干燥褐煤的FTIR分析及热解实验研究

为比较空气和过热蒸汽干燥对褐煤化学结构和反应活性的影响,在流化床干燥器中对褐煤进行干燥,采用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)对原煤和干燥后样品的化学结构参数进行分析,并通过热重分析(TGA)实验对比了不同干燥方式褐煤的热解特征参数和动力学参数.结果表明:褐煤在空气和过热蒸汽干燥过程中,随着温度的升高会逐渐失去羧基和羰基含氧官能团,当温度高于135℃时,空气中干燥的褐煤发生表面氧化反应,而在蒸汽中干燥的褐煤,温度达到160℃仍没有发生氧化反应.干燥后的褐煤与原煤相比,活化能增加,反应活性降低.相同温度下,过热蒸汽干燥后褐煤的活性大于空气干燥后褐煤的活性.

发电机组燃用预干燥褐煤的变负荷仿真对比及投资经济性分析

褐煤发电机组效率低,采用褐煤预干燥并燃用预干燥褐煤是实现效率提高的有效手段。该文按照某典型600MW机组热平衡图,利用Ebsilon建立机组变工况仿真模型,对比不同设计煤种的褐煤机组燃用预干燥褐煤时的变负荷特性、主要参数的变化规律及热经济性,进行定量分析。此外,也进行预干燥投资经济性分析。旨在为现有褐煤机组在生产实际中燃用预干燥褐煤的变负荷运行奠定理论基础及提供预干燥投资参考。仿真结果表明:各机组燃用预干燥褐煤时的变负荷规律与直接燃用优质煤的机组基本一致;以含水量较低的褐煤为设计煤种的机组燃用预干燥褐煤在负荷降低时,锅炉效率下降的程度稍大,说明设计煤种水分高的褐煤机组燃用预干燥褐煤在变负荷下锅炉适应性更好;以含水量较高的褐煤作为设计煤种的机组燃用预干燥褐煤时,不同工况下均可降低标准煤耗率5~7g/kW·h,虽然在负荷降低时机组热经济性提升效果下降,但仍可带来可观的收益。

600MW直接空冷机组抽汽预干燥褐煤的热经济性分析

褐煤水分高、热值低,对褐煤进行预干燥可以提升煤质,进而可提高电站锅炉热效率、降低发电煤耗。以某超临界600 MW燃烧褐煤的直接空冷发电机组为例,建立了抽汽预干燥褐煤发电系统的热经济性分析模型。主蒸汽流量一定,褐煤收到基水分由38.4%干燥至15.0%时,锅炉的热效率由91.5%提升至92.9%,节约湿褐煤22 g/(k W·h)。

褐煤干燥对电厂经济性的影响

褐煤中水分较高,若直接用于电厂锅炉燃烧,将导致锅炉热效率和电厂净效率降低,经干燥后的褐煤燃烧对提高电厂经济性有很重要的意义。以某300MW燃煤粉锅炉机组为例,计算和分析了燃用干燥前与干燥后的褐煤时锅炉内燃烧、受热面换热、烟风系统阻力以及磨煤机出力的改变,得出褐煤干燥对锅炉热效率、燃煤量、风机电耗及制粉系统电耗的影响,对电厂燃用未经干燥及干燥后的褐煤的经济性进行了评价。燃用干燥后的褐煤不仅可大大减少入炉煤量,而且还可提高锅炉热效率,降低送、引风机及制粉系统等辅机的电耗。

褐煤预干燥对锅炉传热特性及运行经济性的影响

以某300MW褐煤燃烧机组为研究对象,计算和分析褐煤干燥程度(即水分质量分数分别为34.1%、30.0%、25.0%、20.0%和18.0%)对锅炉运行中炉膛燃烧及各受热面传热特性的影响,研究了褐煤干燥前后锅炉热经济性的变化.结果表明:随着褐煤干燥程度的加深,理论燃烧温度比水分质量分数为34.1%的原褐煤分别提高了50.19K、101.51K、134.82K和148.13K,最大升高幅度达8.18%,炉膛内燃烧加剧,辐射放热量增加,烟气流速降低,各受热面的对流传热系数和辐射传热系数减小,但单位燃料的对流传热量却有所增加,锅炉排烟温度下降,锅炉热效率和运行经济性提高.

褐煤干燥过程对流传热特性的数值模拟

以干燥器内对流传热问题为研究对象,建立了褐煤干燥过程气-固对流传热模型。通过流-固界面传热耦合,利用CFD仿真技术进行模拟,对褐煤在不同粒径、风速及温度下的干燥过程进行了数值模拟,得到不同工况下的温度场分布及对流传热系数。根据模拟结果拟合得到气-固传热关联式,结果表明该关联式与褐煤干燥过程较吻合,可为工程实践提供理论指导。

褐煤干燥特性与动力学研究

褐煤粒径分布宽,成分多样,初始含水率多变,干燥特性复杂。考察了粒度、密度、初始含水率和温度对褐煤干燥特性的影响,得到了褐煤含水率随干燥时间的变化规律,建立了褐煤干燥动力学方程。结果表明:褐煤干燥经历快速干燥和慢速干燥两个阶段,干燥速率随密度和温度增大而增大,随粒度、初始含水率增大而减小;干燥动力学最佳模型为Page模型,模型常数与粒度、密度、初始含水率和温度有经验关系,方程能较好地预测干燥过程中褐煤的动态含水率。

典型褐煤干燥技术比较

分析了国内外典型褐煤干燥技术的原理、关键参数、技术特点等，并从技术适应性、工艺条件、干燥效果、环境影响等方面进行综合评价比较。结果表明：美国K—Fuel工艺要求入炉粒度较其它技术大，适应性稍差；褐煤提质后均可作为锅炉燃料。干燥温度越高，褐煤干燥效果越好。德国泽玛克管式干燥成型技术、美国K—Fuel工艺为带压干燥，其他工艺为常压工艺。5种工艺可降低水分7．O％～25．0％，增加热值3．24～5．94kJ／g；澳大利亚BCB工艺、神华HPU-06工艺、德国泽玛克管式干燥成型技术产品为型煤，规格可调；其他工艺产品粒度变小。神州干燥一干选联合工艺回吸可能性大、自燃特性改善不明显，其余工艺深度脱水后可防止自燃，不易回吸。5种工艺污染物排放均较为简单，对环境影响较小。

太阳能集热技术在褐煤干燥工艺上应用的研究

简述了褐煤应用技术的现状;借助Aspen plus软件模拟了褐煤干燥脱水工艺;提出了将太阳能集热技术与褐煤干燥技术耦合的技术思想和工艺流程。研究结果表明,该耦合技术具有节能降耗、环境友好、可就地生产的特点。

褐煤干燥系统输送设备堵塞问题的改进

介绍了粉煤蒸汽管回转干燥系统工艺流程,分析了印尼某电厂项目干燥系统输煤运行状况,针对存在的各种堵塞问题进行了更新改进;改进后干燥系统实现了连续运转,摆脱了因单体设备清理维护而停机的困境,保证了电厂锅炉运行的用煤量,降低了设备维护、检修频率,节约了运行成本。

浅析褐煤干燥成型技术现状

基于干燥成型后的褐煤便于长途运输并可扩大褐煤的利用途径,介绍了几种国内外典型的褐煤干燥成型工艺,阐述了褐煤干燥成型技术及其应用,指出应重点研发先进的褐煤干燥成型技术,逐步开发褐煤提质全流程技术以延伸褐煤矿区产业链及实现褐煤产业的可持续发展。

煤粉收集器在褐煤干燥上的应用

通过对煤粉收集器运行的研究,优化控制预喷涂,入口烟温控制,投煤干燥前预暖加热,储存料斗和收集料斗独立设置,烟道结构及走向,和防爆门布置等流程,提出了安全可行的方案。

褐煤预干燥技术的应用

介绍了蒸汽管回转式干燥工艺流程、干燥系统相关设备及褐煤预干燥系统布置方案。针对内蒙古某地区褐煤煤质,通过对某工程2×600MW超临界机组采用褐煤预干燥技术与常规方案的对比分析,指出采用褐煤预干燥技术后,从节能、降耗、减排以及社会效益方面均具有一定的优势。同时,采用褐煤预干燥技术每年可节省运行费用1 200～1 300万元。

大型管式褐煤干燥机管板制造工艺及质量控制

管式褐煤干燥机两端管板采用圆形特厚钢板制作而成,且钢板表面钻有大量圆孔,部件质量大。该结构主要依靠焊接及机加工完成,焊缝数量多,焊接任务量大,部件加工及部件之间组装精度要求高,对制造质量要求非常严格。分析某大型管式褐煤干燥机管板结构,总结出一套合理的焊接、机加工工艺以及对关键部位的质量控制措施,为其他大型旋转机械设备的制造提供参考和借鉴。

褐煤干燥旋风除尘器易堵塞原因分析及改造

滚筒干燥工艺是目前国内运用最为成熟、可靠的褐煤干燥工艺,而旋风除尘器是滚筒干燥系统的一部分。旋风除尘器在使用时经常出现堵塞问题,针对该问题,对旋风除尘器进行了改造,改造后的褐煤干燥旋风除尘器有明显的好转,保证了生产的连续稳定运行。

含缺陷管式褐煤干燥机用钢焊接接头低温下的安全评定

在设备内部载荷、裂纹尺寸及材料低温性能已知的情况下,采用我国《在用含缺陷压力容器安全评定》(GB/T19624-2004)标准中简化评定针对某褐煤干燥机管板用钢Q370R焊接接头焊缝处外表面裂纹进行了安全评定,并给出了失效评定图,同时根据标准计算出该焊接接头最大容许等效裂纹尺寸。结果表明,评定点位于曲线定义的安全范围内,但等效裂纹尺寸大于最大容许等效裂纹尺寸,根据标准该结构不安全必须进行返修。将GB/T19624-2004安全评定标准应用于管式褐煤干燥机结构,为国内含缺陷Q370R钢结构的安全评定奠定基础。

蒸汽管回转褐煤干燥及传热特性

采用蒸汽管回转式干燥装置进行褐煤干燥传热实验研究,获得不同工况下的传热特性。实验表明:相同转速下,给煤量从79.04 kg/h增加到132.5 kg/h,传热系数从35.94 W/(m2.K)增加到36.83 W/(m2.K)后下降为33.34 W/(m2.K);相同煤样条件下,也存在最佳干燥机转速,当转速从0.5 r/min增加到3.7 r/min过程中,传热系数先增大后下降。通过对工业用褐煤干燥装置进行传热性能测试,获得了放大装置的传热系数。结合因次分析方法和褐煤干燥传热关联数学模型,研究分析了影响干燥传热系数的相关因素。根据实验数据和工程测试数据获得了褐煤干燥传热模型的关键参数,其中a,b,c系数值分别为0.036,0.14和19.77。该模型起到了经验放大和工业验证的作用,对工程设计和计算具有一定的借鉴意义。

褐煤干燥后水分复吸的实验研究

空气湿度是产生复吸的重要条件，湿度越高复吸的程度越高；自然条件下，温度越高复吸速度越快；产物粒度越小复吸速度和复吸程度越大。深度干燥煤的复吸水主要发生在煤堆表面。研究了高温烟气干燥褐煤的水分复吸性能，结果表明，在6％～11％的全水含量范围内，干燥煤复吸后水分升高幅度基本一致。在此全水范围内干燥煤全水高低不会影响复吸结果。

褐煤干燥与锅炉系统设备选型探讨

针对褐煤干燥技术进行了对比分析,并以某660 MW褐煤机组为研究对象,按照蒸汽管回转干燥工艺拟定了褐煤干燥技术方案,研究了干燥前后机组主要经济技术指标的变化、锅炉及制粉系统设备的选型的差异。研究表明:干燥后煤质特性变化很大,接近烟煤特性,导致干燥前后锅炉本体和制粉系统的设计差别很大。采用干燥技术后,可以降低发电煤耗9.8g/(kW·h),回收水分74.6t/h,锅炉热效率和运行经济性显著提高。

基于计算机模拟技术的富氧燃煤电厂褐煤干燥过程实验研究

分析褐煤干燥过程原理与内部颗粒的变化,加强对褐煤干燥机理的认识。提出利用计算机模拟褐煤的干燥过程,通过改变影响参数来获得最佳干燥条件的方法,并介绍具体的模拟过程,结果显示褐煤干燥效果主要受到干燥介质、水蒸气含量、CO2含量的影响。