振動(dòng)流化床式煤調(diào)濕工藝運(yùn)行的影響因素研究

振動(dòng)流化床式煤調(diào)濕工藝運(yùn)行的影響因素研究

長(zhǎng)期以來(lái)，coal-moisticsicps-cmc-fsb作為焦化行業(yè)的重要節(jié)能措施之一，進(jìn)行了研究和推廣。針對(duì)現(xiàn)在第三代煤調(diào)濕技術(shù)存在的問(wèn)題,為了研發(fā)更加有效、節(jié)能、低成本的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第三代煤調(diào)濕技術(shù),鋼鐵研究總院依托國(guó)家“十一五”科技支撐項(xiàng)目開(kāi)發(fā)了一套振動(dòng)流化床式的煤調(diào)濕半工業(yè)試驗(yàn)裝置,并將該裝置在國(guó)內(nèi)某焦化廠進(jìn)行了運(yùn)行測(cè)試,從煙氣用量、煙氣初始溫度、煤粉下料速度、煤粉初始濕度等因素對(duì)煤粉調(diào)濕效果的影響進(jìn)行了試驗(yàn)和分析,為后期的工業(yè)化裝置的開(kāi)發(fā)和實(shí)施積累了技術(shù)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。1振動(dòng)流化床內(nèi)部熱交換特性振動(dòng)流化床式的煤調(diào)濕半工業(yè)試驗(yàn)的工藝流程如圖1所示,煙道廢氣通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)(3)從煙氣入口(4)進(jìn)入振動(dòng)流化床本體(5)的煙氣管道(6);而原始的煤粉在試驗(yàn)開(kāi)始前存放在上料斗(1),通過(guò)控制下料閥門(mén)(2)來(lái)控制煤粉的流速;煙道廢氣進(jìn)入煙氣管道(6)進(jìn)行分流,不同管道的煙氣在振動(dòng)流化床本體(5)內(nèi)部與進(jìn)入的煤粉直接接觸并進(jìn)行強(qiáng)烈的熱交換;煤粉經(jīng)過(guò)振動(dòng)篩分和熱交換后,留在篩子上部的大顆粒煤粉從上篩出料口(9)排出,而篩下的細(xì)顆粒煤粉從下篩出料口(8)排出;經(jīng)過(guò)熱交換后的煙氣從煙氣出口(10)通過(guò)抽風(fēng)機(jī)(11)后從煙囪(12)排出。振動(dòng)流化床內(nèi)部構(gòu)造如圖2,右上部前三個(gè)較長(zhǎng)的篩子為上半段篩子(13),主要對(duì)剛進(jìn)入流化床內(nèi)部的煤粉起到均勻分散的作用,以便于在煤粉到達(dá)下半段篩子(14)時(shí)能夠與從內(nèi)部煙氣管道(15)噴出來(lái)的熱煙氣充分接觸,進(jìn)行熱交換,最后細(xì)顆粒透過(guò)篩子篩下并從下篩出料口排出,而顆粒較大的煤粉在篩子上部并從上篩出料口出來(lái)。從圖1和圖2可以看出,該工藝設(shè)備簡(jiǎn)單,使用方便,具有清潔、節(jié)能和高效的特點(diǎn),既充分利用了焦?fàn)t煙氣余熱,又可將煤粉濕度調(diào)節(jié)到預(yù)定濕度。2煤調(diào)濕試驗(yàn)及煤粉濕度的確定由于試驗(yàn)的裝備建在某焦化廠的煙道旁,能夠保證煙道廢氣的出口的溫度在300℃左右,為了減少煙氣的熱損失,對(duì)煙氣進(jìn)入流化床前的管道進(jìn)行了保溫處理,這樣,可以使煙氣進(jìn)入流化床的溫度在240℃左右。在進(jìn)行煤調(diào)濕試驗(yàn)前,讓鼓風(fēng)機(jī)(3)和抽風(fēng)機(jī)(11)提前半小時(shí)開(kāi)啟,以保證振動(dòng)流化床設(shè)備內(nèi)部的熱狀況達(dá)到穩(wěn)定。煤粉的準(zhǔn)備。實(shí)驗(yàn)采用同一種煤粉,首先測(cè)試從煤場(chǎng)取來(lái)的煤粉濕度,根據(jù)試驗(yàn)要求調(diào)節(jié)煤粉濕度至設(shè)定的數(shù)值,研究煤粉初始濕度對(duì)煤調(diào)濕結(jié)果的影響;其次,對(duì)煤粉進(jìn)行粒度級(jí)別篩分得到不同粒度的煤粉。煙道廢氣。在焦?fàn)t生產(chǎn)穩(wěn)定,煙道廢氣溫度波動(dòng)小的情況下,通入振動(dòng)流化床里的煙氣也才比較穩(wěn)定,試驗(yàn)通過(guò)調(diào)節(jié)煙氣的閥門(mén)來(lái)控制煙氣的用量,通過(guò)調(diào)整保溫措施來(lái)改變煙氣的溫度。檢驗(yàn)設(shè)備。試驗(yàn)使用GYW-Ш水分快速分析儀測(cè)定煤粉的濕度。3煤調(diào)濕效果的影響因素試驗(yàn)從煙氣用量、煙氣初始溫度、煤粉下料速度、煤粉的初始濕度等四個(gè)方面來(lái)考察其對(duì)煤調(diào)濕效果的影響。3.1煙氣用量對(duì)煤調(diào)濕結(jié)果的影響在煤種不變,煤粉粒度小于2cm,煤粉初始濕度為12%,煤粉送料速度為600kg/h,進(jìn)入振動(dòng)流化床的煙氣平均溫度為240℃的情況下,通過(guò)調(diào)節(jié)煙氣閥門(mén)來(lái)研究煙氣用量對(duì)煤調(diào)濕效果的影響,如圖3。從圖3可以看出,隨著煙氣用量的增加,煤粉調(diào)濕后的濕度越來(lái)越低,即單位時(shí)間煙氣用量越大,煤粉的換熱效率越高,單位時(shí)間煙氣去除煤粉中的水分越多。當(dāng)煙氣用量從800m3.2下篩出料口的煤粉濕度在煤種不變,煤粉粒度小于2cm,煤粉初始濕度為12%,煤粉送料速度為600kg/h,煙氣用量1200m從圖4可以看出,隨著煙氣初始溫度提高,煤粉調(diào)濕后的濕度是降低的,當(dāng)煙氣初始溫度從180℃提高到240℃,上篩出料口的煤粉濕度從8.3%降到6.5%,而下篩出料口的煤粉濕度從7.4%降到6.1%。主要是由于煙氣初始溫度提高后,單位體積的煙氣熱值變大,在煙氣用量不變的情況下,煙氣與煤粉接觸后的熱交換效率就會(huì)提高,這樣調(diào)濕后的煤粉的水分含量就會(huì)減少。也可以看出,隨著煙氣初始溫度的提高,上、下篩出料口的煤粉濕度差值變小,當(dāng)煙氣初始溫度從180℃提高到240℃,煤粉濕度的差值從0.9%降低到0.4%。主要原因是煙氣首先與下篩的煤粉接觸進(jìn)行熱交換,然后煙氣上升并與上篩的大顆粒煤粉接觸進(jìn)行熱交換,隨著煙氣初始溫度的增加,上、下篩出料口的煤粉接觸的煙氣溫度都有提高,并且與上、下篩出料口的煤粉接觸的煙氣的溫差隨著進(jìn)入流化床煙氣溫度的上升而減少,這樣就出現(xiàn)了煤粉濕度差值降低的情況?？梢缘贸?在其它條件不變的情況下,煙氣溫度達(dá)到220℃時(shí)就可以使上、下篩出料口的煤粉濕度滿(mǎn)足煉焦的需求。3.3提高煤粉濕度的影響在煤種不變,煤粉粒度小于2cm,煤粉初始濕度為12%,煙氣用量1200m隨著下料速度增加,煤粉調(diào)濕后的濕度增大,當(dāng)下料速度從600kg/h提高到1200kg/h,對(duì)于上篩出料口的煤粉,其濕度從6.5%提高到8.8%;而對(duì)于下篩口出的煤粉,其濕度從6.1%提高到7.6%。主要是由于下料速度提高后,單位體積的煤粉與同等條件下的煙氣接觸面積降低,單位重量的煤粉與煙氣的換熱效率也降低,因此煤粉濕度隨下料速度的提高而上升。從數(shù)據(jù)可以看出,隨著下料速度增加,上、下篩出料口的煤粉濕度差值變大,并且下篩出料口煤粉濕度的變化斜率比上篩出料口煤粉濕度的變化斜率小,當(dāng)下料速度從600kg/h提高到1200kg/h時(shí),煤粉濕度的差值從0.4%提高到1.2%。主要原因是進(jìn)入流化床內(nèi)的煙氣首先與下篩的煤粉接觸進(jìn)行熱交換,由于煤粉量增大,煤粉之間的氣孔率降低,特別是篩下的細(xì)煤粉的氣孔率降低較大,所以煙氣與下篩煤粉的接觸時(shí)間增大,并且煙氣熱量損失也增大;相反,上篩的粗的煤粉的氣孔率降低較小,并且與其接觸的煙氣溫度較低,所以上篩的煤粉的水分損失小,濕度較大,上、下篩的煤粉濕度的差值較大?？梢钥闯?把煤粉下料速度控制在合適的范圍,可以滿(mǎn)足煉焦對(duì)煤粉濕度的需求。3.4初始濕度不同由于煤粉濕度受開(kāi)采、氣候、運(yùn)輸、儲(chǔ)存等條件的影響,煤粉的初始濕度差別較大。在煤種不變,煤粉粒度小于2cm,煙氣用量1200m從圖5可以看出,隨著煤粉初始濕度的增加,煤粉調(diào)濕后的濕度也隨之增大,當(dāng)初始濕度從9%提高到15%,對(duì)于上篩出料口的煤粉,其濕度從5.4%提高到7.5%;而對(duì)于下篩出料口的煤粉,其濕度從5.2%提高到6.7%。主要原因是隨著煤粉初始濕度的增加,在通入煙氣相關(guān)參數(shù)不變的情況下,盡管煙氣與煤粉交換的熱量增大,但對(duì)于濕度的增加值來(lái)說(shuō),這種增加的熱交換量遠(yuǎn)小于煤粉濕度增加所需要增加的熱量,所以出現(xiàn)煤粉初始濕度增加,調(diào)濕后的濕度也增加的現(xiàn)象。同理,這一原因也可以說(shuō)明隨著煤粉初始濕度的增加,調(diào)濕后煤粉濕度變化的斜率有所降低。也可以看出,隨著煤粉初始濕度的增加,上、下篩出料口的煤粉濕度差值變大。主要原因是進(jìn)入流化床內(nèi)的煙氣首先與下篩的煤粉接觸進(jìn)行熱交換,由于煤粉的濕度增大,所以煙氣與下篩煤粉的接觸所進(jìn)行的熱交換就增大,并且煙氣的熱量損失也增大;相反,與上篩的粗的煤粉接觸的煙氣溫度較低,所以上篩的煤粉的水分的損失小,濕度較大,上、下篩的煤粉濕度的差值變大。可以得出,煤粉初始濕度控制在12%以?xún)?nèi),可以保證調(diào)濕后的煤粉濕度滿(mǎn)足煉焦的需求。4煤粉濕度的影響(1)這種半工業(yè)的振動(dòng)流化床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,工藝流程緊湊,能夠利用焦?fàn)t煙氣的熱量進(jìn)行煤調(diào)濕,并且煤調(diào)濕效果明顯,為進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)提供了參考。(2)煙氣用