微波加熱強化煤泥低溫乾燥的機理研究

《微波加熱強化煤泥低溫乾燥的機理研究》是依託山東大學，由宋占龍擔任項目負責人的聯合基金項目。

基本介紹

• 中文名：微波加熱強化煤泥低溫乾燥的機理研究
• 項目類別：聯合基金項目
• 項目負責人：宋占龍
• 依託單位：山東大學

中文摘要

脫水乾燥是高含水率煤泥品質提升的關鍵手段。在傳統熱乾燥工藝的降速乾燥段，隨著乾燥速率的降低，乾燥時間和能耗顯著增加，成為制約煤泥高效、快速乾燥的一大瓶頸。本項目提出在常規乾燥降速段輔以微波照射對煤泥進行低溫強化乾燥的新方法，套用微波“內部加熱”機制最佳化水汽傳熱傳質，有望大幅提升煤泥整體乾燥速率和乾燥性能，項目組前期的研究已初步證明了其可行性。擬在獲取煤泥性質及水分賦存形態、類型及分布特性的基礎上，研究不同乾燥方式和操作參數下煤泥乾燥的演變過程及相應的臨界含水率範圍，揭示經過常規預乾燥的煤泥在微波深度乾燥條件下的水分遷移規律。探索微波乾燥對煤質的影響、乾燥後樣品的返潮特性及平衡含水率範圍，闡明微波與煤泥中礦物的耦合作用對煤泥升溫、乾燥過程的影響。建立煤泥微波乾燥模型，對煤泥中的溫度場和水分遷移擴散規律進行預測。本項目研究將為探索煤泥乾燥新方法、豐富煤泥乾燥基礎理論提供支撐。

結題摘要

脫水乾燥是高含水率煤泥品質提升的關鍵手段。在傳統熱乾燥工藝的降速乾燥段，隨著乾燥速率的降低，乾燥時間和能耗顯著增加，成為制約煤泥高效、快速乾燥的一大瓶頸。本項目提出在常規乾燥降速段輔以微波照射對煤泥進行低溫強化乾燥的新方法，套用微波“內部加熱”機制最佳化水汽傳熱傳質，有望大幅提升煤泥整體乾燥速率和乾燥性能。提出的熱風/微波聯合乾燥方式一方面通過熱風乾燥方式降低乾燥過程總能耗，另一方面通過微波乾燥的強化提升作用達到縮短乾燥總時間的目的。 在對煤泥理化特性進行詳細分析的基礎上，本項目分別研究了熱風和微波加熱下的煤泥乾燥特性及水分遷移規律，考察了不同乾燥方式和操作參數下的乾燥曲線，並分別進行了動力學及能耗分析，得到了常規乾燥和微波乾燥的最佳組合工藝參數及臨界含水率範圍，發現常規乾燥後的煤泥含水率為15%時再輔以微波快速乾燥，其總體能耗最低；通過與熱風乾燥的對比，揭示了具有特定內部孔隙結構的煤炭在特定的微波乾燥條件下，內部的水分可能會以液態形式向表面快速釋放的現象。由此大幅減少了水分氣化時大量吸收汽化潛熱帶來的高能耗，為進一步降低微波乾燥系統的總能耗提供了可能。考察了乾燥對煤質的影響、乾燥後樣品的返潮特性及平衡含水率範圍，評價了微波乾燥對產品提質特性的綜合效果；出於套用考慮，煤泥微波乾燥的中試研究表明微波乾燥低階煤技術可行，是一種實現高含水率物料快速、有效乾燥的新方法。本項目研究為開發煤泥新型乾燥方式，探索乾燥機理，促進聯合乾燥技術的工業化套用提供了重要參考。