本文關(guān)鍵詞：褐煤微波干燥及水分遷移特性試驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：我國褐煤資源豐富,但其高水分、高揮發(fā)分、低熱值、易自燃等特點,使得褐煤直接利用效率低、經(jīng)濟性差,需對褐煤進行提質(zhì)后利用。褐煤眾多利用途徑中,脫水是提質(zhì)第一步。傳統(tǒng)的干燥工藝,通常采用熱風或蒸汽進行,但加熱速度慢、工藝復(fù)雜、環(huán)保處理難。由于微波干燥具有選擇性、穿透性、高效性和即時性等優(yōu)點,結(jié)合水分作為極性分子是強吸波介質(zhì),本文以中國內(nèi)蒙古東部的典型褐煤為研究對象,采用微波的介電加熱技術(shù)探索褐煤干燥的特性,通過試驗揭示褐煤微波干燥過程中水分的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律,并提出提高褐煤微波干燥安全性的措施。通過開展褐煤微波干燥的研究,希望對褐煤微波干燥技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論參考。首先,本文進行了不同影響因素(微波功率、煤樣粒徑、煤種、煤樣余溫、抽濕方式)下的褐煤微波干燥特性試驗,考察褐煤微波脫水機理。結(jié)果表明,褐煤微波干燥過程分為三段：恒重段、快速失重段、慢速失重段,其中快速失重段和慢速失重段劃分以臨界含水率為界；并給出“飽和功率”這一概念,定義為某-粒徑的一定質(zhì)量煤樣在微波干燥下的最佳功率,大于或小于飽和功率均使臨界含水率增大,干燥程度降低；煤樣粒徑對干燥效果的影響與傳統(tǒng)干燥不同：三種粒徑煤樣臨界含水率依次為粉煤(小于0.2mm)塊煤(8～12mm)粒煤(1～4mmm),相應(yīng)的干燥效果依次為粉煤塊煤粒煤；在不同煤質(zhì)研究中發(fā)現(xiàn)煤樣含水率是導(dǎo)致不同煤樣升溫和失重不同的最主要因素,含水率越高升溫、失重越快,而煤質(zhì)則決定了煤樣的干燥程度；微波干燥后的余熱,可以使煤樣含水率繼續(xù)降低1-2個百分點,其中煤樣表面溫度在60℃以上時的余熱,對降低煤樣含水率較為明顯；對干燥系統(tǒng)中抽濕設(shè)備進行簡單模擬,發(fā)現(xiàn)抽濕速率越大,煤樣溫度越高,著火風險提高,需對抽濕速率嚴格要求；通過對干燥過程中煤樣內(nèi)外水的分析,發(fā)現(xiàn)相比常規(guī)干燥微波干燥脫除內(nèi)水具有一定效果,且兩種干燥方式均是在煤樣自由水大部分脫除后,內(nèi)水才開始大量脫除。通過對干燥后煤樣物化性質(zhì)的分析,發(fā)現(xiàn)經(jīng)過微波照射的煤樣熱值提升,且當含水率每降低1個百分點,熱值增加約60-65kcal/kg;干燥后煤樣中的羥基和羧基含量及氧含量均呈下降趨勢,表明微波照射可以使煤階提升；干燥后煤樣孔隙發(fā)生變化,總孔容和總比表面積先減小后增大,而褐煤的微孔孔容和微孔比表面積則是先增大后減小。干燥后褐煤的回吸試驗表明,微波干燥并不能很好的抑制煤樣回吸,不同粒徑煤樣干燥到相同含水率時,粒徑越小回吸越明顯。微波干燥后褐煤的燃點比常規(guī)干燥法燃點高約60C,微波干燥后自燃和燃燒的傾向稍低,體現(xiàn)微波干燥獨特性。為降低褐煤干燥過程中的著火風險,通過調(diào)節(jié)微波功率分配方式、煤樣溫度、氣氛氧含量等手段探尋抑制煤樣著火的方法,結(jié)果表明：微波間歇加熱方式可使煤樣溫度維持在70℃～90℃之間,且干燥過程更具安全性；控制煤樣表面溫度90℃、降低氧氣濃度可以有效降低著火風險,并能使煤樣達到深度干燥。最后,本文對塊狀褐煤內(nèi)部水分脫除形態(tài)進行了研究,結(jié)合煤樣內(nèi)部不同位置含水率和溫度的對比分析,發(fā)現(xiàn)由于微波干燥過程中煤樣內(nèi)部壓力升高,在“泵’效應(yīng)的作用下,煤樣中的部分水分以液態(tài)或氣態(tài)形式從煤樣內(nèi)部快速排出,且數(shù)量可觀的液態(tài)水聚集或噴離褐煤外表面,這些發(fā)現(xiàn)為通過非蒸發(fā)方式收集這些液體水分提供了可能,從而減少水分汽化的能耗,進而提高微波整體干燥效率。鑒于此,對于微波干燥來說,可直接采用較大粒徑的塊狀煤樣,不但可以有效降低破碎過程的能耗,而且也有望獲得較好的干燥效果,以體現(xiàn)微波干燥的優(yōu)越性。
【關(guān)鍵詞】：微波 褐煤 干燥
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TD849.2
【目錄】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-13
• 第1章 緒論13-29
• 1.1 研究背景13-14
• 1.2 褐煤利用方式14-17
• 1.3 褐煤脫水工藝簡介17-25
• 1.3.1 蒸發(fā)脫水17-22
• 1.3.2 非蒸發(fā)脫水22-23
• 1.3.3 微波干燥23-25
• 1.4 褐煤微波干燥研究進展25-27
• 1.5 本文研究內(nèi)容27-29
• 第2章 褐煤微波干燥特性試驗研究29-55
• 2.1 引言29
• 2.2 試驗系統(tǒng)與設(shè)計29-32
• 2.2.1 微波干燥試驗系統(tǒng)29-30
• 2.2.2 試驗步驟30-31
• 2.2.3 試驗煤樣31-32
• 2.3 褐煤微波干燥的影響因素研究32-42
• 2.3.1 微波功率的影響32-36
• 2.3.2 煤樣粒徑的影響36-38
• 2.3.3 煤質(zhì)的影響38-40
• 2.3.4 物料余溫的影響40-41
• 2.3.5 抽濕的影響41-42
• 2.4 褐煤微波干燥提質(zhì)效果42-52
• 2.4.1 干燥樣品的熱值分析43-44
• 2.4.2 含氧官能團變化44-45
• 2.4.3 孔隙結(jié)構(gòu)變化45-49
• 2.4.4 微波干燥和常規(guī)干燥脫除內(nèi)外水比較49-50
• 2.4.5 微波干燥褐煤回吸特性50-52
• 2.5 本章小結(jié)52-55
• 第3章 褐煤微波干燥著火特性55-67
• 3.1 不同功率大小的影響55-57
• 3.2 不同功率組合方式的影響57-59
• 3.3 微波間歇加熱的影響59-61
• 3.4 煤樣終溫的影響61-62
• 3.5 氧含量的影響62-63
• 3.6 微波干燥與常規(guī)干燥煤樣燃點比較63-65
• 3.7 本章小結(jié)65-67
• 第4章 微波干燥褐煤水分遷移特性試驗研究67-77
• 4.1 試驗設(shè)計67-69
• 4.2 脫水過程中煤樣表面處水分析出情況69-72
• 4.3 脫水過程中煤樣內(nèi)部含水率和溫度變化72-75
• 4.4 本章小結(jié)75-77
• 第5章 結(jié)論與展望77-81
• 5.1 結(jié)論77-79
• 5.2 展望與不足79-81
• 參考文獻81-89
• 致謝89-91
• 攻讀碩士學位期間的主要成果91-93
• 附件93

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