本文關(guān)鍵詞：褐煤孔結(jié)構(gòu)調(diào)變及其對提質(zhì)煤水分復(fù)吸行為影響的研究

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【摘要】：隨著一次能源消耗的持續(xù)增長,優(yōu)質(zhì)煤儲量大幅下降,儲量相對豐富的低階煤資源終將構(gòu)成未來的主體能源。褐煤作為低階煤,具有開采成本低、化學(xué)反應(yīng)性高等優(yōu)勢,是重要的能源資源。但褐煤的高水分含量導(dǎo)致了其昂貴的運輸成本,同時也會造成煤在燃燒中較低的熱能利用率。所以,在褐煤大規(guī)模利用前,有必要對其脫水提質(zhì)處理。然而,提質(zhì)褐煤因其內(nèi)部發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和豐富的親水性基團(tuán),導(dǎo)致其容易再次吸收水分。因此探究褐煤內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)和親水性基團(tuán)對水分復(fù)吸的內(nèi)在影響,控制提質(zhì)褐煤的水分復(fù)吸作用,對褐煤的高效利用具有重要的指導(dǎo)意義。論文選取內(nèi)蒙古某地的褐煤作為研究對象。首先對褐煤原煤在不同壓力和溫度下進(jìn)行了不同時間的干燥提質(zhì)處理,考察了干燥提質(zhì)條件對褐煤中水分的脫除及提質(zhì)煤水分復(fù)吸行為的影響;然后考察了干燥提質(zhì)過程中,煤樣孔結(jié)構(gòu)特性、含氧官能團(tuán)含量、灰分及水分復(fù)吸行為的變化,分析了孔結(jié)構(gòu)、含氧官能團(tuán)和灰分對干燥提質(zhì)褐煤平衡含水量的影響;最后考察了提質(zhì)褐煤復(fù)吸水分的類型。研究結(jié)果主要包括以下幾個方面:(1)干燥提質(zhì)溫度、壓力和時間對褐煤中水分的移除均有促進(jìn)作用。三種外界干燥提質(zhì)因素對脫除褐煤中水分產(chǎn)生影響效果不同:干燥提質(zhì)溫度對脫除褐煤中水分的作用最明顯,壓力次之,時間的影響效果最小。(2)在相同復(fù)吸條件下,褐煤總孔體積越大,提質(zhì)煤樣的水分復(fù)吸量也越大;褐煤中孔體積也有相同的規(guī)律;在低溫不破壞含氧官能團(tuán)的前提下,褐煤比表面積越大,提質(zhì)煤樣在低相對濕度下的水分復(fù)吸量也越大。褐煤在干燥提質(zhì)不完全時,干燥提質(zhì)褐煤中剩余水分越大,其平衡含水量越大。(3)褐煤中的一些無機組分可以看做褐煤中的親水性基團(tuán)。在低相對濕度下復(fù)吸水分時,干燥提質(zhì)褐煤中無機組分含量高,水分復(fù)吸量大。(4)在低相對濕度下,提質(zhì)煤樣水分復(fù)吸量主要和暴露在煤樣表面的親水性基團(tuán)的量有關(guān);在高相對濕度下,其復(fù)吸量主要和褐煤的孔體積有關(guān)。(5)在提質(zhì)煤樣吸附水分過程中,水分吸附量隨著復(fù)吸相對濕度的增加而逐漸增高,且水分隨相對濕度變化的吸附及脫附速率曲線可分為3段:降速段、恒速段和升速段。降速段對應(yīng)的水分吸附類型主要為單層吸附;恒速段對應(yīng)的水分吸附類型主要為多層吸附;升速段對應(yīng)的水分吸附類型主要為毛細(xì)冷凝。(6)水分復(fù)吸相對壓力p/p00.1和p/p00.8時,水分復(fù)吸量增長較快,水分復(fù)吸速率較大,分別發(fā)生了單層吸附和毛細(xì)冷凝;水分復(fù)吸相對壓力介于二者之間時,水分復(fù)吸量增長較慢,水分復(fù)吸速率較小,主要發(fā)生的是多層吸附。
【關(guān)鍵詞】：褐煤 孔結(jié)構(gòu) 含氧官能團(tuán) 灰分 水分復(fù)吸 水分類型
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD849.2;TQ531
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 符號說明11-12
• 第一章 緒論12-26
• 1.1 研究背景及意義12-13
• 1.1.1 研究背景12
• 1.1.2 研究意義12-13
• 1.2 褐煤干燥提質(zhì)技術(shù)概述13-15
• 1.2.1 蒸發(fā)干燥技術(shù)13-14
• 1.2.2 非蒸發(fā)脫水技術(shù)14-15
• 1.3 褐煤中水分賦存類型與煤結(jié)構(gòu)特性15-19
• 1.3.1 褐煤中水分賦存類型15-16
• 1.3.2 褐煤中孔結(jié)構(gòu)的存在形式16-19
• 1.3.3 褐煤中含氧基團(tuán)的存在形式19
• 1.4 干燥提質(zhì)對褐煤物理化學(xué)性質(zhì)的影響19-22
• 1.4.1 干燥提質(zhì)對褐煤水分含量的影響19-20
• 1.4.2 干燥提質(zhì)對褐煤物理性質(zhì)的影響20-21
• 1.4.3 干燥提質(zhì)對褐煤化學(xué)性質(zhì)的影響21-22
• 1.5 褐煤中水分復(fù)吸行為22-23
• 1.6 研究目的和內(nèi)容23-26
• 1.6.1 研究目標(biāo)23-24
• 1.6.2 研究內(nèi)容24-26
• 第二章 實驗部分26-32
• 2.1 實驗煤樣的選取與制備26
• 2.2 實驗主要儀器26-28
• 2.3 實驗主要化學(xué)試劑28
• 2.4 實驗方法28-30
• 2.4.1 煤樣干燥脫水實驗28-29
• 2.4.2 脫水褐煤水分復(fù)吸類型的測定29-30
• 2.5 樣品表征30-32
• 2.5.1 褐煤孔隙結(jié)構(gòu)表征30-31
• 2.5.2 干燥褐煤平衡含水量的測定31-32
• 第三章 干燥條件對褐煤中水分脫除的影響32-38
• 3.1 干燥時間和干燥壓力對褐煤脫水率及平衡含水量的影響32-34
• 3.2 干燥溫度對褐煤脫水率及平衡含水量的影響34-36
• 3.3 本章小結(jié)36-38
• 第四章 褐煤干燥過程中孔結(jié)構(gòu)變化及其與水分復(fù)吸的關(guān)聯(lián)38-56
• 4.1 干燥條件對褐煤孔結(jié)構(gòu)的影響38-48
• 4.1.1 干燥時間對褐煤孔結(jié)構(gòu)及水分復(fù)吸的影響38-40
• 4.1.2 干燥壓力對褐煤孔結(jié)構(gòu)及水分復(fù)吸的影響40-43
• 4.1.3 干燥溫度對褐煤孔結(jié)構(gòu)及水分復(fù)吸的影響43-46
• 4.1.4 褐煤物理表面結(jié)構(gòu)特性46-48
• 4.2 孔結(jié)構(gòu)與水分復(fù)吸的關(guān)聯(lián)48-52
• 4.2.1 煤樣總孔體積與平衡含水量的關(guān)聯(lián)49-50
• 4.2.2 煤樣中孔體積與水分復(fù)吸量的關(guān)聯(lián)50-51
• 4.2.3 褐煤微孔體積與平衡含水量的關(guān)聯(lián)51-52
• 4.3 煤樣剩余水分與平衡含水量的關(guān)聯(lián)52-53
• 4.4 親水性基團(tuán)對水分復(fù)吸的影響53-54
• 4.5 本章小結(jié)54-56
• 第五章 褐煤中水分存在類型56-64
• 5.1 褐煤等溫吸附實驗56-57
• 5.2 褐煤等溫吸附行為57-59
• 5.3 褐煤中水分類型的劃分59-61
• 5.4 本章小結(jié)61-64
• 第六章 總結(jié)及建議64-66
• 6.1 論文總結(jié)64-65
• 6.2 下一步工作建議65-66
• 參考文獻(xiàn)66-72
• 致謝72-74
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文74

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