【摘要】：我國褐煤資源儲量豐富,但直接燃燒時(shí)熱效率較低,其固有的多孔疏松結(jié)構(gòu)加劇了低溫氧化自燃和水分復(fù)吸的發(fā)生,帶來巨大的安全隱患,不利于儲存和運(yùn)輸。故研究其高效提質(zhì)和潔凈化利用具有重要的能源戰(zhàn)略意義。本文選用昭通褐煤作為研究對象,提出了熱壓脫水工藝(MTE)。在脫除水分的同時(shí)獲得較好的成型樣品,通過改變熱壓時(shí)間和熱壓溫度獲得不同條件的提質(zhì)樣品。借助FTIR、SEM、MIP、XRF、TG-DSC等表征方法對原煤和提質(zhì)樣品的物化特性進(jìn)行分析。采用自主搭建的實(shí)驗(yàn)測試裝置,考察交叉點(diǎn)溫度CPT、絕熱升溫速率R_(70)、氧化燃燒特征溫度點(diǎn)等指標(biāo)對煤自燃傾向性的判定。研究各提質(zhì)樣品在不同溫濕度環(huán)境下的水分復(fù)吸規(guī)律,建立等溫吸附和吸附動(dòng)力學(xué)模型,解釋復(fù)吸的過程和差異。主要結(jié)論如下:(1)昭通褐煤水分高達(dá)56.12%,變質(zhì)程度低,整體結(jié)構(gòu)較為松散。表面含有豐富的含氧官能團(tuán),孔結(jié)構(gòu)豐富,100μm左右的大孔居多,孔隙率高達(dá)43.41%。這均為煤吸附水分以及低溫氧化反應(yīng)提供了充分的條件。并且在燃燒過程中,不同的結(jié)構(gòu)部位反映出不同的反應(yīng)活性。(2)提質(zhì)煤的水分含量、孔結(jié)構(gòu)變化、灰分和礦物質(zhì)含量、粒度及含氧官能團(tuán)數(shù)量等是影響褐煤自燃的主要因素。隨著水分含量的降低,自燃傾向性逐漸增強(qiáng);孔體積減小,大孔轉(zhuǎn)變?yōu)檩^小的孔和中孔可以抑制褐煤的自燃;降低灰分和礦物質(zhì)含量,導(dǎo)致自燃傾向性高于相同水分含量氮?dú)飧稍飿悠?在臨界直徑(1-2mm)以上,自燃傾向性隨著顆粒尺寸的增大而增加,MTE工藝抑制褐煤自燃的優(yōu)勢在于其成型產(chǎn)品的尺寸上;破壞部分含氧官能團(tuán),可以抑制復(fù)吸和低溫氧化反應(yīng)的發(fā)生。(3)樣品的水分復(fù)吸率隨熱壓溫度的升高而降低,受熱壓時(shí)間的影響差異較小。增大粒度,可抑制水分復(fù)吸量,延長到達(dá)復(fù)吸平衡的時(shí)間。改變環(huán)境溫濕度,樣品在30℃時(shí)吸水量最大且隨著濕度的增加平衡水分復(fù)吸量明顯升高。提質(zhì)煤對水的吸附等溫線類型屬于Ⅱ類等溫吸附,適用于Dent模型。第一層吸附量受羥基和羧基等含氧官能團(tuán)的影響,其變化隨著熱壓溫度的升高而降低,對熱壓時(shí)間的差異不明顯,第二層吸附?jīng)]有明顯變化。準(zhǔn)二級動(dòng)力學(xué)模型對樣品的水分復(fù)吸規(guī)律具有較好的擬合效果,吸附速率常數(shù)與溫度呈正相關(guān)。但隨著環(huán)境濕度的增加而逐漸減少,熱壓溫度的提高可以抑制提質(zhì)樣品的吸附速率常數(shù),而熱壓時(shí)間的影響并不明確。該論文有圖47幅,表11個(gè),參考文獻(xiàn)89篇。
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TD752.2
【圖文】：

2-卸料器，3-高溫?zé)煔膺M(jìn)口，4-煙氣出口，5-振圖 1-1 高溫?zé)煔夂置焊稍锛夹g(shù)示意圖hematic diagram of high temperature flue gas lignite dry化床干燥技術(shù)[14]干燥是澳大利亞 Monash 大學(xué)的 Potter 教授發(fā)流化床干燥器內(nèi)，過熱蒸汽將高水分褐煤流生流化現(xiàn)象。在流化床的蒸汽吸收褐煤原煤中部輸入進(jìn)去經(jīng)過旋風(fēng)分離器，蒸汽再被導(dǎo)回干壓縮機(jī)出來的蒸汽提供，該工藝的特點(diǎn)是蒸汽介質(zhì)，干燥蒸發(fā)的蒸汽是不含空氣和其他雜質(zhì)

2-卸料器，3-高溫?zé)煔膺M(jìn)口，4-煙氣出口，5-振動(dòng)篩板圖 1-1 高溫?zé)煔夂置焊稍锛夹g(shù)示意圖Figure 1-1 Schematic diagram of high temperature flue gas lignite drying technology2）蒸汽流化床干燥技術(shù)[14]汽流化床干燥是澳大利亞 Monash 大學(xué)的 Potter 教授發(fā)明的，其工藝-2 所示，在流化床干燥器內(nèi)，過熱蒸汽將高水分褐煤流從干燥機(jī)的底床上部產(chǎn)生流化現(xiàn)象。在流化床的蒸汽吸收褐煤原煤中蒸發(fā)出的水分燥機(jī)的上部輸入進(jìn)去經(jīng)過旋風(fēng)分離器，蒸汽再被導(dǎo)回干燥機(jī)，干燥機(jī)量由蒸汽壓縮機(jī)出來的蒸汽提供，該工藝的特點(diǎn)是蒸汽不僅作為干燥作為流化介質(zhì)，干燥蒸發(fā)的蒸汽是不含空氣和其他雜質(zhì)的。

碩士學(xué)位論文管式干燥技術(shù)俄羅斯對低變質(zhì)程度年輕煙煤的干燥普遍采用以低飽和a）為干燥介質(zhì)的管式干燥機(jī)技術(shù)。如圖 1-3 所示，其壓下用低壓蒸汽通過管式干燥器將煤加熱至約 100℃，同進(jìn)入干燥器的空氣作為脫水介質(zhì)，通過除塵器將煤粉循環(huán)后排入大氣，因此，能耗較高，尾氣排放量較大，燥方法。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2751230