[科普中国]-热力干燥

又称热力脱水，用热力蒸发的方法降低湿物料水分的作业。在选煤厂，常用的干燥方法是以煤燃烧产生的高温烟作为热介质，加热精煤，使精煤中水分汽化,达到降低精煤水分的目的。焦化厂所属的选煤厂常采用煤做燃料。 1

干燥作用煤的含水量同煤的灰分和硫分一样是有害杂质，会降低煤炭质量。煤在洗选加工过程中不仅限于除去灰分和硫，还要脱除水分。用热力干燥脱除选后产品的表面水有以下效果：

(1)在北方寒冷地区的冬季可以防止冻煤，易于装运、贮存和用户使用。

(2) 增大煤的容积密度。

(3) 减少在燃烧过程中由于煤表面水蒸发的热损失。

(4) 提高特殊用途 (炼焦、型煤、化工、造气用煤) 的煤质。

(5) 简化干法选煤工艺。

先进的工业国家均常年对选煤产品干燥，以降低其水分，提高煤炭质量。

干燥过程热力干燥过程传热方式有直接传热式、间接传热式和复式传热3种。现代煤炭工业所采用的多为热效率高、干燥速度快、对(顺)流传热为主的直接传热型，它由燃烧炉(室)产生的含有氧、氮、水气和少量一氧化碳的热烟道气和湿煤二者在连续流动中直接接触完成干燥。

干燥过程大致分为预热、等速、降速3个阶段。

预热阶段高温热烟气与湿物料接触后，物料及水的温度迅速升高达到水汽化温度。随着热量继续传递、水及物料表面温度提高，表面水因蒸汽压力差向热烟气中汽化扩散。在这期间，热量消耗在物体的加热，直到使传给物料的热量与汽化所消耗的热量达到平衡为止。

等速阶段继干燥速度达到最大值后进入等速干燥阶段。在这个阶段，水的汽化发生在自由表面上，物料内层的水，由于扩散阻力小而不断地达到表面，并代替由表面汽化了的水分，干燥速度保持恒定，直至达到物料的临界水分为止。这个阶段的特点是物料表面的蒸汽压力等于液体表面的蒸汽压力，与物料的水分无关。在热源和热烟气流流绕物料情况相同的条件下，干燥速度与纯液体的汽化速度相等。

降速阶段物料达到临界水分之后的阶段。在这个阶段，水分自物体内部向外表的扩散速度已不足以使表面被其饱和，干燥速度下降，直至最后物料中所含水分与热介质的湿度成平衡，即物料的含水量已达到一定条件下的平衡含水量时，干燥速度等于零，干燥过程完全停止。

用实验方法可以确定物料的平均含水量与干燥时间的关系，绘成的曲线称为干燥曲线。按含水量随时间的变化值，可以得到干燥速度，绘成的曲线称为干燥速度曲线。图1是干燥过程中干燥速度、物料温度与时间的变化关系。从图上可以清楚地看出干燥过程3个循序进行的阶段：预热阶段(AB段)的特征是干燥速度由零值迅速地增加到一定值;等速阶段(BC段)是干燥速度不变且具有最大值;降速阶段(CD段)是干燥速度均匀地下降。2

干燥系统组成干燥工艺设备的系统。除通用的燃烧炉鼓风机 (有的炉型还需冷却四周炉壁用的冷却风机)、造成整个系统负压工作的引风机和水泵外，主要设备有热烟气炉、干燥机、给排料机、一次除尘机、二次除尘机(多为水膜除尘) 以及输送机等 (图2)。

本词条内容贡献者为:

杨刚 - 教授 - 西南大学