褐煤孔结构调变及其对提质煤水分复吸行为影响的研究

发布时间：2017-10-24 06:06

  本文关键词：褐煤孔结构调变及其对提质煤水分复吸行为影响的研究

  更多相关文章： 褐煤 孔结构 含氧官能团 灰分 水分复吸 水分类型

【摘要】：随着一次能源消耗的持续增长,优质煤储量大幅下降,储量相对丰富的低阶煤资源终将构成未来的主体能源。褐煤作为低阶煤,具有开采成本低、化学反应性高等优势,是重要的能源资源。但褐煤的高水分含量导致了其昂贵的运输成本,同时也会造成煤在燃烧中较低的热能利用率。所以,在褐煤大规模利用前,有必要对其脱水提质处理。然而,提质褐煤因其内部发达的孔隙结构和丰富的亲水性基团,导致其容易再次吸收水分。因此探究褐煤内部孔结构和亲水性基团对水分复吸的内在影响,控制提质褐煤的水分复吸作用,对褐煤的高效利用具有重要的指导意义。论文选取内蒙古某地的褐煤作为研究对象。首先对褐煤原煤在不同压力和温度下进行了不同时间的干燥提质处理,考察了干燥提质条件对褐煤中水分的脱除及提质煤水分复吸行为的影响;然后考察了干燥提质过程中,煤样孔结构特性、含氧官能团含量、灰分及水分复吸行为的变化,分析了孔结构、含氧官能团和灰分对干燥提质褐煤平衡含水量的影响;最后考察了提质褐煤复吸水分的类型。研究结果主要包括以下几个方面:(1)干燥提质温度、压力和时间对褐煤中水分的移除均有促进作用。三种外界干燥提质因素对脱除褐煤中水分产生影响效果不同:干燥提质温度对脱除褐煤中水分的作用最明显,压力次之,时间的影响效果最小。(2)在相同复吸条件下,褐煤总孔体积越大,提质煤样的水分复吸量也越大;褐煤中孔体积也有相同的规律;在低温不破坏含氧官能团的前提下,褐煤比表面积越大,提质煤样在低相对湿度下的水分复吸量也越大。褐煤在干燥提质不完全时,干燥提质褐煤中剩余水分越大,其平衡含水量越大。(3)褐煤中的一些无机组分可以看做褐煤中的亲水性基团。在低相对湿度下复吸水分时,干燥提质褐煤中无机组分含量高,水分复吸量大。(4)在低相对湿度下,提质煤样水分复吸量主要和暴露在煤样表面的亲水性基团的量有关;在高相对湿度下,其复吸量主要和褐煤的孔体积有关。(5)在提质煤样吸附水分过程中,水分吸附量随着复吸相对湿度的增加而逐渐增高,且水分随相对湿度变化的吸附及脱附速率曲线可分为3段:降速段、恒速段和升速段。降速段对应的水分吸附类型主要为单层吸附;恒速段对应的水分吸附类型主要为多层吸附;升速段对应的水分吸附类型主要为毛细冷凝。(6)水分复吸相对压力p/p00.1和p/p00.8时,水分复吸量增长较快,水分复吸速率较大,分别发生了单层吸附和毛细冷凝;水分复吸相对压力介于二者之间时,水分复吸量增长较慢,水分复吸速率较小,主要发生的是多层吸附。
【关键词】：褐煤 孔结构 含氧官能团 灰分 水分复吸 水分类型
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD849.2;TQ531
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 符号说明11-12
• 第一章 绪论12-26
• 1.1 研究背景及意义12-13
• 1.1.1 研究背景12
• 1.1.2 研究意义12-13
• 1.2 褐煤干燥提质技术概述13-15
• 1.2.1 蒸发干燥技术13-14
• 1.2.2 非蒸发脱水技术14-15
• 1.3 褐煤中水分赋存类型与煤结构特性15-19
• 1.3.1 褐煤中水分赋存类型15-16
• 1.3.2 褐煤中孔结构的存在形式16-19
• 1.3.3 褐煤中含氧基团的存在形式19
• 1.4 干燥提质对褐煤物理化学性质的影响19-22
• 1.4.1 干燥提质对褐煤水分含量的影响19-20
• 1.4.2 干燥提质对褐煤物理性质的影响20-21
• 1.4.3 干燥提质对褐煤化学性质的影响21-22
• 1.5 褐煤中水分复吸行为22-23
• 1.6 研究目的和内容23-26
• 1.6.1 研究目标23-24
• 1.6.2 研究内容24-26
• 第二章 实验部分26-32
• 2.1 实验煤样的选取与制备26
• 2.2 实验主要仪器26-28
• 2.3 实验主要化学试剂28
• 2.4 实验方法28-30
• 2.4.1 煤样干燥脱水实验28-29
• 2.4.2 脱水褐煤水分复吸类型的测定29-30
• 2.5 样品表征30-32
• 2.5.1 褐煤孔隙结构表征30-31
• 2.5.2 干燥褐煤平衡含水量的测定31-32
• 第三章 干燥条件对褐煤中水分脱除的影响32-38
• 3.1 干燥时间和干燥压力对褐煤脱水率及平衡含水量的影响32-34
• 3.2 干燥温度对褐煤脱水率及平衡含水量的影响34-36
• 3.3 本章小结36-38
• 第四章 褐煤干燥过程中孔结构变化及其与水分复吸的关联38-56
• 4.1 干燥条件对褐煤孔结构的影响38-48
• 4.1.1 干燥时间对褐煤孔结构及水分复吸的影响38-40
• 4.1.2 干燥压力对褐煤孔结构及水分复吸的影响40-43
• 4.1.3 干燥温度对褐煤孔结构及水分复吸的影响43-46
• 4.1.4 褐煤物理表面结构特性46-48
• 4.2 孔结构与水分复吸的关联48-52
• 4.2.1 煤样总孔体积与平衡含水量的关联49-50
• 4.2.2 煤样中孔体积与水分复吸量的关联50-51
• 4.2.3 褐煤微孔体积与平衡含水量的关联51-52
• 4.3 煤样剩余水分与平衡含水量的关联52-53
• 4.4 亲水性基团对水分复吸的影响53-54
• 4.5 本章小结54-56
• 第五章 褐煤中水分存在类型56-64
• 5.1 褐煤等温吸附实验56-57
• 5.2 褐煤等温吸附行为57-59
• 5.3 褐煤中水分类型的划分59-61
• 5.4 本章小结61-64
• 第六章 总结及建议64-66
• 6.1 论文总结64-65
• 6.2 下一步工作建议65-66
• 参考文献66-72
• 致谢72-74
• 攻读学位期间发表的学术论文74

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本文编号：1087389