焦化企业采购原料煤在进厂之前要进行分析化验, 检测煤质指标是否达到要求, 通常采购的原料煤水分较高, 在检测之前要对原料煤进行干燥处理使其水分满足制样要求。为避免煤样氧化, 传统方法采用晾晒或烘箱进行低温干燥, 近年来随着微波干燥技术的发展, 国内外已开展研究将其应用到煤炭加工行业, 用于煤炭脱水、脱硫、提质等方面。研究结果表明采用微波干燥煤炭脱水速度快, 效率高;煤炭种类、粒度、含水量及微波功率、干燥时间对干燥效率均有影响, 微波干燥还可以改善煤质[1~12]。
本文主要研究干燥效率高、对煤质指标影响小, 适宜干燥进厂煤质量检测样品的方法。采用自然晾晒、烘箱干燥、微波干燥三种方式对炼焦煤进行了干燥, 研究了温度设定高于100℃时采用烘箱干燥方法和微波干燥对炼焦煤干燥特性及煤质指标的影响。
1 不同干燥方法对焦煤样品干燥效率及指标的影响
1.1实验样品
通过自然晾晒后测得CY焦煤煤质指标见表1。
CY焦煤实验样品粒度组成<3mm约占85%, 水分10%。100g样品放入直径200mm玻璃皿中铺平, 厚度约2mm。采用间歇法测定实验质量, 控制干燥后样品水分控制在约2%。
1.2实验设备
HX101A~2型电热鼓风干燥箱 (最高温度250℃)
Galanz WG700CTL2011~K6微波炉 (最大功率1180W)
1.3试验方法
自然干燥:室内空气温度20℃, 湿度60%, 将样品进行晾晒, 前期大约每隔20min测一次, 中后期每隔10min测定一次煤的水分。
烘箱干燥:在鼓风的条件下, 烘箱设定温度分别为80℃、100℃、120℃、190℃, 将煤样进行干燥。
微波干燥:微波炉功率 (最大功率1180W) 设定在60%、100%进行干燥。
1.5.1不同干燥方法对焦煤干燥效率的影响
(1) 自然干燥
由图1 (a) (b) 可见, 采用自然晾晒的方式, 煤样水分随干燥时间的延长而降低。脱水过程可分为四个阶段, 第一阶段是预热期 (0~20min) , 煤样水分缓慢降低;第二阶段是快速脱水区 (20~65min) , 样品水分快速降低;第三个阶段是慢速脱水区 (65~125min) , 样品水分缓慢降低;第四个阶段是水分恒定区 (125~165min) , 样品水分基本维持平衡。样品水分由10%降到2%左右需要约115min。
采用微波干燥与自然晾晒样品的工业分析指标相比, 基本未发生明显变化, 粘结指数指标略有降低, 尤其是微波功率为708W时, 由82降到79与陈鹏[10]研究结论不同。原因可能是本实验在有氧环境下干燥, 玻璃皿静止放在微波炉上, 功率低时, 干燥前期存在蓄热区, 煤样中的水分吸收热量, 但不足以使其蒸发, 同时将部分热量传给煤样, 使得煤样温度升高, 煤样出现了一定氧化。干燥功率为1180W时, 干燥过程没有明显的蓄热区, 煤样中的水分吸收热量后, 立刻蒸发, 消耗了大量吸收的热量, 减少了传递煤样的热量, 煤样温度升高幅度有限, 使其未发生明显氧化。不同干燥功率为1180W时, 干燥后煤样的硫分没有明显变化。选用微波干燥煤质分析样品, 应尽量减少因操作条件造成煤样氧化影响检测结果。
2不同炼焦煤烘箱干燥最佳设定温度
2.1焦煤烘箱干燥最佳设定温度
2.1.1实验条件
从经济和干燥效率方面研究CY焦煤干燥的最佳温度。100g水分为10%的样品放入直径200mm玻璃皿中铺平, 厚度约2mm, 将烘箱温度设定在160℃、190℃、220℃、250℃ (烘箱最高达到温度) 干燥煤样, 干燥后煤样水分控制在2~4%左右。
2.1.2结果与分析
干燥时间、水分及干燥后煤样粘结指数见表3。实验结果可见, CY焦煤采用烘箱干燥, 设定干燥温度达到烘箱极限250℃时, 样品的粘结指数指标并未发生变化。煤样干燥至相同水分 (约4%) 时, 烘箱设定温度190℃和250℃相比, 二者干燥时间仅差2min, 对于分析化验样品制备效率不会产生明显影响, 温度过高还会造成能源浪费, 焦煤最佳干燥温度约为190℃。
2.2气煤烘箱干燥
2.2.1实验条件
利用焦煤的最佳干燥条件, 烘箱干燥温度设定在190℃, 取100g水分为10%的KD气煤作为实验样品, 放入直径200mm玻璃皿中铺平, 厚度约2mm, 干燥至水分为2%, 研究气煤工业分析和粘结指数指标, 为研究不同变质程度炼焦煤干燥最佳条件奠定基础。
2.2.2结果与分析
KD气煤采用烘箱和自然干燥后工业分析和粘结指数指标见表4。实验结果表明, 烘箱设定温度为190℃, 干燥后KD气煤的粘结指数明显降低, 煤样发生了氧化。不同变质程度的炼焦煤由于对氧化的敏感程度不同, 干燥最佳条件也会不同, 还需要进一步研究。
3结语
(1) 采用不同方法干燥煤样, 干燥速度有明显差别, 微波干燥速度最快, 其次是烘箱, 最后是自然晾晒。微波功率越大, 或烘箱设定温度越高, 煤样干燥速度越快。
(2) 在有氧环境下, 采用不同功率进行微波干燥, 焦煤工业分析和硫分指标基本不变, 粘结指数指标略有降低, 采用1180W功率时粘结指数指标降低幅度低于功率708W。采用功率1180W进行微波干燥优于708W。
(3) 焦煤采用烘箱干燥, 综合考虑能耗和干燥效率, 烘箱设定最佳温度为190℃。温度达到250℃时, 焦煤工业分析、硫分、粘结指数维持不变, 未出现氧化现象。
(4) 气煤采用烘箱干燥, 烘箱温度设定为190℃时, 气煤工业分析和硫分指标基本不变, 粘结指数降低, 煤样出现氧化。
(5) 为提高炼焦煤样制样效率, 可以采用烘箱、微波等干燥方式, 应研究不同变质程度炼焦煤最佳干燥条件, 避免因提高干燥效率而影响了检测结果, 保证煤样检测结果的客观性。
摘要：本课题选用烘箱、微波干燥器, 研究不同干燥方式对炼焦煤干燥效率及煤质指标的影响。研究表明:微波干燥速度最快, 其次是烘箱干燥, 前两者干燥速度明显高于自然晾晒;采用烘箱干燥焦煤的最佳温度为190℃, 同样干燥条件下气煤粘结性指标下降, 发生了氧化。用微波干燥焦煤, 功率1180W, 干燥速度快, 煤质未发生明显变化。
关键词：微波,干燥,粘结性,氧化
参考文献
[1] 吴海勇, 曾加庆, 吴伟等.细粉煤微波加热除湿试验研究.钢铁, 2010, 45 (3) :18~22.
[2] 董平, 高振森, 李哲.微波干燥浮选精煤机理分析.黑龙江矿业学院学报, 1996, 6 (2) :22~26.