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褐煤桨叶干燥过程研究

作　者: 张书平
导　师: 张后雷
学　校: 南京理工大学
专　业: 热能工程
关键词: 褐煤细颗粒干燥桨叶干燥机传热传质
分类号: TQ536
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

褐煤由于其价格低廉,储量丰富,被普遍用作电站锅炉燃料。但褐煤通常含水率较高,影响其利用价值,所以开发能耗低、适应性广的褐煤干燥提质技术,对提高褐煤的综合利用价值具有重要意义。本文主要研究细颗粒褐煤桨叶干燥过程,主要内容有：褐煤的基本性质、褐煤桨叶干燥过程实验研究、褐煤桨叶干燥过程传热传质研究和褐煤桨叶干燥中试系统设计。对褐煤的水分赋存特性研究表明：褐煤全水分含量高,总水分中外在水分占到74.25%,脱除褐煤中大部分外在水分即可达到提高褐煤利用价值的要求,且外在水分脱除难度低,采用低品位热量蒸发干燥工艺即可达到脱水要求。褐煤单颗粒等温干燥实验表明：提高干燥介质温度和减少褐煤颗粒粒径有利于褐煤水分的脱除,褐煤干燥过程主要处于降速干燥阶段。通过实验数据拟合发现：褐煤干燥过程中水分有效扩散系数随温度的升高和颗粒粒径的减少而增大,扎赉诺尔褐煤单颗粒干燥活化能在36.400～37.458kJ/mol范围内,褐煤干燥活化能不受褐煤颗粒粒径的影响。设计并搭建了细颗粒褐煤桨叶干燥实验系统,对褐煤在单轴桨叶干燥机内干燥特性进行研究。结果表明：单轴桨叶干燥机热轴转速加快,褐煤在干燥机中停留时间减少同时出料量与轴转速几乎呈线性增大关系；桨叶干燥机倾角增大,褐煤在干燥机中停留时间减少,出料量线性增大。影响褐煤桨叶干燥效果的因素有热源(导热油)温度,热轴转速和颗粒粒径。导热油温度升高、热轴转速减少和颗粒粒径减小均有利于提高细颗粒褐煤干燥效果,粗颗粒在单轴桨叶干燥机内不仅流动性差,可能发生堵塞甚至卡死现象,干燥亦差。采用移动加热板颗粒热传递模型计算了褐煤干燥平均换热系数,模型考虑了导热油对热壁的对流换热热阻和桨叶热壁的导热热阻的影响。对典型工况计算结果和实验结果的对比表明：平均换热系数计算值与实验值相比相差约4.80%,褐煤出口湿基含水率计算值与实验值相差约7.72%,本文发展的计算模型具有较好精度,可用于褐煤桨叶干燥过程设计计算。褐煤桨叶干燥中试系统运行稳定,具有大型工业化的可行性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-10
1 绪论  10-23
  1.1 课题背景  10-11
  1.2 研究进展  11-22
    1.2.1 褐煤干燥特性研究进展  11-12
    1.2.2 褐煤干燥提质技术的研究进展  12-20
      1.2.2.1 热力蒸发干燥技术  12-17
      1.2.2.2 非蒸发脱水技术  17-20
    1.2.3 桨叶干燥机的研究进展  20-22
      1.2.3.1 桨叶干燥机的应用研究进展  20-21
      1.2.3.2 桨叶干燥机数学模型研究进展  21-22
  1.3 本文主要工作  22-23
2 褐煤的性质与褐煤干燥过程理论分析  23-40
  2.1 褐煤基本性质分析  23-26
    2.1.1 褐煤粒径分布  23
    2.1.2 褐煤密度  23-24
    2.1.3 褐煤工业分析和发热量  24
    2.1.4 褐煤水分赋存特性  24-26
  2.2 褐煤单颗粒干燥特性分析  26-32
    2.2.1 褐煤单颗粒等温干燥特性  26-30
    2.2.2 褐煤非等温干燥特性  30-32
  2.3 单颗粒褐煤干燥数学模型  32-38
    2.3.1 温度模型  32-33
    2.3.2 湿度模型  33-38
  2.4 褐煤分级干燥系统  38
  2.5 本章小结  38-40
3 褐煤桨叶干燥过程实验研究  40-55
  3.1 褐煤桨叶干燥实验系统设计  40-45
    3.1.1 主要设备选型  40-42
      3.1.1.1 导热油加热炉  40-41
      3.1.1.2 高位膨胀槽  41-42
      3.1.1.3 单轴桨叶干燥机  42
    3.1.2 测量装置选型  42-43
    3.1.3 数据采集系统  43-44
    3.1.4 实验材料准备  44-45
  3.2 褐煤桨叶干燥冷态实验过程与结果分析  45-47
    3.2.1 褐煤桨叶干燥冷态实验目的  45
    3.2.2 褐煤桨叶干燥冷态实验过程  45-46
    3.2.3 褐煤桨叶干燥冷态实验结果与分析  46-47
  3.3 褐煤桨叶干燥热态实验过程与结果分析  47-53
    3.3.1 褐煤桨叶干燥热态实验目的  47
    3.3.2 褐煤桨叶干燥热态实验过程  47-48
    3.3.3 褐煤桨叶干燥热态实验结果与分析  48-53
  3.4 本章小结  53-55
4 褐煤桨叶干燥过程传热传质研究  55-64
  4.1 数学模型  55-60
    4.1.1 褐煤桨叶干燥过程换热系数计算模型  56-58
    4.1.2 褐煤桨叶干燥过程温度和湿度计算模型  58-59
    4.1.3 褐煤桨叶干燥过程接触时间计算模型  59-60
  4.2 褐煤桨叶干燥过程计算模型结果分析与验证  60-63
  4.3 本章小结  63-64
5 褐煤桨叶干燥中试系统设计  64-67
  5.1 背景  64
  5.2 褐煤桨叶干燥中试系统设计与建造  64-66
  5.3 本章小结  66-67
6 结论与展望  67-69
  6.1 结论  67
  6.2 展望  67-69
致谢  69-70
参考文献  70-74
附录  74

褐煤桨叶干燥过程研究

内容摘要

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