燃烧过程中煤焦表面孔隙结构变化规律的实验研究

论文摘要

随着世界能源短缺和环境恶化加剧,人们越来越关注对煤的有效利用的研究。对煤焦表面结构及其在燃烧过程中变化的准确描述是煤研究的基础。煤焦表面结构变化的有效表征方式是表面孔径分布和孔洞比表面积,其对煤的气化、液化、焦化及煤的燃烬率均有显著的影响。但鉴于煤表面结构的复杂性,以及过去测量水平、数学描述方法和计算能力的限制,人们对煤焦表面在燃烧过程中的变化只能进行表观描述或定性分析。本课题研究燃烧过程中煤焦表面孔径分布情况。本文具体的研究内容包括以下几点:首先,总结了煤焦表面结构测试技术及发展现状,包括目前对燃烧过程中煤焦表面结构变化的认识以及表面结构测试技术,讨论了煤焦表面结构的描述方法,以及扫描电镜方法的应用和研究现状。其次,对孔径分布做了一定的研究,运用MATLAB软件强大的图像处理功能,结合Photoshop,编译出处理SEM图像并且计算孔径分布的程序。用此程序对SEM图像进行分析,可以获知煤焦表面结构信息,对其进行分析,可得到如以像素点表示的孔洞数量面积S、孔洞尺度r,通过像素与实际尺寸转换的方法,将其转换为实际尺寸表示的孔洞尺度R和孔洞个数N的关系,根据孔径分类计算中孔及大孔的平均孔径及其个数,为研究煤焦表面其它特性做好铺垫。最后,对燃烧过程中煤焦表面结构的变化规律进行探讨,主要通过控制燃烧温度,燃烧时间来研究煤焦表面不同平均孔径分布的变化规律,并研究了粒径,煤种,是否酸洗脱灰等因素对煤焦燃烧时表面结构的影响,得出一系列实验结论。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 世界能源现状与发展趋势
• 1.1.2 中国能源发展现状
• 1.2 国内外研究现状及动态
• 1.3 本文的主要研究内容及方法
• 第2章 煤焦表面结构及其测试方法
• 2.1 燃烧过程中煤焦表面结构描述方法
• 2.1.1 单孔模型
• 2.1.2 随机孔模型
• 2.1.3 网状孔模型
• 2.1.4 树状孔模型
• 2.1.5 无形孔模型
• 2.2 煤焦表面结构测试技术及发展现状
• 2.2.1 目前对燃烧过程中煤焦表面结构变化的认识
• 2.2.2 表面结构测试技术
• 2.3 本章小结
• 第3章 基于SEM图像的MATLAB处理方法
• 3.1 扫描电镜方法的应用和研究现状
• 3.2 SEM在煤和煤焦研究中的应用
• 3.3 MATLAB的应用
• 3.3.1 MATLAB简介
• 3.3.2 数字图像技术
• 3.3.3 MATLAB在数字图像处理中的应用
• 3.4 煤焦SEM图像的的的处理
• 3.5 本章小结
• 第4章 煤焦燃烧实验
• 4.1 实验目的和意义
• 4.2 实验方案的确定
• 4.2.1 原煤的采集与预处理
• 4.2.2 酸洗方案的确定
• 4.2.3 煤焦样品制备
• 4.3 SEM图像采集
• 4.3.1 扫描电镜样品预处理
• 4.3.2 采集SEM图像
• 4.4 本章小结
• 第5章 燃烧过程中煤焦表面特性的研究
• 5.1 SEM图像处理及分析
• 5.2 煤焦表面孔径分布
• 5.3 本章小结
• 第6章 燃烧过程中煤焦表面结构变化规律的研究
• 6.1 孔径分类
• 6.2 煤焦表面孔径分布的变化规律
• 6.2.1 燃烧时间对煤焦表面变化的影响
• 6.2.2 燃烧温度对煤焦表面变化的影响
• 6.2.3 煤种对煤焦表面变化的影响
• 6.2.4 粒径对煤焦表面变化的影响
• 6.2.5 酸洗对煤焦表面变化的影响
• 6.3 本章小结
• 第7章 结论与建议
• 7.1 主要研究结论
• 7.2 进一步的工作建议
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果