炼焦煤气固流化—移动床调湿分级工艺研究

【摘要】： 煤调湿是一项提质降耗方面的技术。主要利用废热(上升管荒煤气和烟道废气的热量)对装炉煤进行干燥处理,入炉煤水分由10%降至6%,达到降低焦炉结焦热耗和提高焦炭质量的目的,亦保证了焦炉的连续稳定操作。本课题研究的是最新一代的流化床煤调湿工艺,原料煤在流化-移动床内进行调湿的同时,完成对颗粒分级的要求,实现调湿分级的一体化。 本研究首先通过小试流化床设备进行炼焦煤的流体力学和调湿的实验研究,从流化床流场和温度场两个方面确定煤调湿分级特定参数,①考察操作气速,颗粒直径的变化对床层阻力,床层高度的影响,根据不同粒级煤的流态化曲线确定炼焦煤颗粒的有效流化范围和相应床层高度,为中试实验的设计提供必要的参考依据;②考察操作气速,进风温度的变化对煤颗粒干燥过程的影响,根据炼焦煤颗粒的干燥曲线,确定煤颗粒含水量由10%降低到目标值6%所需停留时间应控制在30s～40s的范围内,并与静态干燥曲线相比较,流态化干燥方法干燥速度快,效果明显。依据小试实验所得数据,设计制作了中试流化床设备,并进行了试验研究,确定在给定的进料量与进口气体温度的条件下,通过调节操作气速可以保证调湿后煤的湿含量维持在6%左右,并且需要的调湿时间仅为30s;分级后的煤样粗细颗粒各约占40%,进破碎机的煤料量约减少一半,节约动力消耗。说明采用流化-移动床调湿与分级一体化试验装置进行煤的气流分级调湿的技术方案是可行的。处理量300t/h的工业装置已于2007年10月1日于济南钢铁集团有限公司一次试车成功。 通过对煤调湿中试实验设备中多极移动式刮板的研究及其诸多优点的启示,本研究认为对加入外力的流场研究是很有价值的。所以对小试设备进行改造,在流化床中加入搅拌装置,但使搅拌转速控制在5r/min左右不同于传统意义的搅拌(传统的搅拌式流化床的转速一般在30-40r/min)与中试设备的刮板的作用相似。对其进行了流体力学特性及传热性能的研究,并得该设备的表面传热系数准数关联式。 【关键词】：煤调湿 分级 流化-移动床 干燥
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TQ546.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 引言10-11
• 1 文献综述11-31
• 1.1 我国炼焦煤现状11-13
• 1.1.1 炼焦用煤现状11
• 1.1.2 备煤的意义及配合煤的质量要求11-13
• 1.2 气固流态化干燥13-23
• 1.2.1 气固流化床技术研究现状13-14
• 1.2.2 气固流态化过程的基本概念14-15
• 1.2.3 流化床的类似液体的特性15-16
• 1.2.4 气固流态化过程中的研究参数16-18
• 1.2.5 流态化现象中的经验公式18
• 1.2.6 气固流化床传热特性研究18-23
• 1.3 气固流化床在炼焦煤风选调湿中的应用23-27
• 1.3.1 炼焦煤风选调湿的意义23
• 1.3.2 炼焦煤风选调湿工艺国内外研究现状23-26
• 1.3.3 课题的提出背景26-27
• 1.4 气固流化-移动床流体力学和传热性能研究27-31
• 1.4.1 气固搅拌流化床的概述27
• 1.4.2 气固搅拌流化床流体力学研究现状27-29
• 1.4.3 双组分颗粒混和与分离研究现状29-31
• 2 实验部分31-45
• 2.1 炼焦煤调湿分级一体化工艺小试实验部分31-33
• 2.1.1 实验目的31
• 2.1.2 实验装置与流程31-32
• 2.1.3 实验仪器及用途32
• 2.1.4 实验方法32-33
• 2.2 炼焦煤调湿分级一体化工艺中试实验部分33-35
• 2.2.1 研究主要内容及创新点33-34
• 2.2.2 炼焦煤调湿分级中试实验装置34-35
• 2.2.3 实验流程35
• 2.3 气固流化-移动床流体力学和传热性能研究35-45
• 2.3.1 课题背景35-36
• 2.3.2 研究目的36
• 2.3.3 设备改造方案36
• 2.3.4 气固流化-移动床流体力学的研究36-39
• 2.3.5 气固流化-移动床传热性能研究39-45
• 3 结果和讨论45-68
• 3.1 炼焦煤调湿分级一体化工艺小试实验部分45-54
• 3.1.1 床层阻力△P对气体流速u的特性曲线45-47
• 3.1.2 床层高度H对气体流速u的特性曲线47-49
• 3.1.3 煤颗粒的干燥特性曲线49-53
• 3.1.4 小结53-54
• 3.2 炼焦煤调湿分级一体化工艺中试实验部分54-57
• 3.2.1 实验条件及现象54
• 3.2.2 调湿实验54-55
• 3.2.3 分级实验55-56
• 3.2.4 筛分分析56
• 3.2.5 小结56-57
• 3.3 气固流化-移动床流体力学和传热性能研究结果及分析57-66
• 3.3.1 两组分气固流化-移动床流化状态研究57
• 3.3.2 搅拌转速对流化-移动床床层压降的影响57-59
• 3.3.3 双组分颗粒配比对流化-移动床压降的影响59-60
• 3.3.4 气固流化-移动床传热性能研究60-62
• 3.3.5 表面传热系数的准数关联式62-64
• 3.3.6 小结64-66
• 3.4 炼焦煤调湿分级的工业应用效果简介66-68
• 3.4.1 应用效果66-67
• 3.4.2 小结67-68
• 结论68-70
• 参考文献70-72
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况72-73
• 致谢73-74

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