提質(zhì)褐煤復(fù)吸水分主要影響因素的解析及其動(dòng)力學(xué)分析.pdf

1、隨著一次能源消耗的持續(xù)增長(zhǎng)，優(yōu)質(zhì)煤儲(chǔ)量大幅下降。低品質(zhì)煤，尤其是相對(duì)豐富的褐煤資源的大規(guī)模開發(fā)利用可在較大程度上減輕我國(guó)能源資源短缺和環(huán)境污染的壓力。褐煤高水分含量導(dǎo)致其運(yùn)輸成本較高、轉(zhuǎn)化效率較低，在很大程度上限制了褐煤大規(guī)模利用的范圍。為了使褐煤利用效率最大化，必須對(duì)其進(jìn)行提質(zhì)預(yù)處理。而提質(zhì)褐煤具有的發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)及豐富的親水性含氧官能團(tuán)使其表面活性較高、極易復(fù)吸水分，因此有必要探究褐煤孔結(jié)構(gòu)與含氧官能團(tuán)對(duì)提質(zhì)褐煤水分復(fù)吸影響的內(nèi)在機(jī)

2、制，以使提質(zhì)煤儲(chǔ)存過程中能夠保持表面穩(wěn)定，這對(duì)于褐煤提質(zhì)具有重要指導(dǎo)意義。
　　論文選取內(nèi)蒙古錫盟褐煤作為研究對(duì)象，首先對(duì)褐煤原煤進(jìn)行了不同程度的干燥提質(zhì)，詳細(xì)考察了不同提質(zhì)煤樣的孔結(jié)構(gòu)特性、含氧官能團(tuán)含量及水分復(fù)吸行為，分析了孔結(jié)構(gòu)及含氧官能團(tuán)對(duì)提質(zhì)褐煤平衡含水量的影響;考察了水蒸氣在煤樣上的等溫吸附行為及吸附動(dòng)力學(xué)，初步探究了水蒸氣在提質(zhì)煤上的吸附機(jī)理。所得結(jié)果主要包括以下幾個(gè)方面:
　　(1)褐煤在熱處理過程中的孔結(jié)構(gòu)

3、變化主要由大孔和中孔結(jié)構(gòu)的收縮與坍塌引起，孔結(jié)構(gòu)的這種變化導(dǎo)致了提質(zhì)褐煤親水性下降?？捉Y(jié)構(gòu)的持水能力隨干燥溫度的升高而降低，且干燥溫度高于280℃制得的提質(zhì)煤中孔結(jié)構(gòu)對(duì)平衡含水量的貢獻(xiàn)相對(duì)較大。
　　(2)提質(zhì)煤與原煤中含氧官能團(tuán)含量大小順序一致，均為酚羥基＞羰基＞羧基＞甲氧基。熱處理過程中，甲氧基和羧基在160℃左右發(fā)生分解，羰基約在200℃開始分解，酚羥基較穩(wěn)定，280℃分解顯著。不同含氧官能團(tuán)的持水能力不同，親水性順序?yàn)轸然?/p>

4、＞酚羥基＞羰基＞甲氧基;而同一種含氧官能團(tuán)在不同程度提質(zhì)煤中的持水能力也不相同，羧基的持水能力隨干燥溫度的升高顯著下降，而甲氧基和羰基的持水能力隨干燥溫度的升高緩慢降低。干燥溫度低于280℃制得的提質(zhì)煤中含氧官能團(tuán)對(duì)平衡含水量的貢獻(xiàn)相對(duì)較大。
　　(3)水分在褐煤表面的吸附曲線屬于第Ⅱ類吸附等溫線，可用修正的BET模型進(jìn)行描述。由修正BET模型計(jì)算所得提質(zhì)褐煤對(duì)水分的單層飽和吸附量及第一類吸附熱的值與煤中含氧官能團(tuán)含量相關(guān)，含氧官

5、能團(tuán)含量越高，單層飽和吸附量及第一類吸附熱的值越大。第二類吸附熱的值與水蒸氣的液化潛熱接近。
　　(4)在水分復(fù)吸過程中，吸附溫度對(duì)擴(kuò)散系數(shù)影響顯著，相對(duì)濕度對(duì)擴(kuò)散系數(shù)無(wú)明顯作用，提質(zhì)煤最可幾孔徑與擴(kuò)散系數(shù)之間呈正相關(guān);提質(zhì)褐煤吸附水分的速率常數(shù)在整個(gè)吸附過程中均隨吸附溫度的升高而增大，隨相對(duì)濕度及煤樣干燥程度的增加有所下降。
　　(5)相對(duì)濕度為0.75時(shí)，120℃與240℃條件下分別干燥60 min的煤樣對(duì)水分吸附的活化