤微波干燥的研究，希望對褐煤微波干燥技術的工業(yè)應用提供基礎數(shù)據(jù)和理論參考。
　　首先，本文進行了不同影響因素（微波功率、煤樣粒徑、煤種、煤樣余溫、抽濕方式）下的褐煤微波干燥特性試驗，考察褐煤微波脫水機理。結果表明，褐煤微波干燥過程分為三段:恒重段、快速失重段、慢速失重段，其中快速失重段和慢速失重段劃分以臨界含水率為界;并給出“飽和功率”這一概念，定義為某一粒徑的一定質量

3、煤樣在微波干燥下的最佳功率，大于或小于飽和功率均使臨界含水率增大，干燥程度降低;煤樣粒徑對干燥效果的影響與傳統(tǒng)干燥不同:三種粒徑煤樣臨界含水率依次為粉煤（小于0.2mm）＜塊煤(8～12mm)＜粒煤(1～4mm)，相應的干燥效果依次為粉煤＞塊煤＞粒煤;在不同煤質研究中發(fā)現(xiàn)煤樣含水率是導致不同煤樣升溫和失重不同的最主要因素，含水率越高升溫、失重越快，而煤質則決定了煤樣的干燥程度;微波干燥后的余熱，可以使煤樣含水率繼續(xù)降低1～2個百分點，其

4、中煤樣表面溫度在60℃以上時的余熱，對降低煤樣含水率較為明顯;對干燥系統(tǒng)中抽濕設備進行簡單模擬，發(fā)現(xiàn)抽濕速率越大，煤樣溫度越高，著火風險提高，需對抽濕速率嚴格要求;通過對干燥過程中煤樣內外水的分析，發(fā)現(xiàn)相比常規(guī)干燥微波干燥脫除內水具有一定效果，且兩種干燥方式均是在煤樣自由水大部分脫除后，內水才開始大量脫除。
　　通過對干燥后煤樣物化性質的分析，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過微波照射的煤樣熱值提升，且當含水率每降低1個百分點，熱值增加約60-65kcal

5、/kg;干燥后煤樣中的羥基和羧基含量及氧含量均呈下降趨勢，表明微波照射可以使煤階提升;干燥后煤樣孔隙發(fā)生變化，總孔容和總比表面積先減小后增大，而褐煤的微孔孔容和微孔比表面積則是先增大后減小。干燥后褐煤的回吸試驗表明，微波干燥并不能很好的抑制煤樣回吸，不同粒徑煤樣干燥到相同含水率時，粒徑越小回吸越明顯。微波干燥后褐煤的燃點比常規(guī)干燥法燃點高約6℃，微波干燥后自燃和燃燒的傾向稍低，體現(xiàn)微波干燥獨特性。
　　為降低褐煤干燥過程中的著火風

6、險，通過調節(jié)微波功率分配方式、煤樣溫度、氣氛氧含量等手段探尋抑制煤樣著火的方法，結果表明:微波間歇加熱方式可使煤樣溫度維持在70℃～90℃之間，且干燥過程更具安全性;控制煤樣表面溫度90℃、降低氧氣濃度可以有效降低著火風險，并能使煤樣達到深度干燥。
　　最后，本文對塊狀褐煤內部水分脫除形態(tài)進行了研究，結合煤樣內部不同位置含水率和溫度的對比分析，發(fā)現(xiàn)由于微波干燥過程中煤樣內部壓力升高，在“泵”效應的作用下，煤樣中的部分水分以液態(tài)或氣