热压脱水提质对褐煤自燃倾向性和水分复吸的影响研究

发布时间：2020-07-12 01:32

【摘要】：我国褐煤资源储量丰富,但直接燃烧时热效率较低,其固有的多孔疏松结构加剧了低温氧化自燃和水分复吸的发生,带来巨大的安全隐患,不利于储存和运输。故研究其高效提质和洁净化利用具有重要的能源战略意义。本文选用昭通褐煤作为研究对象,提出了热压脱水工艺(MTE)。在脱除水分的同时获得较好的成型样品,通过改变热压时间和热压温度获得不同条件的提质样品。借助FTIR、SEM、MIP、XRF、TG-DSC等表征方法对原煤和提质样品的物化特性进行分析。采用自主搭建的实验测试装置,考察交叉点温度CPT、绝热升温速率R_(70)、氧化燃烧特征温度点等指标对煤自燃倾向性的判定。研究各提质样品在不同温湿度环境下的水分复吸规律,建立等温吸附和吸附动力学模型,解释复吸的过程和差异。主要结论如下:(1)昭通褐煤水分高达56.12%,变质程度低,整体结构较为松散。表面含有丰富的含氧官能团,孔结构丰富,100μm左右的大孔居多,孔隙率高达43.41%。这均为煤吸附水分以及低温氧化反应提供了充分的条件。并且在燃烧过程中,不同的结构部位反映出不同的反应活性。(2)提质煤的水分含量、孔结构变化、灰分和矿物质含量、粒度及含氧官能团数量等是影响褐煤自燃的主要因素。随着水分含量的降低,自燃倾向性逐渐增强;孔体积减小,大孔转变为较小的孔和中孔可以抑制褐煤的自燃;降低灰分和矿物质含量,导致自燃倾向性高于相同水分含量氮气干燥样品;在临界直径(1-2mm)以上,自燃倾向性随着颗粒尺寸的增大而增加,MTE工艺抑制褐煤自燃的优势在于其成型产品的尺寸上;破坏部分含氧官能团,可以抑制复吸和低温氧化反应的发生。(3)样品的水分复吸率随热压温度的升高而降低,受热压时间的影响差异较小。增大粒度,可抑制水分复吸量,延长到达复吸平衡的时间。改变环境温湿度,样品在30℃时吸水量最大且随着湿度的增加平衡水分复吸量明显升高。提质煤对水的吸附等温线类型属于Ⅱ类等温吸附,适用于Dent模型。第一层吸附量受羟基和羧基等含氧官能团的影响,其变化随着热压温度的升高而降低,对热压时间的差异不明显,第二层吸附没有明显变化。准二级动力学模型对样品的水分复吸规律具有较好的拟合效果,吸附速率常数与温度呈正相关。但随着环境湿度的增加而逐渐减少,热压温度的提高可以抑制提质样品的吸附速率常数,而热压时间的影响并不明确。该论文有图47幅,表11个,参考文献89篇。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD752.2
【图文】：

示意图,干燥技术,褐煤,高温烟气

2-卸料器，3-高温烟气进口，4-烟气出口，5-振图 1-1 高温烟气褐煤干燥技术示意图hematic diagram of high temperature flue gas lignite dry化床干燥技术[14]干燥是澳大利亚 Monash 大学的 Potter 教授发流化床干燥器内，过热蒸汽将高水分褐煤流生流化现象。在流化床的蒸汽吸收褐煤原煤中部输入进去经过旋风分离器，蒸汽再被导回干压缩机出来的蒸汽提供，该工艺的特点是蒸汽介质，干燥蒸发的蒸汽是不含空气和其他杂质

示意图,流化床干燥,褐煤,工艺

2-卸料器，3-高温烟气进口，4-烟气出口，5-振动筛板图 1-1 高温烟气褐煤干燥技术示意图Figure 1-1 Schematic diagram of high temperature flue gas lignite drying technology2）蒸汽流化床干燥技术[14]汽流化床干燥是澳大利亚 Monash 大学的 Potter 教授发明的，其工艺-2 所示，在流化床干燥器内，过热蒸汽将高水分褐煤流从干燥机的底床上部产生流化现象。在流化床的蒸汽吸收褐煤原煤中蒸发出的水分燥机的上部输入进去经过旋风分离器，蒸汽再被导回干燥机，干燥机量由蒸汽压缩机出来的蒸汽提供，该工艺的特点是蒸汽不仅作为干燥作为流化介质，干燥蒸发的蒸汽是不含空气和其他杂质的。

示意图,干燥技术,转管,示意图

硕士学位论文管式干燥技术俄罗斯对低变质程度年轻烟煤的干燥普遍采用以低饱和a）为干燥介质的管式干燥机技术。如图 1-3 所示，其压下用低压蒸汽通过管式干燥器将煤加热至约 100℃，同进入干燥器的空气作为脱水介质，通过除尘器将煤粉循环后排入大气，因此，能耗较高，尾气排放量较大，燥方法。

【参考文献】