典型褐煤热气流及微波干燥提质特性研究

论文摘要

煤炭是当今世界使用最广泛的化石能源之一，但作为非再生能源，大量的使用导致了优质煤炭的日益紧缺。人们逐渐将目光投向了被归为劣质煤类的褐煤。褐煤储量占到了全球煤炭资源的40%，在我国褐煤的储量也较为可观。但褐煤的高水分、易自燃和热值低的缺点影响了褐煤的有效利用。褐煤通过提质可显著降低水分从而提高电厂锅炉效率，同时煤的发热量大幅度的提高可增强炉内燃烧特性。本文以国内几种典型褐煤为对象，研究了热气流和微波方法下的提质特性。首先，基于国家标准在相关设备上对五种褐煤的工业分析参数进行手动测定，并与工业分析仪测量结果进行对比，比较发现手动测量方法相对于工业分析仪测量结果水分和灰分的误差分别在1.165%、1.369%之内，是可接受的。而挥发分的测量结果经过校正处理，其误差在1.1%以内。随后利用经验公式对五种褐煤发热量进行计算，并与热量分析仪的测量结果对比，确定出最佳发热量计算经验公式。其次，在固定床热气流提质装置上开展一系列提质因素及机理研究。研究表明，水分脱除量和发热量随时间的延长而增大，在48min增大的最快；随热空气温度升高而增大，在150℃左右增加的相对较快；随热空气流量增大而增大，1000ml/min下增加的最快；随煤样粒度减小而增大。分析发现提质过程主要是水分的脱除导致发热量增加，挥发分析出对发热量的影响很小。提质过程中非水蒸气的气体释放主要是CO2、CO和CH4，以CH4的量最大。通过对特定工况下的提质煤样的物理化学结构进行分析，表明提质前后煤样的表面形态和孔隙结构均有不同程度的改变。最后，在微波提质装置上开展褐煤提质探索性研究。表明微波提质基本是水分脱除的过程，提质过程中挥发分没有变化。除水率和发热量随功率的增大而增大，在较短的提质时间24min内增大更快；随质量的减小而增大，质量小于9g变化速率减小；空气流量和粒径对除水率几乎没有影响。对特定工况下提质后煤样同样进行煤质和物理特性的分析，表明提质后发热量显著提高，对煤样的表面形态的影响较小，对孔隙结构的影响小于热气流提质。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 褐煤资源概况
• 1.2 褐煤提质方法
• 1.3 干燥脱水提质研究进展
• 1.4 本论文的研究内容和方法
• 2 煤质特性检测及分析
• 2.1 引言
• 2.2 工业分析的标准测量方法
• 2.3 煤样的制备及煤质特性
• 2.4 煤质特性手动测量
• 2.5 煤低位发热量的计算
• 2.6 本章小结
• 3 褐煤热气流提质实验研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验准备
• 3.3 单因素实验
• 3.4 褐煤干燥提质机理
• 3.5 热气流提质前后表面形貌变化和扫描电镜研究
• 3.6 热空气提质对褐煤孔隙结构影响的研究
• 3.7 本章小结
• 4 褐煤微波提质特性研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验准备
• 4.3 单因素实验
• 4.4 双因素实验
• 4.5 提质前后表面形貌变化和扫描电镜研究
• 4.6 微波提质对孔隙结构影响的研究
• 4.7 本章小结
• 5 全文总结与建议
• 5.1 全文总结
• 5.2 进一步工作及建议
• 致谢
• 参考文献