水热提质对褐煤产物分布和物化结构的影响及提质煤水分复吸行为

发布时间：2017-12-09 02:03

  本文关键词：水热提质对褐煤产物分布和物化结构的影响及提质煤水分复吸行为

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【摘要】：近年来,随优质煤的不断消耗,其资源储量越来越少,褐煤逐渐引起人们的注意。我国褐煤资源储量丰富,但其水含量高,导致热值低、运输费用高等问题,因而在大规模利用褐煤之前需对其进行脱水提质。褐煤的水热提质是一种有前景的干燥技术,该方法主要将褐煤中水分以液态的形式脱除,节省了蒸发潜热。因此本文采用水热提质对褐煤进行处理,探究水热提质对褐煤产物分布和物化结构特性的影响,并分析提质煤的水分复吸行为。本文选取内蒙褐煤和云南褐煤为研究对象,在不同温度、初始压力和气氛下对其进行水热提质。首先,考察不同条件水热提质过程中固、液、气三相产物的分布,探讨元素碳、氢、氧、氮和硫在固、液、气三相中的迁移情况;然后,考察不同条件下提质煤物化结构特性的变化,分析提质条件对褐煤含氧官能团和孔结构的影响;最后,考察不同程度提质煤再吸附水分的行为差异,研究提质煤吸附水分的主要机理及其影响因素。主要研究结果如下:(1)水热提质过程中,提质温度对固、液、气三相产物分布的影响较初始压力和气氛显著。温度的升高可使褐煤剧烈分解,减少提质褐煤内在水分含量、挥发分、O/C和H/C原子比,提高褐煤煤阶。(2)褐煤在水热提质过程中会产生CO_2和CO等气体,释放到气相中,且随温度升高而增多;褐煤中有机物和部分矿物质会分解浸出至液相中,因而褐煤经水热提质后固相中元素C和O转移到了气相和液相中,H和S主要转移到了液相中,而N主要转移到气相中。(3)内蒙褐煤孔体积和比表面积随提质温度的升高,先增大后减小,云南褐煤孔体积和比表面积随提质温度升高而降低,这与大孔和中孔的发展与坍塌有关。初始压力和气氛对孔结构影响较小。(4)在水热提质过程中,褐煤中羧基和酚羟基分别在200°C和230°C后开始大量分解,温度越高脱除率越大,羧基和酚羟基可脱除60%以上。初始压力对褐煤中含氧官能团的脱除具有促进作用,在氮气气氛下随初始压力的增大,羧基和酚羟基的脱除率可增大约15%。二氧化碳气氛加入后,羧基含量增多。(5)水热提质对褐煤平衡含水量影响显著。在同一相对湿度下,内蒙褐煤平衡含水量随提质温度的升高呈先增大后减小的趋势,随初始压力的升高而降低;云南褐煤平衡含水量随提质温度的升高而降低。这主要与提质褐煤中含氧官能团和孔结构的变化有关。(6)在低相对湿度下,水分复吸主要为单层吸附,主要控制因素为第一类吸附位点含氧官能团;在高相对湿度下,水分复吸主要为多层吸附和毛细冷凝,主要控制因素为水分子之间的分子作用力,孔结构为储存水的空间,因而孔结构对其影响较大。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TD849.2

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本文编号：1268648