低阶煤极性基团的微波调控实验研究

发布时间：2020-04-30 14:25

【摘要】：低阶煤由于其具有极高的内部水分,不但使其具有较低的燃烧效率、较高的运输成本,而且还增加了其燃烧利用过程中的CO2排放。然而干燥后的低阶煤具有极强的水分复吸能力和较高自燃倾向,因此仅仅依靠简单的干燥脱水工艺,难以彻底解决低阶煤现有的应用困境。含氧极性官能团是低阶煤水分复吸的一级位点和氧化自燃过程中氧分子的化学吸附位点,因此有望通过降低煤样中含氧极性官能团的含量,解决低阶煤高水分复吸能力和高自燃倾向所造成应用困境。微波可以选择性的作用于进行分子或基团,使之吸收大量能量从而蒸发或分解。已有研究表明,在微波辐照条件下低阶煤中的含氧极性官能团可以有效的分解,从而降低低阶煤的水分复吸及自燃倾向。然而,对于微波辐照条件下低阶煤中含氧极性官能团的脱除机理,很少有研究者进行专门的实验研究。本课题首先针对性的设计了微波提质低阶煤特性实验,实现了对微波功率、作用时间、反应温度等影响因素的相互剥离,分别单独研究了其对极性基团脱除规律的影响。研究表明,微波的制热效应对极性基团的脱除具有重要影响,随着反应温度的升高低阶煤中的极性基团含量大幅降低。此外还发现在微波条件下极性基团的脱除受反应热力学控制,在相同反应温度条件下,延长反应时间难以达到提高脱除效果的目的。并首次在研究中证实,微波功率确实可以作为一种单一的影响条件直接影响极性基团的脱除效果,在相同反应温度条件下,随着微波功率的提高低阶煤中稳定性较差的羧基官能团分解量逐渐升高。在此基础上,通过对比相同升温过程条件下常规/微波调控效果以及近常温条件下微波调控实验,探索了微波调控极性基团的作用机理。结果表明,相同升温过程条件下,微波调控方式相较于常规加热调控方式对于低阶煤中的含氧极性官能团具有更好的脱除效果,其作用原理可以归结为微波对极性基团的选择性加热效应或微波的非热效应(不经过电磁能向热能的转换而直接由高频电磁场作用导致的作用效果);通过近常温条件下的微波调控实验,发现在极低的反应温度条件下,微波辐照对于低阶煤中的含氧极性官能团同样具有一定的脱除效果,并且随着微波功率、辐照时间的增加极性基团的脱除量逐渐增加。在本论文中率先通过实验研究的方法证实,微波辐照对于低阶煤中含氧极性官能团的脱除具有非热效应。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ531

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本文编号：2645859