本文關(guān)鍵詞：水熱提質(zhì)對(duì)褐煤產(chǎn)物分布和物化結(jié)構(gòu)的影響及提質(zhì)煤水分復(fù)吸行為

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【摘要】：近年來,隨優(yōu)質(zhì)煤的不斷消耗,其資源儲(chǔ)量越來越少,褐煤逐漸引起人們的注意。我國褐煤資源儲(chǔ)量豐富,但其水含量高,導(dǎo)致熱值低、運(yùn)輸費(fèi)用高等問題,因而在大規(guī)模利用褐煤之前需對(duì)其進(jìn)行脫水提質(zhì)。褐煤的水熱提質(zhì)是一種有前景的干燥技術(shù),該方法主要將褐煤中水分以液態(tài)的形式脫除,節(jié)省了蒸發(fā)潛熱。因此本文采用水熱提質(zhì)對(duì)褐煤進(jìn)行處理,探究水熱提質(zhì)對(duì)褐煤產(chǎn)物分布和物化結(jié)構(gòu)特性的影響,并分析提質(zhì)煤的水分復(fù)吸行為。本文選取內(nèi)蒙褐煤和云南褐煤為研究對(duì)象,在不同溫度、初始?jí)毫蜌夥障聦?duì)其進(jìn)行水熱提質(zhì)。首先,考察不同條件水熱提質(zhì)過程中固、液、氣三相產(chǎn)物的分布,探討元素碳、氫、氧、氮和硫在固、液、氣三相中的遷移情況;然后,考察不同條件下提質(zhì)煤物化結(jié)構(gòu)特性的變化,分析提質(zhì)條件對(duì)褐煤含氧官能團(tuán)和孔結(jié)構(gòu)的影響;最后,考察不同程度提質(zhì)煤再吸附水分的行為差異,研究提質(zhì)煤吸附水分的主要機(jī)理及其影響因素。主要研究結(jié)果如下:(1)水熱提質(zhì)過程中,提質(zhì)溫度對(duì)固、液、氣三相產(chǎn)物分布的影響較初始?jí)毫蜌夥诊@著。溫度的升高可使褐煤劇烈分解,減少提質(zhì)褐煤內(nèi)在水分含量、揮發(fā)分、O/C和H/C原子比,提高褐煤煤階。(2)褐煤在水熱提質(zhì)過程中會(huì)產(chǎn)生CO_2和CO等氣體,釋放到氣相中,且隨溫度升高而增多;褐煤中有機(jī)物和部分礦物質(zhì)會(huì)分解浸出至液相中,因而褐煤經(jīng)水熱提質(zhì)后固相中元素C和O轉(zhuǎn)移到了氣相和液相中,H和S主要轉(zhuǎn)移到了液相中,而N主要轉(zhuǎn)移到氣相中。(3)內(nèi)蒙褐煤孔體積和比表面積隨提質(zhì)溫度的升高,先增大后減小,云南褐煤孔體積和比表面積隨提質(zhì)溫度升高而降低,這與大孔和中孔的發(fā)展與坍塌有關(guān)。初始?jí)毫蜌夥諏?duì)孔結(jié)構(gòu)影響較小。(4)在水熱提質(zhì)過程中,褐煤中羧基和酚羥基分別在200°C和230°C后開始大量分解,溫度越高脫除率越大,羧基和酚羥基可脫除60%以上。初始?jí)毫?duì)褐煤中含氧官能團(tuán)的脫除具有促進(jìn)作用,在氮?dú)鈿夥障码S初始?jí)毫Φ脑龃?羧基和酚羥基的脫除率可增大約15%。二氧化碳?xì)夥占尤牒?羧基含量增多。(5)水熱提質(zhì)對(duì)褐煤平衡含水量影響顯著。在同一相對(duì)濕度下,內(nèi)蒙褐煤平衡含水量隨提質(zhì)溫度的升高呈先增大后減小的趨勢(shì),隨初始?jí)毫Φ纳叨档?云南褐煤平衡含水量隨提質(zhì)溫度的升高而降低。這主要與提質(zhì)褐煤中含氧官能團(tuán)和孔結(jié)構(gòu)的變化有關(guān)。(6)在低相對(duì)濕度下,水分復(fù)吸主要為單層吸附,主要控制因素為第一類吸附位點(diǎn)含氧官能團(tuán);在高相對(duì)濕度下,水分復(fù)吸主要為多層吸附和毛細(xì)冷凝,主要控制因素為水分子之間的分子作用力,孔結(jié)構(gòu)為儲(chǔ)存水的空間,因而孔結(jié)構(gòu)對(duì)其影響較大。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TD849.2

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本文編號(hào)：1268648