振动流化床炼焦煤分级调湿一体化研究

作     者：方冉 

作者单位：东北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：蔡九菊

授予年度：2012年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：炼焦煤 煤调湿 振动流化床 颗粒沉降速度 干燥模型 

摘      要：我国是焦炭生产大国,年产量达上亿吨,但国内焦化厂炼焦用煤普遍为洗精煤,含水量偏高。水分随着炼焦煤进入焦炉,损耗焦炉炉体,增加煤气消耗,产生大量的焦化废水,严重影响焦炉的生产。因此需要对入炉煤的含湿量进行控制。 煤调湿技术的出现很好的解决了这一难题,近些年出现的第四代振动流化床煤调湿技术,兼具煤料调湿和颗粒分级功能,经济效益和环保效果显著。但现阶段关于振动流化床煤调湿的机理性研究较少,主要局限于流体动力学方面,且实际生产中关于颗粒分级的概念也比较模糊,这成为制约该技术进一步完善的瓶颈。 本文从煤料调湿和颗粒分级两方面展开研究。通过分析颗粒进入振动流化床后可能出现的不同于普通流化床的流动现象,找出其流动规律,指出在稳定流化状态可能出现大颗粒振动层、中颗粒半悬浮半振动层和小颗粒悬浮层三层分级。并通过分析其干燥机理,认为在床层的干燥过程中,小颗粒处于恒速干燥阶段,大颗粒处于降速干燥阶段,中颗粒的干燥过程可能即有恒速段又有降速段。随后通过测量炼焦煤颗粒的粒度分布和密度分布,以颗粒沉降速度为依据,量化了颗粒的分级模型。同时,颗粒含湿量分布的测定结果验证了关于各粒级颗粒干燥阶段的推论,并表明：粒度范围为0.6-3.2mm的颗粒,其含湿量在10%以上,比重占80%以上,是炼焦煤颗粒的主体,振动流化床干燥中操作参数的设定应以该粒级颗粒的含湿量控制为基准,粒度大于4.0mmm的炼焦煤颗粒,含湿量在6%以下,已满足调湿目标,需尽快从床层中排出。 本文以颗粒分级模型和干燥过程分析为依据,对不同粒级的颗粒建立相应的干燥模型,避免了以往研究中试图以某单一的干燥模型来描述整个床层的干燥过程问题。建立有区别的干燥模型,较精确地描述了炼焦煤颗粒的干燥过程,为更细致地开展流化床的相关研究提供借鉴。