微波加热对褐煤干燥及成浆特性的影响

  • 格式:pdf
  • 大小:284.23 KB
  • 文档页数:5
2.4.1
固定微波辐照时间2
min
2.4.2
固定反应容器1000 mL,装样量210

由表4可看出,大反应容器、大装样量时能源 利用效率是最高的。这是因为大装样量(180
210
g、
表5 时间 效率
不同微波辐照时间对能源利用效率的影响%
2 min 51.22 2.5 min 54.68 3 min
g)时,随着反应容器的增大,煤粉的堆积厚度 g)时,伴随着反应容器的增
w在不同时间下煤粉经微波
后的含水率,并选取700 W功率下改变时间和
10
min改变功率共7个工况后的煤粉和原煤粉
制备成水煤浆。
表1褐煤的工业分析

图l微波干燥褐煤流程
分析微波脱水能耗时采用圆底烧瓶作为反应 容器,通过改变反应容器的大小、装样量的多少和 微波辐照的时间了解能源利用效率的变化,进而 分析微波能耗。 1.2水煤浆制备 实验采用干法制浆,称取出水、微波辐照前后 的煤粉、化学添加剂(煤粉干基质量的0.8%)置 于圆柱形钢皿中,调节搅拌器的转速达到800—
1000
2.2仅改变功率时微波干燥褐煤的数学模型 图2为不同功率的微波过程中褐煤含水量随 时间的变化曲线,这可以很好地描述其干燥特性。 表2中的6种模型经常被用来描述薄层物料的干
R/min,并在该转速下搅拌10 min使之成
浆,为了让浆体中的气泡逸出需将制备好的浆体 静置8—10 min。采用美国HAAKE VT550型旋
后=O.02412+307588lP
n=0.77845+7.61579×lO。P
图4为700 w不同时间和10 min不同功率 的微波改性后的煤样及原煤所制备的水煤浆的浓 度一粘度关系曲线。由图4可知,各水煤浆的粘 度都随着浓度的增大而升高。微波改性后煤样的 成浆浓度得到了一定程度的提高,微波时间越长 功率越大,成浆浓度提高的幅度越大。以20℃表 观粘度1000 mPa・s对应的浓度作为最大成浆浓 度进行对比,内蒙胜利煤田褐煤的最大成浆浓度 由原煤的45.67%提高到微波700 w辐照10
一2一
燥过程。其中枷为相对水分含量,即枷=
万方数据
丢篑三笔专,肘为t时刻物料含水率,丝为平衡含
水率,眠为初始含水率,式中M可忽略,因此可
exp[一(0.02412+3.7588lP)产瑚+7 615洲04’]
(5)
Page模型拟合不同功率下微波干燥的结果 如图3所示,与原图的相关性较好。
以简化为枷=老。
MR=
茹撵乒毹2012年,第l期一3一
万方数据
表3各模型拟合结果
2.4微波脱水能耗分析 根据图l中数据可计算得,同样脱除3.39
0.095 kwh,406

衷4反应容器和装样■对能源利用效率的影响%
水分,700 w时消耗0.058 kWh,567 W时消耗 W时消耗O.1 kwh,故功率越高 能耗越低。下面的试验中均固定微波炉能达到的 最大功率1000w。
反应容器、大装样量时的微波能耗比小反应容器、小装样量时要低。经微波干燥后的褐煤若放置于空气中。发
现微波改性使煤样二次吸水的负作用受到明显抑制。 关键词:微波;褐煤;干燥;威浆;数学模型;能耗;二次吸水
中图分类号:TQ546 文献标识码:A 文章编号:1004—3950(2012)01—000l一05
406 w、567 W、700
2结果与讨论
2.1
工业分析 如表1所示,随着微波功率和时间的增加,褐
煤的总含水量和内水含量都不断下降。这是因为 在微波过程中水分子作为极性分子受到选择性加 热,受热后的水分子由液相转化为气相,随后煤颗 粒外表面的水分子蒸发,同时孔内的呈弱结合状 态的水分子向外逸出。随着功率和时间的增加, 化学吸附水与煤分子相连的化学键断裂,逐步摆 脱束缚,褐煤中水含量下降。
28 24
●O l,O 9 O 8
莲20
篓16
加12
8 4 O 5 10 15 20 25
咖 繁 扪 霞 罂
O 7 O 6 0 5 O 4 O 3 O
30
O O 2●O
时间/min 圈2不同微波功率下的褐煤干燥曲线
圈3 裹2薄层物料干燥的数学模型 模型名称
Page Lewi8
褐煤微波干燥曲线拟合结果
min
时的51.65%,提高了约6%。这是由于经微波辐
(3) (4)
照后,褐煤的含水量降低,且功率越大时间越长, 含水量降低幅度越大,水煤浆体系中束缚水的含 量减少,作为流动介质的水含量相应增加,褐煤的 成浆性能随着功率的增加和时间的延长不断得到 改善。
将式(3)、(4)带人Page模型的表达式可得到褐 煤的微波干燥方程,即
微波加热对褐煤干燥及成浆特性的影响
王爱英。程军。刘建忠。周俊虎。岑可法
(浙江大学能源清洁利用国家重点实验室,浙江杭州310027)
摘 要:针坤外水分和内水分舍量都很高的褐煤.利用微波700 w加热lO min使其干燥。可有效地改善其成浆
性能,使最大成浆浓度由原煤的45.67%增加到51.65%。利用六种薄层物料干燥数学模型对褐煤干燥过程进 行计算.发现Page模型可很好地描述褐煤的微波干燥过程。褐煤脱水能耗随着微波功率增大而降低,当用大
表达式 肘尺=exp(一tt“) JIfR=exp(一%f) 肘尺=口exp(一屉t) 肘R=口exp(一后t)+(1一口) exp(一蠡口t)
2.3微波对成浆性的影响规律
HenderBon and Pabi8
Approximation of
difhsion
wang and SingIl
^fR=l+nl+6‘2

1.1
转粘度计测量水煤浆的粘度。 1.3能源利用效率的计算 微波辐照过程中所消耗的电磁能
E=P×f
(1)
式中:P为微波功率,w;t为辐照时间,s。 E=,n×[4.18×(100一25)+2256]
(2)
式中:m为水的质量,g;2256为单位质量的水所 需要的汽化潜热,J。 由式(2)所示,E的电磁能理论上可脱掉褐 煤中的水分m,但实际脱除的水分为m’,故能源 利用效率为后者与前者之比,能源利用效率越高, 利用微波辐照干燥褐煤的能耗就越低。
收稿日期:20ll—10—2l
基金项目:国家重点基础研究发展计划项目(20lOcB227001);国家国际科技合作计划项目(20lODFA24580)
作者简介:王爱英(1987一),女,河北邯郸人,硕士研究生,从事低阶煤改性制备水煤浆及燃烧气化的研究。
嚣缛乒罐2012年,第l期一1一
万方数据
在微波对干燥速率的影响,微波能耗及微波处理 后煤粉的二次吸水方面鲜有报道。前人曾研究过 微波对春笋、淮山药、番薯片、茭白、苹果等物料的 干燥特性影响规律及数学模型的描述…““,而对 褐煤的干燥没有相应的数学模型进行描述。本文 中选用数学模型对褐煤在微波作用下的干燥过程 进行描述,同时分析微波对褐煤成浆性能的影响 及其能耗和微波后褐煤的二次吸水性能。
imdiated
by
micmw8ve when placed in air lbr

period.The negative ef玷ct of secondary bibulous wa8 significantly
inhibited by micmwave. Key words:micmwave;lignite;drying;slurryability;mathematical model;energ)r consumption;secondary bibulous
褐煤等低阶煤种在世界范围内的储藏量非常 大,约占世界总储煤量的33%¨1,但是褐煤的高 含水量(20%一50%)¨1使得其运输、燃烧等利用 方式的经济性大大降低,成浆性能亦很差。因此, 如何通过物理化学方法对褐煤改性提质,降低褐 煤中的水分含量和改善褐煤的成浆性是一个热点 和难点问题。 目前,针对褐煤的干燥技术主要有非蒸发干 燥和蒸发干燥两类"1。非蒸发干燥将褐煤中的 水分以液态的形式脱除,一般在高温高压下进行, 价格昂贵H・。而微波辐照具有即时性、整体性、 选择性和能量利用高效性等特点¨1,因而利用微
to
AbstraΒιβλιοθήκη t:Micmwave was employed
impmve
the slurryability of lignite with high extemal and inherent moistu坤.The
maximum∞lid concentmtion w酗51.65%forthe i盯adiated lignite sluH7(700 W for lO min),compa—ng t045.67% for the initial lignite slurry.Among the 8ix diHbrent thin layer drying mathematical model8,Page model was found the
3.5 min
47.52
4 min
明显降低,有利于微波过程中水分子的逸出。而 小装样量(100
g、150
52.47
49.24
大,煤粉的堆积厚度减小不明显,同时,暴露出的 反应器的壁面积加大,逃逸出的水分子易附着在 器壁上,在煤粉回收时被重新吸收,导致能源利用 效率降低,脱水能耗加大。因此,宜采用大反应容 器、大装样量。
m08t
appmpriate model
to
de8cribe
the
drying proce88 of lignite.
The more
dehydmtion energy con8umption dec托88ed with sample8 resulted in lower energy consumption,