基本信息
- 項目名稱：
- 在振動流化作用下褐煤脫水技術的研究
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 褐煤作為一種重要的化石能源，其高含水量的特點限制了褐煤的開發(fā)利用。因此，開發(fā)先進的褐煤脫水技術十分必要。振動流化床作為一種先進的新型干燥設備尚未應用于褐煤干燥脫水領域。本文基于現(xiàn)有技術存在各種不足，以開發(fā)先進的褐煤脫水技術為目的，研究了在振動流化技術下褐煤的脫水情況。
- 詳細介紹：
- 褐煤是煤化程度最低的礦產(chǎn)煤，煤化程度介于泥炭和煙煤之間。由于它能使氫氧化鈉或碳酸氫鈉等稀堿液染成褐色而稱為褐煤,是世界上重要化石能源之一。我國褐煤資源豐富，已探明的保有儲量為1311.42億t，約占煤炭保有儲量的13%[8]，如何有效利用具有十分重要的意義。但由于其含水量高（30%-50%）、含碳量低、熱值低、燃點低、揮發(fā)分高、容易風化和自燃等特點，不利于長距離輸送和貯存，單位能量運輸成本高；直接燃燒能耗高,熱效率較低，溫室氣體排放量大,不能滿足電廠發(fā)電需求。此外，褐煤作為原料轉化利用也受到限制，褐煤液化、干餾和氣化都需要把煤中水分降至10%以下[5]。因此，開發(fā)先進的褐煤脫水技術，是提高褐煤利用價值、擴大褐煤利用范圍的關鍵。 目前國內外褐煤的脫水技術可分為三類[14]：(1)蒸發(fā)脫水：直接或間接地對煤樣進行加熱，使水以氣態(tài)的形式除去的過程。如流化床干燥技術、蒸汽流化床干燥技術、回轉管式干燥技術等；(2)非蒸發(fā)脫水：將水從煤中以液態(tài)形式脫除的過程。如熱水、熱油處理等過程,這些過程一般需要較高的溫度和壓力；(3)非熱過程,如機械熱壓脫水、有機溶劑脫水等。 本文將利用振動流化床干燥技術對褐煤進行脫水。振動流化床干燥技術作為一種具有特殊優(yōu)點的干燥技術，已經(jīng)在化工、食品、醫(yī)藥和飼料等行業(yè)得到了廣泛的應用。但是，其在褐煤脫水方面的應用尚未見報道。 含水量高在干燥過程中易粘結，燃點低干燥過程中易因局部過熱現(xiàn)象起火或爆炸，易碎裂，粒度分布廣等問題是褐煤脫水的難點。而振動流化床干燥技術具有能耗低；干燥速率高；流化的均勻性好，床層內溫度分布均勻，不會發(fā)生局部過熱現(xiàn)象；可以處理易粘結、易團聚物料；對物料粒度分布要求??；不易堆料；操作穩(wěn)定性好等優(yōu)點，與褐煤脫水具有高度適配性。應用振動流化床技術可以更安全、更高效地進行褐煤的脫水，有利于褐煤的大規(guī)模開發(fā)和利用。 本文對處理量為20t/h的中試設備進行了在振動流化作用下褐煤脫水技術的研究，證明將振動流化床干燥技術應用于褐煤的脫水是可行的，為其在工程實際中的應用提供了理論基礎及實驗數(shù)據(jù)。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 褐煤綜合利用途徑廣闊，在能源、經(jīng)濟和環(huán)境等方面均有巨大優(yōu)勢。但是其高含水量等特點限制了褐煤的深加工利用，而褐煤的干燥脫水是褐煤高效開發(fā)利用的關鍵。本文基于現(xiàn)有技術存在各種不足，以開發(fā)先進的褐煤脫水技術為目的，研究了在振動流化技術下褐煤的脫水情況。 本文研究分為兩個部分，即理論分析及具體實驗：計算理論參數(shù)，測試實驗設備數(shù)據(jù)并探索規(guī)律，調試實驗設備達到預期的脫水目標。
科學性、先進性及獨特之處
- (1)具有實際應用與理論基礎。振動流化床的干燥原理是基于普通流化床發(fā)展而來，是普通流化床的改進型，而在褐煤干燥方面，流化床的應用已頗為廣泛。 (2)適用于褐煤的特殊性質。 (3)安全可靠經(jīng)濟性良好。干燥熱源溫度為180—230℃，屬于低溫直接干燥，余熱利用率和干燥效率高，爆炸和自燃率低, 安全可靠。由于常壓低溫干燥無需其他工藝，因此具有能耗少、成本較低的優(yōu)點。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 一、縮短在褐煤干燥脫水技術方面與世界各國的差距 二、褐煤是我國東北地區(qū)未來可利用的主要能源 東北地區(qū)經(jīng)濟以重工業(yè)為主導，對能源有高度依賴性。隨著國家實行振興東北老工業(yè)基地戰(zhàn)略的深入，東北地區(qū)煤炭需求量不斷增加，使得本地區(qū)煤炭供求之間的矛盾更加突出。蒙東地區(qū)的褐煤資源必將成為我國東北地區(qū)未來可利用的主要能源。 三、我國尚未將振動流化技術應用于褐煤脫水領域
學術論文摘要
- 褐煤作為一種重要的化石能源，其高含水量的特點限制了褐煤的開發(fā)利用。因此，開發(fā)先進的褐煤脫水技術十分必要。振動流化床作為一種先進的新型干燥設備尚未應用于褐煤干燥脫水領域。本文對振動流化床進行了概述；通過理論公式計算出流化床在流化時的操作氣速、床層高度和床層壓降等數(shù)據(jù)，為現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)提供理論基礎。實驗考查了振動電機角度為0°時，將褐煤含水量干燥至20%以下所需的時間；有、無振動情況下干燥速率的比較，結果顯示有振動時干燥速率較大，效果明顯；得出利用振動流化床可以快速、有效地進行褐煤脫水的結論，并根據(jù)大型流化床的特殊性質，提出了一種更加節(jié)能的設備結構方式。本文研究處于中試階段，對大型設備的設計具有指導意義。
獲獎情況
- 無
鑒定結果
- 無
參考文獻
- [1]顧廷安,李秀芹.振動流化干燥性能的研究[J].北京服裝學院學報(自然科學版).1990.01. [2]蔣維均.化工原理[M]，北京：清華大學出版社，1993，2-9. [3]李秀芹,陳曙.振動流化干燥技術的研究[J].中國粉體技術.1995.04 [4]錢銘銓.多層振動流化床干燥器在活性炭干燥中的應用[J]. 林產(chǎn)化工通訊,2001,35(6):3-6. [5]邵俊杰. 褐煤提質技術現(xiàn)狀及我國褐煤提質技術發(fā)展趨勢初探[J].神華科技，2009,2. [8]尹立群.我國褐煤資源及其利用前景[J].煤炭科學技術，2004,32(8):12-14. [14]Chun-Zhu Li. Advances in the Science of Victorian Brown Coal [M],2004. [16]Ergun S, Ciesielczyk W.Fluid flow through pack columns [J], Chem.Eng.Progr,1952,48(2):89-94.
同類課題研究水平概述
- 一、國外褐煤脫水技術研究情況 在國外,澳大利亞、美國、德國、希臘、波蘭等國家都有豐富的褐煤資源,為了增加低階煤在市場的競爭力,提高效率,各國都進行了褐煤干燥脫水技術的研究工作。德國作為褐煤資源大國和工業(yè)強國，是現(xiàn)代褐煤加工技術的發(fā)源地。德國和俄羅斯對低變質程度年青煙煤的干燥普遍采用以低壓飽和蒸汽為干燥介質的管式干燥機(TubelarDryer)技術。德國多特蒙德大學Strauss等研究開發(fā)的熱壓脫水工藝(MTE)，該過程綜合了熱法脫水和機械力脫水的優(yōu)點,將褐煤加熱到不大于220℃的條件下,通過機械擠壓將水擠出，是目前較成熟的褐煤脫水技術之一。 上世紀70年代后，澳大利亞、美國等褐煤生產(chǎn)大國的褐煤提質技術研發(fā)也非?；钴S：美國針對Power River Basin褐煤也在開展煤炭干燥和煤質改性的研究；美國KFx公司在上世紀80年代中期開發(fā)了K燃料工藝（K-Fuel Process）技術，經(jīng)過20年的完善已進入工業(yè)應用階段；澳大利亞專門成立了2個聯(lián)合研究中心進行褐煤利用技術的研究,其中褐煤的預干燥處理技術是近年來的研究重點。 日本作為能源缺乏的國家對廉價褐煤的利用也非常重視：日本電源開發(fā)公司（D）和川崎重工公司（K）從l976年開始研究并成功開發(fā)出了D—K非蒸發(fā)脫水工藝；日本神戶制鋼所于1993年開始研究UBC褐煤脫水提質技術，其特點是用輕油去除褐煤中的水分；日本中央電力工業(yè)研究所正在開發(fā)名為液化二甲醚固體脫水法。 二、我國國內褐煤脫水技術研究情況 我國開展褐煤脫水提質工藝的開發(fā)研究時間不長,試驗規(guī)模多屬中試階段，如三菱重工公司開發(fā)的流化床提質工藝,日立公司開發(fā)的二段加熱提質工藝,一體化加速旋風提質干燥工藝等。 神華集團和中國礦業(yè)大學(北京) 合作開發(fā)了褐煤氣流干燥和無黏結劑熱壓成型工藝。利用該技術可實現(xiàn)褐煤的脫水提質, 神華集團在內蒙古呼倫貝爾寶日希勒礦區(qū)建設了國內第一條年老褐煤成型提質生產(chǎn)線,并于2009 年10 月投入試運行。 神華集團煤制油化工研究院于2008 年獲批“863”目標導向類課題, 采用固體熱載體內熱式快速熱解工藝, 對褐煤進行脫水提質。 中國礦業(yè)大學通過985優(yōu)勢學科平臺建設,已搭建了褐煤熱壓脫水實驗系統(tǒng),項目實驗室研究已接近尾聲,正在著手搭建中試裝置。另外,國內大唐華銀及一些電廠等單位正在作相關研究。
