微波技术在煤炭加工利用过程中的应用.pdf

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1、第35卷第1期煤炭转化VoL35NO．12012年1月C0ALC0NVERS10NJan．2012微波技术在煤炭加工利用过程中的应用夏浩D刘全润马名杰。潘结南摘要从微波加热对煤的除湿干燥，微波辐照对煤可磨性的影响，微波在煤炭脱硫领域的应用和煤的微波热解等方面对微波技术在煤炭加工利用过程中的应用情况进行了综述．指出微波技术具有选择性加热材料、穿透性强、升温速率快、加热效率高、易于控制和安全卫生无污染等特点，使其在煤炭领域中的应用具有广阔前景．关键词微波，干燥除湿，可磨性，脱硫，热解中图分类号TD849子间相互作用，使水分子温度快速升高．由于

2、水的介0引言电损耗因子是煤的100倍，煤中的水分能够被微波优先选择加热，煤中的碳原子紧密地绑定在有机基煤炭是地球上最丰富的化石燃料，目前约占世质中，不容易受到电磁场的变化而发生振动，升温速界一次能源消耗的28．随着石油和天然气资源的率很慢．煤的内在水分吸附在煤的有机基质上，这些日趋紧张与煤炭资源的进一步开发利用，洁净煤技水分子同样可以通过微波电磁场的诱导产生振动，术的发展逐渐成为我国能源研究开发的重心．随着使水温度升高，从而脱离有机基质的吸附力从煤中科学技术的发展，煤炭企业不断寻求新工艺与新设蒸发出去．[1但要控制微波场中的煤炭温度，在脱

3、水备，以实现生产工艺的简化、生产成本的减低及生产干燥的同时防止煤中的短链碳氢化合物从煤有机基设备的高效运转，降低对环境的危害．微波是波长在质中挥发出去，影响煤的结焦性．1mm～11TI之间，频率在3．0×10MHz～3．0×赵庆玲等通过总结微波干燥煤的情况得出：10MHz范围内的电磁波．微波因其独特的选择性随着煤炭等级的上升，其介电常数和介电损耗下降，加热、加热均匀、热效率高、能耗低和易于控制等特这是因为煤中固有水分随煤等级的升高而下降的结点，正日益引起人们的重视．微波经过多年在工业、果．董平等口通过实验确定了影响微波干燥浮选精农业、医学

4、以及家庭等领域的应用，已逐步进入生煤的主要因素为微波输出功率、浮选精煤的外在水物、化学及高科技领域．在此背景下，微波在煤炭转分、微波干燥的处理能力及干燥时间等．研究中发现化中的应用具有巨大的潜力和广阔的发展前景．与热力干燥相比，微波干燥时间短，效率高，易于控制且污染低．崔平等_4认为微波加热脱水是指煤饼微波加热煤除湿干燥中的极性分子水在微波场的作用下快速摆动，产生类似于摩擦的作用，而以热的形式表现出来，使水分经洗选处理后的煤炭水分含量高，导致煤燃烧蒸发．随着微波加热时间的延长，煤饼的最终含湿量过程中热损失增大．焦化过程中，水分含量高的煤送

5、趋于一致，基本不受煤种和粒度的影响．利用微波加入焦炉后，对焦炭质量有一定影响，而且水分汽化要热能缩短脱水时间，降能增效．崔平等_5还探讨了在耗费较多的能量．水分含量高，对煤炭的后续利用会微波加热条件下加入表面活性剂和溶剂油等有机溶产生不利的影响，因此必须对湿煤进行除湿干燥．剂对脱水效果的影响．微波的选择性加热有效地除由水分子结构模型可以看出，水分子为强极性去了煤炭中的水分而没有影响到煤炭中的有机组成分子，很容易在微波场中极化产生热运动，与相邻分部分．*国家自然科学基金资助项目(41072153)．1)硕士生；2)博士、副教授；3)博士、高

6、级工程师，河南理工大学材料科学与工程学院，454003河南焦作14)博士、副教授，河南理工大学资源环境学院，454003河南焦作收稿日期：2011一O6—22；修回日期：2011—09—24第1期夏浩等微波技术在煤炭加工利用过程中的应用微波加热干燥煤时，对物料进行“体”加热，在某黄铁矿吸收微波的能力比煤高10倍以上．[1。。因此种程度上克服了热传导的限制．因此，与传统干燥方当硫化物的温度达到活化温度时，煤基质的温度仍式相比，微波能有效干燥煤而且能量利用率高，具有然很低．用微波辐射的方法不仅能脱硫，还能避免煤干燥速率大、节能、生产效率高、干

7、燥均匀和易实现的特性变异．自动化控制等优点．1978年，Zavitsanos等_】获得了第一项微波脱硫专利．专利指出，当原煤经微波照射后，煤中的无2微波对煤可磨性的影响机硫分解，释放出H。s和SO气体，能够脱除50的无机硫．尹义斌_l。]通过实验得出：微波脱硫效果在煤炭利用过程中，一般都要对煤进行破碎，以比较显著，无机硫的脱除率为31．98，有机硫的脱便后续工艺顺利完成．在这个过程中能耗很高，能效除率为6．96．这种脱硫方法操作简单，但是微波却很低．根据微波选择性加热的特点，可以在磨煤前在照射煤样时有HS和SO等气体析出，可能造成对煤进行

8、预处理，以减低粉磨过程的能耗．二次污染．Kingman等]研究发现了微波辐射后煤的可1979年，Zavitsanos等[1发表了新的微波脱硫磨性可得到一定程度的提高．Marland等_7研究发