呼倫貝爾褐煤等溫干燥過程

孫曉林，郭曉鐳，陸海峰，龔欣

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呼倫貝爾褐煤等溫干燥過程

孫曉林，郭曉鐳，陸海峰，龔欣

（華東理工大學(xué)煤氣化及能源化工教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海煤氣化工程技術(shù)研究中心，上海 200237）

以水分含量高達(dá)40 %的呼倫貝爾褐煤煤粉為實(shí)驗(yàn)物料，利用熱重法研究了等溫條件下的干燥特性，對比分析了溫度、顆粒粒度對干燥過程的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，呼倫貝爾褐煤干燥過程具有明顯的恒速干燥階段，其特征與干燥溫度和自由水含量密切相關(guān)。獲得了呼倫貝爾褐煤煤粉在不同溫度和粒度條件下的臨界含水量(MCcr)和平衡含水量(MCeq)，發(fā)現(xiàn)隨著顆粒粒度的減小，褐煤煤粉干燥速率略有增大，但當(dāng)粒度較小時(shí)，粒度因素對干燥過程的影響不明顯。MCcr與MCeq均隨溫度的升高而減小，而隨著顆粒粒度的減小，MCcr略有降低，MCeq略有增大。實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以為褐煤制粉干燥工藝條件的選擇和優(yōu)化提供依據(jù)。

褐煤煤粉；干燥溫度；顆粒粒度；恒速干燥階段；臨界含水量

引 言

作為一種儲量豐富的化石能源，褐煤在解決傳統(tǒng)化石燃料短缺的問題方面有巨大潛力。但是，褐煤通常具有較高的含水量，過多的水分導(dǎo)致褐煤的能量密度較低，運(yùn)輸與貯藏成本增加，直接影響褐煤利用的經(jīng)濟(jì)性。

氣力輸送技術(shù)廣泛應(yīng)用于煤化工、冶金、發(fā)電等重要行業(yè)，褐煤的含水量直接影響氣力輸送性能。以粉煤氣流床氣化技術(shù)為例，在褐煤的制粉干燥過程中，保持褐煤煤粉合理的含水量，既可以降低干燥過程中的能耗，又能保障粉煤氣力輸送單元的正常運(yùn)行，同時(shí)可以為氣化反應(yīng)提供一定的氣化劑。

溫度是影響干燥過程的主要因素之一，較高的干燥溫度可以提高干燥效率，但能耗也隨之增大。為響應(yīng)國家節(jié)能減排的號召，提高能源利用率，需要選擇合適的干燥溫度，使得干燥過程經(jīng)濟(jì)性最大化。顆粒粒徑是影響干燥效率的另一主要因素。煤粉的磨制單元能耗也很高，只有選取最優(yōu)化的粒徑，才能使磨煤單元與干燥單元符合經(jīng)濟(jì)性工藝要求。

近些年，對褐煤的干燥特性有廣泛的研究。沈望俊等[1]通過對錫盟褐煤的干燥和重吸水實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，影響褐煤干燥特性的主要因素為干燥溫度、顆粒粒徑、干燥時(shí)間，而影響重吸水特性的主要因素包括最終含水量、孔隙結(jié)構(gòu)的破壞情況、顆粒粒徑及環(huán)境濕度。褐煤的顆粒粒徑越小，顆粒內(nèi)水分?jǐn)U散途徑越短，比表面積越大，干燥活化能越低，越容易干燥。熊程程等[2-3]認(rèn)為干燥過程主要分為升速干燥階段和降速干燥階段，未觀測到恒速干燥階段，而降速干燥階段主要受擴(kuò)散機(jī)理控制，顆粒內(nèi)部水分的遷移擴(kuò)散過程對干燥速率起主要影響作用。趙衛(wèi)東等[4]提出了褐煤干燥過程的臨界含水量c。當(dāng)含水量高于臨界值時(shí)，對應(yīng)褐煤中大孔徑結(jié)構(gòu)中的自由水和部分束縛水的析出干燥過程，主要受彎曲液面毛細(xì)管力的影響；當(dāng)含水量低于臨界值時(shí)，對應(yīng)褐煤內(nèi)部微孔中的水及煤表面官能團(tuán)通過氫鍵結(jié)合的水分的析出過程，主要受物理/化學(xué)吸附機(jī)理控制。此外，還發(fā)現(xiàn)干燥速率隨溫度的升高而增大，主要是因?yàn)槊?xì)管力隨溫度的升高而減弱，而溫度的升高有利于氫鍵的破壞以及水分子的脫附析出。Tahmasebi等[5]采用微波干燥研究了幾種褐煤的干燥特性，發(fā)現(xiàn)隨著顆粒粒徑的減小，干燥速率也逐漸降低，同時(shí)提出褐煤干燥過程可以劃分為3個(gè)干燥階段。Kim等[6]利用流化床干燥研究了溫度、相對濕度、流化速度等因素對褐煤干燥特性的影響，并提出了相應(yīng)的模型。楊云龍等[7]研究了干燥時(shí)間及溫度對褐煤孔隙結(jié)構(gòu)及復(fù)吸水的影響，發(fā)現(xiàn)延長干燥時(shí)間，提高干燥溫度，可以促進(jìn)褐煤表面的收縮，減小表面張力，使其表面受到破壞。中孔的變化是影響褐煤復(fù)吸能力的主要因素，通過調(diào)節(jié)干燥時(shí)間和溫度可以優(yōu)化控制中孔在褐煤孔結(jié)構(gòu)中的比例，是抑制褐煤復(fù)吸水的一個(gè)有效途徑。Li等[8-9]研究了溫度與顆粒粒徑對褐煤干燥復(fù)吸水的影響，提出了相應(yīng)的干燥模型。

為了更好地了解影響褐煤干燥特性的因素，熱重方法被廣泛應(yīng)用。等溫條件下，不僅可以忽略顆粒內(nèi)部的溫度梯度，同時(shí)要求樣品溫度迅速達(dá)到設(shè)計(jì)的干燥溫度，并不隨時(shí)間而變化[10]。它對褐煤干燥研究的應(yīng)用具有很多優(yōu)點(diǎn)，例如操作簡單、樣品需求量小、溫度控制精確、在線測量記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等[11-13]。

本文采用紅外水分儀考察了高含水量呼倫貝爾褐煤煤粉的等溫干燥特性，獲得了不同溫度和粒度條件下的臨界含水量和平衡含水量，為褐煤制粉干燥過程的溫度和粒度選擇提供依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)樣品與儀器

實(shí)驗(yàn)物料為不同粒徑呼倫貝爾褐煤，實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行了磨制和篩分，物料的基本物性參數(shù)見表1，工業(yè)分析與元素分析結(jié)果見表2，粒度分布如圖1所示。褐煤的水分測量參照國標(biāo)GB/T 211—2007[14]。

表1 呼倫貝爾褐煤基本物性參數(shù)

表2 呼倫貝爾褐煤工業(yè)分析與元素分析結(jié)果

圖1 呼倫貝爾褐煤粒度分布

采用紅外水分儀（MA150型，德國Sartorius Co.）進(jìn)行等溫干燥實(shí)驗(yàn)。該儀器具有很高的溫度控制精度，可以獲得等溫干燥條件。紅外水分儀的主要參數(shù)如下：稱重精度，0.1 mg；稱重范圍，0～100 g；控溫精度，±1℃。

1.2 不同條件下等溫干燥實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)時(shí)先將水分儀升溫至指定溫度，同時(shí)在分析天平中稱量約2 g樣品。當(dāng)溫度穩(wěn)定后，迅速將稱量好的樣品放入儀器，開始干燥。干燥過程中采集樣品質(zhì)量、溫度、時(shí)間等數(shù)據(jù)，整理計(jì)算得到褐煤實(shí)時(shí)含水量、干燥速率等參數(shù)。

為系統(tǒng)對比溫度對干燥過程的影響，將干燥溫度設(shè)定為60、80、100、120℃。在研究顆粒粒徑影響的實(shí)驗(yàn)中，采用不同粒徑的呼倫貝爾褐煤分別在60和100℃下進(jìn)行等溫干燥實(shí)驗(yàn)。

2 數(shù)據(jù)處理方法

含水量MC（moisture content）可以定義為兩種形式[15]：干基（dry basis）含水量和濕基（wet basis）含水量，見式(1)、式(2)。本文中褐煤均以干基含水量為基準(zhǔn)進(jìn)行分析討論。干燥速率DR（drying rate）定義為單位時(shí)間內(nèi)煤粉含水量的變化，單位為kg·kg-1·min-1，見式 (3)。DRmax為最大干燥速率，定義為干燥過程中干燥速率達(dá)到的最大值。干基煤粉（dry coal）質(zhì)量定義為煤粉在105℃烘箱中干燥24 h后達(dá)到恒重時(shí)的質(zhì)量[16]。含水率MR（moisture ratio）定義為某時(shí)刻煤粉可脫除的水分與初始的可脫除總水分之比，單位為kg·kg-1，見式(4)。

(2)

(4)

3 結(jié)果與討論

3.1 呼倫貝爾褐煤等溫干燥特性分析

以呼倫貝爾褐煤煤粉為實(shí)驗(yàn)物料，在等溫條件下進(jìn)行干燥實(shí)驗(yàn)，采集褐煤的質(zhì)量變化數(shù)據(jù)，計(jì)算分析干燥速率及含水量。

圖2給出了樣品B在60℃下等溫干燥的干燥曲線及干燥速率隨時(shí)間的變化規(guī)律，可以看出，隨著干燥過程的進(jìn)行，褐煤含水量逐漸減小，但減小幅度由大變小。圖3給出了60℃下呼倫貝爾褐煤等溫干燥速率曲線，隨著含水量的逐漸降低，褐煤干燥速率先迅速增大，然后趨于穩(wěn)定，最后緩慢減小。因此，干燥過程可劃分為4個(gè)階段：Stage1，升速干燥階段，對應(yīng)于褐煤的升溫過程，干燥速率迅速增大，此時(shí)脫除少量外水；Stage2，恒速干燥階段，對應(yīng)于自由水的脫除，由于自由水的蒸發(fā)焓與純水相同，所以干燥速率維持不變，主要受水分蒸發(fā)速率影響；Stage3-1，第1降速干燥階段，主要脫除毛細(xì)管內(nèi)結(jié)合水，顆粒內(nèi)部水分?jǐn)U散遷移與表面水分蒸發(fā)同時(shí)進(jìn)行；Stage3-2，第2降速干燥階段，主要脫除與褐煤孔隙壁面結(jié)合的單層水。Tahmasebi等[5-6]在研究中觀測到褐煤的恒速干燥階段，而其他研究中均未觀測到恒速干燥階段[1-3,7,17]，這一現(xiàn)象主要與褐煤水分含量、孔隙結(jié)構(gòu)特性和干燥溫度 有關(guān)。

圖2 60℃下呼倫貝爾褐煤等溫干燥曲線及干燥速率隨時(shí)間的變化規(guī)律

圖3 60℃下呼倫貝爾褐煤等溫干燥速率曲線

干燥過程由恒速干燥階段進(jìn)入降速干燥階段時(shí)所對應(yīng)的含水量為臨界含水量MCcr[18]，在60℃的干燥溫度下，MCcr為26.81%。臨界含水量主要受褐煤中自由水含量影響。這里的臨界含水量與趙衛(wèi)東等[4]研究中所定義的臨界含水量c不同，c所指的應(yīng)該是第1降速干燥階段與第2降速干燥階段的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，此時(shí)干燥表面由顆粒外部向內(nèi)部遷移，露出更多的顆粒壁面，干燥速率降低。當(dāng)干燥結(jié)束后，褐煤顆粒的水分?jǐn)U散過程達(dá)到動態(tài)平衡，樣品達(dá)到恒重，此時(shí)含水量為平衡含水量MCeq[18]，在60℃的干燥溫度下，MCeq為3.83%。平衡含水量主要受干燥溫度、顆粒粒度影響。

3.2 干燥溫度對呼倫貝爾褐煤等溫干燥特性的影響

以呼倫貝爾褐煤煤粉樣品B（303.7 μm）為實(shí)驗(yàn)物料，分別在60、80、100、120℃下進(jìn)行等溫干燥實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過程中，當(dāng)實(shí)驗(yàn)樣品達(dá)到恒重時(shí)認(rèn)為水分?jǐn)U散達(dá)到平衡狀態(tài)，即結(jié)束實(shí)驗(yàn)。由于空氣中相對濕度變化較小，所以忽略其對干燥實(shí)驗(yàn)的影響，認(rèn)為溫度為影響褐煤平衡含水量的唯一外在因素。通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，所得褐煤干燥曲線如圖4所示。

圖4 不同溫度下呼倫貝爾褐煤干燥曲線

從圖4可以看出，當(dāng)溫度較低時(shí)，隨著干燥溫度的升高，褐煤干燥曲線逐漸趨于陡峭，即褐煤干燥速率逐漸增大；當(dāng)干燥溫度高于100℃后，干燥曲線斜率增大幅度較小，干燥速率相近似。當(dāng)褐煤樣品干燥到相同的含水量時(shí)，干燥溫度越高，所需時(shí)間越短。圖4中還給出了不同溫度下達(dá)到平衡含水量所需的干燥時(shí)間，當(dāng)干燥溫度由60℃提高至80℃時(shí)，干燥所需的時(shí)間由19.2 min縮短至15 min，降低了21.9%；隨后干燥溫度每提高20℃，干燥時(shí)間縮短百分比分別為34.7%和12.2%。

圖5給出了不同溫度下呼倫貝爾褐煤干燥速率隨時(shí)間的變化規(guī)律。隨著干燥溫度的升高，干燥速率隨時(shí)間的變化趨勢越陡峭，主要可以分為2類：（1）溫度為60和80℃時(shí)，干燥速率出現(xiàn)明顯的穩(wěn)定階段，對應(yīng)于恒速干燥階段，主要為自由水的脫除過程；（2）溫度為100和120℃時(shí)，干燥速率迅速增至最大值，然后迅速減小，由于此時(shí)水分蒸發(fā)速率較高，恒速干燥階段不明顯，干燥過程迅速進(jìn)入降速干燥階段，為毛細(xì)管內(nèi)結(jié)合水的脫除過程。

圖5 不同溫度下呼倫貝爾褐煤干燥速率隨時(shí)間變化規(guī)律

表3給出了呼倫貝爾褐煤各個(gè)干燥階段的平均干燥速率及時(shí)間，可以發(fā)現(xiàn)，升速干燥階段的時(shí)間均在3 min以內(nèi)，且隨著干燥溫度的升高略有縮短；干燥的主要階段為第2降速干燥階段，說明干燥過程主要受顆粒內(nèi)水分的擴(kuò)散遷移控制；隨著溫度的升高，各個(gè)干燥階段的平均干燥速率逐漸增大，體現(xiàn)了溫度對干燥過程的重要作用；恒速干燥階段的時(shí)間受溫度影響明顯，溫度越高，水分蒸發(fā)速率越快，因此恒速階段時(shí)間越短。此外，褐煤中自由水含量越高，干燥溫度越低，恒速干燥階段時(shí)間越長，這是因?yàn)樵谳^低的干燥速率下脫除較多的自由水需要更長的時(shí)間。

表3 各個(gè)干燥階段的平均干燥速率及時(shí)間

圖6給出了呼倫貝爾褐煤干燥速率曲線，即干燥速率隨含水量的變化規(guī)律，圖中虛線表示恒速干燥階段。褐煤中的外水主要包括煤粉顆粒表面及大孔中的自由水及與顆粒有較弱作用的結(jié)合水，內(nèi)水主要包括中孔及微孔中與煤粉顆粒有較強(qiáng)氫鍵作用的結(jié)合水。可以看出，隨著干燥溫度的升高，褐煤干燥速率逐漸增大，干燥階段的劃分更明顯。外水主要在恒速干燥階段和第1降速干燥階段脫除，而內(nèi)水與褐煤之間的相互作用較強(qiáng)，且褐煤顆?？紫督Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，內(nèi)部水分的遷移擴(kuò)散速率較慢，導(dǎo)致內(nèi)水的脫除過程極其緩慢，主要集中于第2降速干燥階段。這與Karl[9]的結(jié)論一致，認(rèn)為褐煤中60%～85%的水分脫除機(jī)理為單分子層機(jī)理，當(dāng)剩余水分為毛細(xì)孔內(nèi)及顆粒壁面吸附時(shí)，干燥機(jī)理發(fā)生改變，干燥速率出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

圖6 不同溫度下呼倫貝爾褐煤干燥速率曲線

表4給出了不同溫度下褐煤干燥過程中的臨界含水量、達(dá)到最大干燥速率及平衡含水量所對應(yīng)的時(shí)間。最大干燥速率及平衡含水量與干燥溫度之間的關(guān)系如圖7所示，可以看出，隨著干燥溫度的升高，最大干燥速率呈線性增大，所對應(yīng)的干燥時(shí)間逐漸縮短，這是因?yàn)闇囟戎苯佑绊懰终舭l(fā)與擴(kuò)散速率，溫度越高，干燥速率持續(xù)增大，干燥過程所需時(shí)間越短，干燥平衡后樣品含水量越低。

表4 呼倫貝爾褐煤不同溫度恒溫干燥過程的主要參數(shù)

Table 4 Main parameters during isothermal drying process of Hulun Buir brown coal at different temperatures

圖7 平衡含水量與干燥溫度之間的關(guān)系

由圖7可知，褐煤平衡含水量隨干燥溫度的升高而逐漸降低，但降低程度逐漸減小。由表4可知，臨界含水量隨干燥溫度的升高也逐漸減低，當(dāng)溫度高于80℃后，降低幅度減小，說明溫度的影響減弱。平衡含水量可以評價(jià)干燥過程脫除的總水分含量，即干燥程度，達(dá)到平衡含水量所需的時(shí)間越短，干燥效率越高；臨界含水量可以計(jì)算降速干燥階段所脫除的水分含量，臨界含水量越低，則降速干燥階段時(shí)間越短。在較高溫度下，水分的蒸發(fā)速率較高，而干燥速率的主要控制因素為孔隙內(nèi)水分的遷移擴(kuò)散過程，進(jìn)一步升高干燥溫度對縮短干燥時(shí)間、提高干燥效率的作用較小，反而造成能耗太大，因此在工業(yè)實(shí)際操作中應(yīng)綜合考慮能耗與干燥效率，在符合操作經(jīng)濟(jì)性的范圍內(nèi)合理提高干燥溫度。

3.3 顆粒尺寸對呼倫貝爾褐煤等溫干燥特性的影響

以5種不同粒徑的呼倫貝爾褐煤煤粉為實(shí)驗(yàn)物料，分別在60和100℃下進(jìn)行等溫干燥實(shí)驗(yàn)，對比分析粒徑對干燥過程的影響。對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，所得干燥曲線如圖8所示。

圖8 不同粒徑呼倫貝爾褐煤MR曲線

從圖8可以看出，干燥溫度較高（100℃）時(shí)，不同粒徑褐煤的干燥曲線斜率相差不大，顆粒尺寸對干燥曲線的影響極小，可以忽略，此時(shí)溫度對干燥特性的影響占主要地位，水分蒸發(fā)速率和水分?jǐn)U散遷移速率均較高，因此孔隙結(jié)構(gòu)對水分的脫除影響較小。同時(shí)也說明適當(dāng)?shù)靥岣吒稍餃囟瓤梢杂行置侯w粒尺寸對干燥特性的影響。

當(dāng)干燥溫度較低（60℃）時(shí)，顆粒尺寸對干燥曲線的影響較顯著，粒度較大的褐煤樣品A與B的干燥曲線斜率明顯增大，干燥時(shí)間縮短，而粒徑因素對小顆粒褐煤干燥過程的影響不明顯。分析其原因，在顆粒減小的過程中，大顆粒中的一些大孔、非連通孔發(fā)生破碎，變成微孔、中孔及連通孔，增大了顆粒的比表面積。Thomas等[19]認(rèn)為影響干燥行為的主要因素為毛細(xì)管作用，而顆粒內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu)直接決定毛細(xì)管作用的強(qiáng)弱，溫度與相對濕度等外界因素只是增強(qiáng)或減弱毛細(xì)管中水分?jǐn)U散的作用。粒徑較小的褐煤中水分與顆粒之間的相互作用更強(qiáng)，水分脫除的阻力更大，導(dǎo)致小顆粒褐煤干燥速率降低，干燥時(shí)間延長，這一結(jié)論與Zhang等[20]的研究結(jié)果相反。

褐煤干燥速率曲線如圖9所示，表5給出了不同粒度褐煤干燥過程中的主要參數(shù)。除樣品A以外，隨著褐煤粒度的減小，最大干燥速率變化不大，臨界含水量略有降低，而平衡含水量略有增大。不同粒徑的褐煤顆粒初始含水量略有不同，這是因?yàn)樵诤置旱闹品圻^程中破壞了顆粒中的大孔及中孔，導(dǎo)致一部分自由水損失。圖9 (b)干燥速率隨褐煤尺寸的減小而略有降低，主要是因?yàn)榱捷^小的褐煤顆粒黏附性更強(qiáng)，可壓縮度較高，在托盤中平鋪樣品時(shí)對煤粉有一定的擠壓，導(dǎo)致堆積狀態(tài)更密實(shí)。根據(jù)Darcy定律可知[21-22]，粉體受到應(yīng)力擠壓后，顆粒間的空隙減少，床層壓降增大，透氣性降低，因此熱空氣與水蒸氣的流動通道減少，導(dǎo)致干燥速率降低。粒徑越小的顆粒，大中孔的含量越少，孔隙結(jié)構(gòu)主要為微孔和毛細(xì)管，因此對水分的吸附作用更強(qiáng)，所以當(dāng)干燥過程結(jié)束時(shí)，平衡含水量越高。Tahmasebi等[5]認(rèn)為，增大褐煤顆粒粒徑可以提高干燥速率，縮短干燥時(shí)間，這一觀點(diǎn)與本文實(shí)驗(yàn)結(jié)果相同。

圖9 不同粒徑呼倫貝爾褐煤干燥速率曲線

表5 不同粒度呼倫貝爾褐煤恒溫干燥過程的主要參數(shù)

4 結(jié) 論

利用熱重法分析了呼倫貝爾褐煤的等溫干燥過程，對比分析了干燥溫度、褐煤顆粒粒度對干燥特性的影響，并計(jì)算了干燥過程中的最大干燥速率、臨界含水量及平衡含水量，分析了其與溫度、粒度的關(guān)系。主要結(jié)論如下。

（1）干燥溫度是干燥過程的主要影響因素，溫度越高，褐煤干燥速率越大，所需干燥時(shí)間越短，但能耗也越大；為了保證較高的干燥速率和較低的能耗水平，建議干燥溫度為80~100℃。

（2）褐煤升速干燥階段主要受干燥溫度影響，與顆粒性質(zhì)無關(guān)，干燥溫度越高，升速時(shí)間越短；恒速干燥階段受干燥溫度和褐煤自由水含量共同決定，自由含水量較高、干燥溫度較低時(shí)，恒速干燥階段時(shí)間較長；降速干燥階段主要受顆粒內(nèi)水分遷移擴(kuò)散速率控制，溫度對其影響程度較小。

（3）褐煤臨界含水量與平衡含水量均隨干燥溫度的升高而減小，但當(dāng)溫度較高時(shí)，影響程度減弱。此外，隨著顆粒粒度的減小，臨界含水量略有降低，而平衡含水量略有增大，這是由于小顆粒中的小孔、毛細(xì)孔較多，對水分的吸附作用更強(qiáng)。

（4）顆粒粒度在一定范圍內(nèi)對干燥過程影響不大，當(dāng)粒度超過一定值后，干燥速率隨粒徑的增大而升高，干燥時(shí)間縮短。

符 號 說 明

DR——褐煤干燥速率，kg·kg-1·min-1 MC——褐煤含水量，% MR——褐煤含水率，kg·kg-1 T——干燥溫度，℃ t——干燥時(shí)間，min 下角標(biāo) cr——臨界狀態(tài) db——干基 eq——平衡狀態(tài) wb——濕基

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Drying process of Hulun Buir brown coal under isothermal condition

SUN Xiaolin, GUO Xiaolei, LU Haifeng, GONG Xin

(Key Laboratory of Coal Gasification and Energy Chemical Engineering of Ministry of Education,East China University of Science and Technology, Shanghai Engineering Research Center of Coal Gasification, Shanghai 200237, China)

The drying characteristics under isothermal condition of Hulun Buir pulverized brown coal with high moisture content of 40% was studied using thermo-gravimetric method. The effects of drying temperature and particle size on drying process were analyzed. The results showed that the constant rate stage was obviously observed, and the characteristics were closely related to drying temperature and free water content. The critical (MCcr) and equilibrium (MCeq) moisture content were obtained. The drying rate decreased with the decrease of particle size, but the effect of particle size was not obvious when the coal particle was enough small. MCcrand MCeqdecreased with the increase of temperature, however, MCcrincreased and MCeqdecreased slightly with the decrease of particle size. The experimental results could provide a basis of selection and optimization of brown coal powder and drying process.

pulverized brown coal; drying temperature; particle size; constant rate stage; critical moisture content

2014-10-16.

supported by the Central College Basic Science Research of China.

Prof. GONG Xin, gongxin@ecust.edu.cn

10.11949/j.issn.0438-1157.20141566

TQ 028.8

A

0438—1157（2015）07—2628—08

中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)資助。

2014-10-16收到初稿，2015-03-20收到修改稿。

聯(lián)系人：龔欣。第一作者：孫曉林（1986—），男，博士研究生。