提质低阶煤理化特性的变化对其可磨性作用机理的研究

发布时间：2021-04-30 03:00

　　基于我国的能源现状,对低阶煤进行资源化利用势在必行。热解具有设备简单,煤种适应性广,产物丰富等特点,是最适合我国的低阶煤分级转化路径。不过在其推广中,面临着热解半焦的大规模利用问题。对其最可行的利用方式是直接燃烧,这就面临一个对热解固体产物进行粉碎,以使之适应煤粉炉所需粒径的过程。物料的破碎过程受其本身可磨性的直接影响。因此本文对低阶煤在提质,尤其是热解过程中可磨性的变化特征进行了考察,并通过多种检测和分析手段,研究了低阶煤内部理化特性的变化对其可磨性的作用机理。首先考察了脱水对可磨性影响的作用机理。选取一种高含水褐煤,在不同脱水速率下进行脱水实验。分析其可磨性的变化规律,发现脱水速率越大,可磨性的改善越显著。通过对其微观结构的分析,指出脱水过程对煤体孔隙结构的破坏,是改善可磨性的根本原因。结合分形工具对实验样品的孔隙结构进一步分析发现,大孔的占比和孔隙的分形维数与脱水煤样的可磨性之间有良好的线性相关性。在研究热解温度对低阶煤可磨性的影响之前,需要先通过热解的动力学过程了解低阶煤在热解过程中经历的大致变化。双高斯分布式活化能模型（2G-DAEM）对多种低阶煤的热解过程具有良好的拟合效果... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：154 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 我国的能源现状
        1.1.2 低阶煤的特点
    1.2 低阶煤的分级转化技术
        1.2.1 褐煤的脱水提质技术
        1.2.2 基于气化的分级转化技术
        1.2.3 基于热解的分级转化技术
        1.2.4 不同技术路线的比较及讨论
    1.3 热解固体产物的结构变化
        1.3.1 煤的热解过程
        1.3.2 化学结构的变化
        1.3.3 物理结构的变化
    1.4 提质煤的可磨性及其影响因素
        1.4.1 研究提质煤可磨性的意义
        1.4.2 影响因素
    1.5 本文研究的目的及内容
        1.5.1 研究目的
        1.5.2 研究内容
2 脱水提高褐煤可磨性的作用机理
    2.1 引言
    2.2. 实验部分
        2.2.1 实验煤样制备
        2.2.2 加热干燥实验
        2.2.3 可磨性实验
        2.2.4 扫描电镜及压汞实验
        2.2.5 分形维数计算模型
    2.3 重复性分析
    2.4 SEM结果分析
    2.5 可磨性分析
    2.6 孔隙特征与可磨性的关系
        2.6.1 孔隙的分布规律与可磨性的关联
        2.6.2 孔隙的分形特征与可磨性的关联
    2.7 本章小结
3 低阶煤热解的分布式活化能模型
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验煤样制备
        3.2.2 FTIR实验
        3.2.3 TG实验
        3.2.4 双高斯分布式热解动力学模型
    3.3 TG-DTG结果分析
    3.4 FTIR结果分析
    3.5 2G-DAEM模型的拟合结果
    3.6 结合化学结构的活化能分布分析
    3.7 本章小结
4 塑性阶段对低阶煤热解产物可磨性的影响
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验煤样制备
        4.2.2 热解及干燥实验
        4.2.3 可磨性实验
        4.2.4 SEM、MIP与TG实验
        4.2.5 X射线衍射与氮吸附实验
        4.2.6 氮吸附实验
        4.2.7 气相色谱实验
    4.3 破碎实验重复性分析
    4.4 可磨性分析
    4.5 TG结果分析
    4.6 轻质挥发分反应
    4.7 内部形貌及孔隙结构分析
        4.7.1 形貌的SEM分析
        4.7.2 孔隙结构及其分形特征
    4.8 碳微晶结构的分析
    4.9 本章小结
5 低阶煤热解产物可磨性随温度变化的规律
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 样品制备
        5.2.2 热解实验
        5.2.3 可磨性实验
        5.2.4 检测手段
    5.3 重复性实验
    5.4 可磨性分析
    5.5 化学结构及反应过程分析
        5.5.1 静态化学结构分析
        5.5.2 TG实验的分析
        5.5.3 GC实验分析
    5.6 孔隙结构的分析
    5.7 碳微晶结构的分析与表征可磨性变化的指标
    5.8 褐煤高温热解产物的可磨性
    5.9 本章小结
6 热解半焦与煤混磨的粉碎特征的分形研究
    6.1 引言
    6.2 实验部分
        6.2.1 破碎实验
        6.2.2 粒度分布的测量
    6.3 粒度分布分析
        6.3.1 水分对褐煤粒度的影响
        6.3.2 原煤与半焦混磨的粒度分布特征
    6.4 粒度分布的分形特征与内在破碎机理
        6.4.1 分形维数与破碎能耗模型
        6.4.2 粒度分布的单一分形分析
        6.4.3 粒度分布的多段式分形分析
    6.5 本章小结
7 全文总结与展望
    7.1 全文总结
    7.2 主要创新点
    7.3 工作展望
参考文献
附录1
作者简介



本文编号：3168709