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第四章 热力干燥 第一节 干燥总论 干燥：利用热能从物料中除去少量水分的操作，称为干燥。选煤厂常用的干燥方法是：以煤燃烧产生的高温烟气作为热介质加热精煤使煤精煤中水分汽化而达到降低精煤水分的目的。 1、? 热烟气干燥： ①直接干燥：热烟气直接与湿精煤接触。热烟气不仅使精煤受热，而且还带走湿精煤中已汽化的水蒸气，在干燥过程中传热与传质的现象同时发生。 ②间接干燥：热烟气与烟煤不直接接触，而是热烟气通过固体面传热给湿精煤。传热与传质现象可分别考虑。 2、? 选煤厂对精煤的干燥方式： 末精煤单独干燥、浮选精煤单独干燥、末精煤和浮选精煤混合干燥三种方式。由于浮选精煤粒度细、水分高、粘性大，单独干燥易结团而影响产品水分；末精煤和浮选精煤混合干燥可解决结团弊端、提高干燥效果。故大部分选煤厂均采用末精煤和浮选精煤混合干燥方式。 3、干燥的目的：进一步降低精煤不含水量，满足用户和运输的要求。 第二节 干燥原理 一、干燥的基本原理 1、干燥过程的本质： 是被除去的水分从固相移到气相中去，固相为被干燥物料，气相为干燥介质。 2过程实现的条件： 水分在物料表面的蒸气压必须超过干燥介质中的蒸气分压，物料表面水分才能汽化，由于表面水分的不断汽化，物料内部的水分方能继续向表面移动。水的汽化需要热量，要进行热量传递。热的传递是由物体内部或物体之间的温度不同而引起的，根据热力学第二定律，当无外功输入时，热量总是自动地从温度较高的物体转移至温度较低的物体。 3、传热的基本方式：对流、传导、辐射和高频。 ①对流：是流体各部分质点发生相对位移而引起的热量传递过程。当高温烟气流体流过被干燥物料时，热能由流体传到湿物料表面，使被干燥的物料温度升高，该过程称为对流传热。 ②传导：是热量从物体中温度较高的部分传递到温度较低落的部分或者传递到与之接触的温度较低的另一物体的过程。 ③辐射：物体内各种原因发出辐射能，其中因热而发出辐射的过程称为热辐射。常以电磁波的形式发射并向空间传播。当遇到另一物体时，一部分被反射，一部分被吸收，而另一部分则穿透物体。被吸收部分重新转变为热能。 ④高频：当电解质物料放在高频振荡电场时，电能在潮湿的电介质中转变为热能，由于介电加热发生在整个物料的内部，干燥的物料相当均匀。 在实际干燥过程中，对流、传导、辐射三种传热方式很少单独存在，通常是相互伴随并同时出现的。 二、干燥速度 1、干燥速度：即单位时间内在单位干燥面积上被干燥精煤所能汽化的水分质量。用干燥速度可表示物料中水分汽化的快慢。其表达式为： v=dW/F·dt 式中：v——干燥速度，kg/(min·m2) W——被干燥精煤脱除的水分质量，kg； F——被干燥精煤总的干燥表面积，m2； t——干燥时间，min； 2、干燥速度取决于：高温烟气的性质和操作条件，还取决于物料所含水分的性质。 3、平衡水分：当物料与一定温度和湿度的干燥介质接触时，势必会放出水分或吸收水分并达到一定的值。在干燥介质状态不变的情况下，物料中的水分总是维持该定值，此定值称为该物料在一定干燥介质状况下的平衡水分。它代表物料在一定干燥介质状态下可以干燥的限度。只有物料中超出平衡水分的那部分水分才有可能在干燥过程中被脱除，该部分水分称为自由水分。物料所含水分是由自由水分和平衡水分组成的。（图4-1） ? 图4-1 水分的分类 图4-2物料含水量、干燥速度、物料温度与时间变化关系曲线 3—物料温度曲线 三、干燥过程 干燥速度决定干燥时间的长短，并直接决定干燥机处理能力的大小。干燥速度越大，所需干燥时间越短，干燥机的处理能力也就越大。 干燥曲线：精煤平均水量与干燥时间的关系曲线。根据精煤含水量随时间的变化值可求得干燥速度。 干燥速度曲线：干燥速度和干燥时间的关系曲线。如图4-2所示。 在干燥过程中，若将含水率超过平衡水分的湿物料与未饱和的热烟气接触，则水分逐渐汽化并通过表面上的气膜扩散至烟气中，烟气则不断将热量传给物料以供给水分汽化所需的潜热，并渐渐地把汽化的水分带走。因此，干燥速度不仅与干燥介质有关，也与本身因失水而引起的变化有关。 干燥过程阶段：分四个，依据干燥速度的变化，可分为预热阶段、恒速阶段、降速阶段和平衡阶段。 （一）预热阶段 设完全湿透而且水妥妥布均匀的湿精煤原来的温度A3。当与烟气接触时，热烟气先将热量传给湿精煤，使精煤及其所带水的温度升高。精煤温度由A3升到B3，由于受热水分开始汽化，干燥速度由零（A2）增加到最大值B2。精煤的水分则因汽化而