【摘要】：煤炭資源以其在穩(wěn)定性、規(guī)�；徒�(jīng)濟(jì)性上的優(yōu)勢,一直是我國一次能源供應(yīng)的主體。隨著高品質(zhì)煤炭資源的逐漸枯竭,儲(chǔ)量豐富的褐煤資源日益受到人們的關(guān)注。但是褐煤含水量高,干燥后易復(fù)吸水分,這一特點(diǎn)制約了其大規(guī)模應(yīng)用。因此,須在褐煤利用之前對其進(jìn)行干燥。微波干燥相比于傳統(tǒng)干燥在選擇性、靈活性和快速化等方面存在優(yōu)勢,且微波干燥后褐煤的水分復(fù)吸行為得到一定程度的抑制,因此,褐煤微波干燥提質(zhì)成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)。然而研究者大多對褐煤微波干燥進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,缺少對干燥過程的定量認(rèn)識,少數(shù)對褐煤微波干燥進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,但模型的適用性與準(zhǔn)確度不高,模擬對象與實(shí)際情況偏差較大。為建立對褐煤微波干燥過程的定量認(rèn)識,加深對褐煤微波干燥機(jī)制的理解,優(yōu)化褐煤微波干燥提質(zhì)的操作條件,有必要對其進(jìn)行更深入的研究。本文以寶日希勒褐煤為研究對象,首先研究了操作條件對薄層褐煤微波干燥特性的影響規(guī)律,又對薄層褐煤微波干燥過程進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析。研究發(fā)現(xiàn),增大微波功率和煤樣粒徑,減小煤樣質(zhì)量對于增強(qiáng)薄層褐煤的微波干燥效果有積極的作用;基于Arrhenius公式計(jì)算得到薄層褐煤微波干燥活化能Ea為45.601W/g。然后基于麥克斯韋方程組、能量守恒方程、擴(kuò)散方程,建立描述薄層褐煤微波干燥過程的理論模型,使用COMSOL的射頻模塊、固體傳熱模塊和稀物質(zhì)傳遞模塊對薄層褐煤微波干燥過程進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。研究發(fā)現(xiàn),薄層褐煤電磁場分布不均勻,微波功率越大,由中心向邊緣的場強(qiáng)梯度越大;電磁場分布不均勻?qū)е赂稍锍跗跍囟葓龇植疾痪鶆?微波功率越大,中心區(qū)域過熱越嚴(yán)重。最后研究了微波提質(zhì)對褐煤物理化學(xué)結(jié)構(gòu)及水分復(fù)吸行為的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn),微波提質(zhì)后褐煤的孔隙結(jié)構(gòu)更為致密,含氧官能團(tuán)和脂肪族結(jié)構(gòu)含量下降,煤階提高,水分復(fù)吸行為得到抑制。提高微波功率和處理溫度,提質(zhì)后褐煤結(jié)構(gòu)的上述改變更為明顯,水分復(fù)吸行為進(jìn)一步得到抑制。當(dāng)氣氛中含有水蒸氣時(shí),微波提質(zhì)后褐煤的含氧官能團(tuán)含量更低,水分復(fù)吸量也更低。本文的研究成果對于優(yōu)化褐煤微波干燥提質(zhì)的操作條件,理解褐煤微波干燥的機(jī)制,以及指導(dǎo)褐煤微波干燥裝備的設(shè)計(jì)具有重要意義。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TD849.2
【圖文】：

13.3%6.4%18.3%62%煤石油天然氣其它圖 1-2 我國一次能源組成結(jié)構(gòu)我國煤炭資源已探明總儲(chǔ)量為 15663.1 億噸[6]，圖 1-3 為按照煤化程度劃炭種類。近年來隨著高階煤資源的逐漸枯竭，能源行業(yè)紛紛把目光投向了種低階煤資源，褐煤資源探明儲(chǔ)量節(jié)節(jié)攀升，褐煤年產(chǎn)量大幅提高，以褐為目標(biāo)的能源研究也出現(xiàn)了井噴式發(fā)展。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位畢業(yè)論文應(yīng)的有機(jī)鹽在褐煤中的含量很高。Nishio 等[13]研究了官能團(tuán)之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)水分子吸附量與羧基濃度的量的影響強(qiáng)于其他官能團(tuán)。Man 等[14]對熱空氣干燥和行為進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)隨著熱空氣干燥溫度的提量下降，這是因?yàn)闇囟忍岣�，官能團(tuán)分解加劇，隨著后褐煤的水分復(fù)吸量先增后減，這是因?yàn)楹置旱谋缺砀呦仍龊鬁p，研究者認(rèn)為，孔隙結(jié)構(gòu)對水分復(fù)吸行為等[15]采用紅外光譜分析法研究了煤中氫鍵的分布情況，鍵有關(guān)，氫鍵分為煤水間氫鍵和水水間氫鍵，前者與者與微孔分布有關(guān)。

技術(shù)是基于水的相變原理對褐煤進(jìn)行干燥的，褐煤中的水吸以水蒸汽的形式從褐煤內(nèi)部遷移至外部環(huán)境。式干燥是一種成熟完善的干燥技術(shù)，應(yīng)用最為廣泛，主要技筒結(jié)構(gòu)。按照褐煤與干燥介質(zhì)的接觸方式分為直接接觸式和間式是把褐煤與熱煙氣（或熱空氣、過熱蒸汽等）混合，熱煙面?zhèn)鬟f給褐煤中的水，水受熱變成水蒸氣排出，這種干燥器發(fā)生反應(yīng)，對煙氣的種類和品質(zhì)要求苛刻。間接接觸式是在 1~3 層干燥管，熱煙氣輸送入干燥管而不與干燥筒中的褐煤接接觸式干燥器的問題。這種干燥器可以將褐煤的含水率由熱量傳遞系數(shù)介于 33~37W·m-2·k-1[17]，但是這種干燥器要求內(nèi)[18]。還有一種改進(jìn)的轉(zhuǎn)筒式干燥器，干燥筒通熱煙氣，圍繞列旋轉(zhuǎn)的干燥管，干燥管中是連續(xù)輸送的褐煤，這種干燥器粒徑的適用性更廣。有研究顯示[19]，改進(jìn)型轉(zhuǎn)筒式干燥器的~78W m-2·k-1，干燥所消耗的能量相比于改進(jìn)前下降 20%。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前6條

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 朱潔豐;利用微波能對褐煤干燥提質(zhì)處理的基礎(chǔ)研究[D];浙江大學(xué);2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 胡志博;低階煤極性基團(tuán)的微波調(diào)控實(shí)驗(yàn)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

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本文編號：2793455