Авторы: А.Ю. Тараненко , студент; В.И. Илющенко, проф. каф. ПТ, к.т.н.
Источник: Донецкий национальный технический университет
Все угли содержат то или иное количество влаги. Различают влагу внешнюю и внутреннюю. Влага в угле является балластом и уменьшает его теплоту сгорания, т.к. требует дополнительных затрат тепла на свое испарение. Повышение содержания внешней влаги приводит к повышенной слипаемости угольной мелочи, слеживаемости и смерзаемости угля.
При сушке угля применяют сушилки, использующие в качестве теплоносителя нагретые дымовые газы, воздух или пар. По конструктивному исполнению различают сушилки барабанные, трубы-сушилки, сушилки кипящего слоя, распылительные и другие.
Преимущество барабанных сушилок – возможность сушки угля при высоких температурах нагретых газов (700–800 °С) и значительной крупности исходного материала до 250 мм. К недостаткам относят: значительную массу сушилки, большие габариты, налипание влажного материала на внутреннюю поверхность и насадки барабана, недостаточно равномерная сушка, а также то, что в процессе сушки 15–25 % ее полезного объёма занято сушимым материалом.
Газовые трубы – сушилки применяют при сушке угля крупностью до 15 мм. Продолжительность сушки в трубах – сушилках очень мала. При необходимости увеличить продолжительность сушки в несколько раз применяют режим сушки в кипящем слое. Преимущества сушки материалов в кипящем слое – высокая интенсивность сушки и возможность регулирования времени пребывания материала в сушилке.
Одним из методов подготовки топлива может быть комбинированная сушка под воздействием микроволновой энергии с обдувом поверхности сушильным агентом. При воздействии МВ (микроволновой) – энергии на уголь улучшается его качество, происходит снижение содержания серы и азота. В процессе МВ – сушки происходит не только удаление влаги, но и частичное дробление топлива.
Интенсифицировать процесс сушки можно воздействуя на топливо механически. Скорость сушки возрастает при вибрации материала.
МВ–обработка позволила снизить содержание серы. Благодаря диэлектрическим свойствам отдельных компонентов, возможно селективное нагревание пирита в угольной матрице. Это селективное нагревание позволяет локально нагреть пирит до 250–300 °С, что дает возможность перехода пирита FeS2 в пирротит FeS и удалению элементарной серы в виде паров.
Отсутствие азота объясняется тем, что минеральные комплексы и органические соединения, входящие в состав углей, разлагаются под воздействием МВ–энергии с образованием оксидов азота, которые взаимодействуют с углеродом органической массы угля по реакции:
Рисунок 1 – Схема сушилки с комбинированным источником тепла
Математическая модель сушилки, представленная в виде уравнений теплообмена при сушке:
где gг – расход газа через единицу сечения, м3/м2час;
сг – теплоемкость газа, Дж/м3×К;
Тг, Тм – температура газа, поверхности куска;
α – коэффициент теплоотдачи, Дж/м2×час×град;
F – поверхность материала в единице объема, м2/м3;
ω – абсолютная влажность материала, кг/кг;
H – высота слоя, м;
t – время, час
r – тепло, расходуемое на испарение 1кг влаги, Дж/кг;
λ – коэффициент теплопроводности, Вт/(м×К);
εпр – приведенная степень черноты;
σ – постоянная Больцмана, Вт/м2×К4;
γс – удельный вес, кг/м3