本文選題：褐煤 + 微波干燥��； 參考：《太原理工大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：煤炭是我國重要的一次能源,隨著高品質(zhì)煤儲量逐漸減少,對儲量相對豐富的褐煤進(jìn)行開采利用受到人們的日益重視。但褐煤含水量高和干燥后易復(fù)吸水分的特點(diǎn)嚴(yán)重限制了其大規(guī)模利用,因此對其進(jìn)行干燥提質(zhì)和抑制提質(zhì)煤的水分復(fù)吸有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。微波干燥技術(shù)作為一種新型干燥技術(shù),干燥過程物料的溫度梯度與濕度梯度方向一致,具有干燥效率高和選擇性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),得到了廣泛的應(yīng)用。利用微波對褐煤進(jìn)行干燥提質(zhì)并抑制提質(zhì)煤復(fù)吸水分也成為研究的熱點(diǎn),但相關(guān)的報(bào)道中關(guān)于微波對水分作用的機(jī)理及其主要的影響因素沒有系統(tǒng)而清晰地對其進(jìn)行的闡述,為掌握褐煤大規(guī)模轉(zhuǎn)化利用中有效、合理提質(zhì)工藝的技術(shù)操作參數(shù),有必要對其進(jìn)行更加深入的研究。論文選取勝利褐煤為研究對象,首先考察了操作條件對褐煤微波干燥特性的影響;然后,對僅含分子水煤樣(MWC)和含全水分煤樣(RC)的微波干燥動力學(xué)進(jìn)行了研究;最后,分析了微波干燥對褐煤物化結(jié)構(gòu)的影響及其與提質(zhì)褐煤水分復(fù)吸行為之間的關(guān)聯(lián)。研究結(jié)果主要包括以下幾個方面:(1)褐煤在微波場中的干燥速率隨煤樣粒徑的增加而增大,隨質(zhì)量的增加而減小,隨氣體流量的增加先增大后減小;不同氣氛下干燥速率的大小關(guān)系為:二氧化碳氮?dú)饪諝�。從干燥效率方面來說,對褐煤的微波干燥,建議選擇小于“飽和功率”的微波功率、合適的粒徑和質(zhì)量,在含有二氧化碳的氣氛中使用合適的氣流量進(jìn)行干燥。(2)一級反應(yīng)動力學(xué)方程和Two-term Exponential模型可分別描述分子水煤樣和全水分煤樣的恒定功率微波干燥過程;褐煤微波干燥過程中,水分有效擴(kuò)散系數(shù)和干燥速率常數(shù)均隨煤樣粒徑的增加而增大,隨煤樣質(zhì)量的增加而減小;對全水分煤樣的微波干燥,建議先選擇大于550 W的微波功率脫除自由水和毛細(xì)凝聚水,然后轉(zhuǎn)換為500~550 W之間的功率脫分子水,這有利于降低整個干燥過程的能耗。(3)微波干燥脫除分子水的活化能和脫除全水分的平均活化能分別為28.59 kJ·mol~(-1)和24.25 kJ·mol~(-1)。與常規(guī)熱氣干燥相比,微波干燥脫除全水分的平均活化能較小,這可能是微波的非熱效應(yīng)造成的。(4)微波干燥能夠顯著降低提質(zhì)褐煤的比表面積、孔體積和極性含氧官能團(tuán)含量,并有效抑制其復(fù)吸水分的能力。提質(zhì)煤樣的孔體積隨微波功率和干燥時間的增加整體呈現(xiàn)先減小后增加的趨勢,其中微波功率600 W干燥15 min的提質(zhì)煤樣的孔體積和比表面積最小。低相對濕度下,含氧官能團(tuán)含量和比表面積是決定平衡含水量的主要因素,高相對濕度下,孔體積是決定平衡含水量的主要因素。
[Abstract]:Coal is an important primary energy in China. With the decrease of high quality coal reserves, people pay more and more attention to the exploitation and utilization of lignite, which is relatively rich in reserves. However, the characteristics of high moisture content of lignite and easy reabsorption of moisture after drying seriously limit its large-scale utilization. Therefore, it is of great practical significance to dry and improve the quality of lignite and inhibit the moisture re-absorption of coal. Microwave drying is a new drying technology. The temperature gradient of drying process is consistent with that of humidity gradient, which has the advantages of high drying efficiency and high selectivity, and has been widely used. Microwave drying and upgrading of lignite and inhibition of reabsorption of moisture from lignite have also become the focus of research, but the mechanism of microwave on moisture and its main influencing factors have not been explained systematically and clearly in related reports. In order to master the technical parameters of the mass conversion and utilization of lignite, it is necessary to study it more deeply. In this paper, Shengli lignite is chosen as the research object. The effects of operating conditions on microwave drying characteristics of lignite are investigated. The effect of microwave drying on the physicochemical structure of lignite and the relationship between microwave drying and moisture reabsorption behavior of lignite were analyzed. The results are as follows: (1) the drying rate of lignite in microwave field increases with the increase of coal particle size, decreases with the increase of mass, and increases first and then decreases with the increase of gas flow rate. The relation of drying rate in different atmosphere is: carbon dioxide nitrogen air. In terms of drying efficiency, it is suggested that microwave power less than "saturation power", appropriate particle size and mass should be chosen for microwave drying of lignite. The first order reaction kinetics equation and Two-term exponential model can describe the constant power microwave drying process of the molecular water coal sample and the all moisture coal sample in the atmosphere containing carbon dioxide, while in the lignite microwave drying process, the first order reaction kinetics equation and the Two-term exponential model can be used to describe the process of microwave drying of lignite. The moisture effective diffusion coefficient and drying rate constant increased with the increase of coal particle size and decreased with the increase of coal sample mass. It is suggested that the free water and capillary condensate water should be removed by microwave power greater than 550 W, and then converted to the power demolecular water between 500 W and 550 W. This can reduce the energy consumption of the whole drying process. 3) the activation energy of the molecular water and the average activation energy of the removal of total water are 28.59 kJ / mol ~ (-1) and 24.25 kJ / mol ~ (-1) ~ (-1), respectively. Compared with conventional hot gas drying, the average activation energy of total moisture removal by microwave drying is smaller, which may be due to the non-thermal effect of microwave. (4) Microwave drying can significantly reduce the specific surface area, pore volume and the content of polar oxygen-containing functional groups of lignite. And effectively inhibit its ability to reabsorb water. With the increase of microwave power and drying time, the pore volume and specific surface area of extracted coal samples decreased firstly and then increased, and the pore volume and specific surface area of coal samples dried with microwave power 600W for 15 min were the smallest. At low relative humidity, the content of oxygen functional groups and specific surface area are the main factors to determine the equilibrium water content, and the pore volume is the main factor to determine the equilibrium water content at high relative humidity.
【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】：2017
【分類號】：TD849.2

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本文編號：2000448