本文選題：提質(zhì)褐煤　切入點：水分　出處：《中國礦業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：褐煤的高水分含量導(dǎo)致其熱值相對較低,限制了其開發(fā)利用。為節(jié)約運輸成本,提高燃煤熱值,褐煤需首先進(jìn)行脫水提質(zhì)。提質(zhì)后的褐煤容易復(fù)吸水分,降低了褐煤提質(zhì)的意義;而且提質(zhì)后的褐煤在堆放儲存過程中復(fù)吸水分的同時容易低溫氧化而發(fā)生自燃,存在安全隱患。所以,針對提質(zhì)褐煤易復(fù)吸水分、易氧化自燃的特性,選取提質(zhì)后的昭通褐煤為研究對象,研究了其水分復(fù)吸規(guī)律。從低溫氧化階段氧氣傳質(zhì)入手,研究了水分對氧氣在煤體內(nèi)的擴(kuò)散傳質(zhì)過程及氧氣消耗等方面的作用規(guī)律,獲得了水分在低溫氧化過程中對氧氣傳質(zhì)的作用機(jī)制,對于褐煤的儲存、運輸、利用以及防止煤的自燃具有一定的指導(dǎo)意義。首先,實驗煤樣具備典型褐煤特征—高含水量、高揮發(fā)分,低煤化程度。煤樣表面結(jié)構(gòu)疏松,自燃傾向等級為Ⅱ級。因其水分含量高,為提高應(yīng)用價值,需對其進(jìn)行干燥。研究了復(fù)吸環(huán)境的溫度和濕度對提質(zhì)褐煤水分復(fù)吸的影響規(guī)律,發(fā)現(xiàn)對于環(huán)境溫度而言,環(huán)境濕度對水分復(fù)吸率的影響更大�；贑hung-Pfost模型構(gòu)建了干燥煤樣在30℃時的平衡含水率最佳預(yù)測模型,即)]RHln(.ln[Me-.-2030077024=,利用此模型獲得了制備不同含水率煤樣的具體參數(shù)。采用自建的煤低溫氧化程序升溫模擬實驗系統(tǒng)研究了不同含水率煤樣在低溫氧化過程中耗氧速率的變化情況,應(yīng)用分形理論對不同含水率煤樣在低溫氧化過程中的孔結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行了分析,并且基于靜態(tài)雙容積理論考察了因煤樣水分含量不同而造成低溫氧化過程中孔隙結(jié)構(gòu)的變化進(jìn)而影響氧氣在煤體中的擴(kuò)散傳質(zhì)情況。結(jié)果表明,煤樣的內(nèi)在水分對孔隙結(jié)構(gòu)的變化有非常明顯的作用。對于水分含量較低的煤樣(8.93%和11.95%),由于煤粒內(nèi)在水分的脫除,造成孔隙的大量塌陷,較大的孔可能出現(xiàn)裂變或封堵等情況。而對于含水率較高的煤樣(15.13%和18.08%),雖然內(nèi)水的脫除會造成孔隙的塌陷,但是在該過程中除了有水分脫除外,還有一部分多余的水分會參與煤氧的復(fù)合反應(yīng)形成中間絡(luò)合物,使得煤氧復(fù)合反應(yīng)加劇,從而破壞煤體結(jié)構(gòu),暴露出更多新表面。不同含水率煤樣的氧氣擴(kuò)散系數(shù)均與煤樣的分形維數(shù)呈正相關(guān)。最后,對不同含水率煤樣氧化燃燒過程中的TG-DTG-DSC曲線進(jìn)行了分析,計算了低溫氧化過程中的動力學(xué)參數(shù)。因煤樣含水率的不同,吸氧增重階段的活化能整體變化范圍為9.57~10.36 kJ?mol-1,相比于水分蒸發(fā)及氣體脫附階段活化能(97.61~122.85 kJ?mol-1)來說有大幅度的降低,并且指前因子至少降低了5個數(shù)量級。這說明吸氧增重階段發(fā)生的主要反應(yīng)(煤氧吸附及反應(yīng))相對于水分蒸發(fā)及氣體脫附階段的主要反應(yīng)(水分蒸發(fā)、氣體脫附和煤氧吸附及反應(yīng))來說更容易進(jìn)行,但是反應(yīng)速率卻有大幅度的降低。在水分蒸發(fā)及氣體脫附階段,當(dāng)煤樣含水率較低時(含水率為8.93%、11.95%和15.13%),隨著含水率的增加,煤樣對水分和氣體的脫附速率就越快,煤樣就可能盡早地發(fā)生氧氣吸附及反應(yīng)。但是對于含水率較高的煤樣(含水率為18.08%),雖然水分及氣體的蒸發(fā)及脫附速率較快,但是煤樣中的水分含量較高,在蒸發(fā)及脫除的過程中會占據(jù)孔道,阻止氧氣進(jìn)入煤體孔隙中。對于含水率為15.13%的煤樣,因煤樣的自燃氧化性最強(qiáng),煤氧復(fù)合反應(yīng)放出的熱量會彌補水分蒸發(fā)吸收的熱量,因而該煤樣在水分蒸發(fā)及氣體脫附階段的吸熱量最小。在吸氧增重階段,該煤樣因水分蒸發(fā)及氣體脫附階段結(jié)束的較早,使得煤樣中仍殘余有一部分水分,而這部分水分會在該階段全部脫除,所以該含水率煤樣在吸氧增重階段的活化能達(dá)到了極大值。
[Abstract]:......
【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】：2017
【分類號】：TD849.2

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本文編號：1633083