Microwave beneficiation of brown coal

Abstract

Coals of the Rhenish lignite mines, designated for power plant utilization, were exposed to microwave radiation energy for different time periods and energy levels, varying from 2,5 kW up to 10 kW, in order to dry the coal. The samples were treated with microwave radiation with a frequency of 2,45 GHz. A batch- as well as a continuous drying simulation and a verification with pre- dried samples (70 degrees of Celsius for 24 h), were conducted on a pilot scale level industrial microwave oven. To prove the general viability of microwave radiation as a beneficial process for brown coal, basic coal properties such as moisture content, volatile matter and gross calorific value were analyzed. Results show, that nearly no decomposition of the coal takes place, the moisture content can be reduced to a suitable level for pulverized coal firing power plants, the gross calorific value increases and double energy input leads to halved drying times. Furthermore the temperature of the brown coal did not exceed 90 degrees of Celsius during exposure to microwaves at ambient temperature and normal atmospheric pressure. The drying of the coal with microwave radiation showed in a first approach no negative side effects of the coal properties.

Węgiel brunatny z kopalń nadreńskich, przeznaczony dla elektrowni, wystawiono na działanie promieniowania mikrofalowego o różnym czasie oddziaływania i poziomach energii promieniowania od 2,5 do 10kW w celu jego wysuszenia. Próbki węgla brunatnego były poddane promieniowaniu mikrofalowemu o częstotliwości 2,45 GHz. Okresowa oraz ciągła symulacja suszenia oraz sprawdzanie na podstawie poprzednio wysuszonych próbek (70 stopni Celsjusza przez 24 h) zostały wykorzystane do wyskalowania przemysłowych pieców mikrofalowych. W celu udowodnienia ogólnej opłacalności stosowania promieniowania mikrofalowego do wzbogacania węgla brunatnego poddano analizie podstawowe właściwości węgla, takie jak: wilgotność, zawartość substancji lotnej i całkowita wartość kaloryczna. Wyniki pokazują, że nie powodując rozkładu węgla, wilgotność może być zredukowana do poziomu odpowiedniego dla elektrowni miałowych, a całkowita wartość kaloryczna wzrasta i dostarcza podwójnego impulsu energetycznego, zmniejszając o połowę czas suszenia. Ponadto podczas naświetlania mikrofalowego temperatura węgla brunatnego nie przekracza 90 stopni Celsjusza w temperaturze otoczenia i normalnym ciśnieniu atmosferycznym. Poddanie węgla brunatnego oddziaływaniu promieniowania mikrofalowego w celu wysuszenia wstępnie pokazało, że nie ma ono negatywnego wpływu na właściwości węgla.