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《华中科技大学》 2017年
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提质褐煤水分复吸形态识别及理化结构耦合影响机制研究

冯小飞  
【摘要】:褐煤作为重要的煤炭资源,在我国储量丰富、价格低廉,同时也有着高水分、低热值的特点,采用褐煤干燥提质技术可降低褐煤水分并提高热值,但提质后的褐煤会发生复吸水,降低提质效果。本文正是围绕褐煤提质后复吸水特性来展开,进行了提质褐煤复吸水全系统的研究,以期为褐煤的干燥提质和清洁利用提供一定的理论支持。水热提质和热解提质作为目前两种极具前景的代表性干燥提质技术,在褐煤提质上正得到广泛的应用与研究。本文选取我国云南昭通褐煤为研究对象,进行了水热(150~300℃)和热解(200~500℃)提质实验,考察了不同提质过程中煤质特性和理化结构变化规律,并重点研究了复吸水特性协同理化结构影响机制,描述了水分等温吸附过程,对提质煤样复吸收水分赋存形态进行了辨识。研究表明:主要亲水性含氧官能团–OH和–COOH在提质后不断减少,且水热提质下–OH的脱除更加显著;煤样的孔隙结构发生不可逆地改变,随着提质温度的提高,比表面积S_(BET)和总孔容积V_(total)在水热时表现为先增后减,而在热解时则总体上不断增加,褐煤胶状结构经历了剧烈的收缩和崩塌。在化学结构和物理结构的协同影响下,随着水热和热解温度的升高,复吸水不断降低。各因素对复吸水的影响强弱为:[OH+COOH]S_(BET)V_(total)。–OH和–COOH的减少、V_(total)的降低以及S_(BET)的增加均能有效削弱复吸水。在褐煤水分等温吸附过程中,随着提质温度的提高,初级吸附和二级吸附均不断降低;水热对初级吸附的削弱更明显,热解500℃对二级吸附的削弱更显著。水热和热解提质的最佳提质温度分别是300℃和500℃,在遏制水分复吸收方面,水热较之于热解提质更加具有竞争力。复吸收水分主要以自由水、毛细水和分子水在提质煤样中赋存。随着水热和热解温度的升高,煤样的自由水含量呈现了先略有增加后不断下降的趋势,而毛细水和分子水含量则表现为不断降低。水热对毛细水和分子水形成的遏制更加有效,在水热提质方式下,水分吸附过程逐渐向以物理吸附为主过渡,而在热解提质后,煤样物理吸附与化学吸附的比例基本维持恒定,水分脱除难度更大。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TD849.2

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【参考文献】
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