提質(zhì)褐煤水分復(fù)吸形態(tài)識別及理化結(jié)構(gòu)耦合影響機制研究.pdf

1、褐煤作為重要的煤炭資源，在中國儲量豐富、價格低廉，同時也有著高水分、低熱值的特點，采用褐煤干燥提質(zhì)技術(shù)可降低褐煤水分并提高熱值，但提質(zhì)后的褐煤會發(fā)生復(fù)吸水，降低提質(zhì)效果。本文正是圍繞褐煤提質(zhì)后復(fù)吸水特性來展開，進行了提質(zhì)褐煤復(fù)吸水全系統(tǒng)的研究，以期為褐煤的干燥提質(zhì)和清潔利用提供一定的理論支持。水熱提質(zhì)和熱解提質(zhì)作為目前兩種極具前景的代表性干燥提質(zhì)技術(shù)，在褐煤提質(zhì)上正得到廣泛的應(yīng)用與研究。本文選取中國云南昭通褐煤為研究對象，進行了水熱（1

2、50~300℃）和熱解（200~500℃）提質(zhì)實驗，考察了不同提質(zhì)過程中煤質(zhì)特性和理化結(jié)構(gòu)變化規(guī)律，并重點研究了復(fù)吸水特性協(xié)同理化結(jié)構(gòu)影響機制，描述了水分等溫吸附過程，對提質(zhì)煤樣復(fù)吸收水分賦存形態(tài)進行了辨識。
　　研究表明：主要親水性含氧官能團–OH和–COOH在提質(zhì)后不斷減少，且水熱提質(zhì)下–OH的脫除更加顯著；煤樣的孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生不可逆地改變，隨著提質(zhì)溫度的提高，比表面積SBET和總孔容積Vtotal在水熱時表現(xiàn)為先增后減，而在熱

3、解時則總體上不斷增加，褐煤膠狀結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了劇烈的收縮和崩塌。
　　在化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)的協(xié)同影響下，隨著水熱和熱解溫度的升高，復(fù)吸水不斷降低。各因素對復(fù)吸水的影響強弱為：[OH+COOH]>SBET>Vtotal。–OH和–COOH的減少、Vtotal的降低以及SBET的增加均能有效削弱復(fù)吸水。在褐煤水分等溫吸附過程中，隨著提質(zhì)溫度的提高，初級吸附和二級吸附均不斷降低；水熱對初級吸附的削弱更明顯，熱解500℃對二級吸附的削弱更顯著。

4、水熱和熱解提質(zhì)的最佳提質(zhì)溫度分別是300℃和500℃，在遏制水分復(fù)吸收方面，水熱較之于熱解提質(zhì)更加具有競爭力。
　　復(fù)吸收水分主要以自由水、毛細水和分子水在提質(zhì)煤樣中賦存。隨著水熱和熱解溫度的升高，煤樣的自由水含量呈現(xiàn)了先略有增加后不斷下降的趨勢，而毛細水和分子水含量則表現(xiàn)為不斷降低。水熱對毛細水和分子水形成的遏制更加有效，在水熱提質(zhì)方式下，水分吸附過程逐漸向以物理吸附為主過渡，而在熱解提質(zhì)后，煤樣物理吸附與化學(xué)吸附的比例基本維持