【摘 要】
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中国褐煤资源储量丰富,价格低廉,但褐煤具有水分高、热值低、燃烧效率低、易自燃的特点,不利于储存和远距离运输。褐煤提质预处理已成为国内外研究的热点,热解提质即其中的一
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中国褐煤资源储量丰富,价格低廉,但褐煤具有水分高、热值低、燃烧效率低、易自燃的特点,不利于储存和远距离运输。褐煤提质预处理已成为国内外研究的热点,热解提质即其中的一种简单可靠的处理方式。由于褐煤是一种类似胶质体的多孔性物质,提质煤表面存在大量的孔洞和缝隙,在潮湿的环境中会再次吸水,即产生复吸水现象。研究提质煤的复吸水机理并寻求降低复吸水率的途径,对改善提质煤品质、提高褐煤的利用效率有重要意义。本文选取收到基水分为52.3%的云南昭通褐煤为研究对象,进行低温热提质(提质温度为200-500℃),提质前分别使用三种方式对原煤进行预处理,以期达到降低提质煤复吸水率的目的。从物理结构角度使用沥青负载处理,从化学结构角度分别使用盐酸、硼氢化钠预处理。实验采用傅里叶转换红外光谱(FTIR)分析了提质过程中煤表面含氧官能团OH和C=O相对含量的变化,采用氮气等温吸附法和扫描式电子显微镜(SEM)分析了提质煤的孔隙结构和表面形貌特征变化。使用恒温恒湿箱测试了提质煤的复吸水特性,使用TG-DTG系统分析了提质煤样的燃烧特性。研究表明:1)随着提质温度的升高,褐煤中的含氧官能团C=O和OH含量逐渐减少,提质煤的孔容积和比表面积逐渐增大,平均孔径逐渐减小;提质煤的复吸水率和自燃倾向都逐渐降低;2)盐酸预处理提高了提质煤的发热量,降低了提质煤中的OH含量,显著降低了提质煤的复吸水率,降低了自燃倾向和反应活性、提高了燃烧剧烈程度和燃尽性能;3)硼氢化钠预处理抑制了挥发分的析出,降低了提质煤的发热量;抑制了微孔的生成和发展,对降低复吸水率的作用较小,提高了褐煤的自燃倾向,降低了燃尽性能、燃烧反应活性和燃烧剧烈程度;4)沥青负载处理抑制了微孔的生成,降低了提质煤的比表面积,沥青对提质煤的复吸水特性表现在极性影响和负载影响两个方面,在200-300℃提质时,沥青浓度高于5wt%时才能降低复吸水率,在400-500℃时,提质煤的复吸水率随沥青浓度的升高而降低,沥青负载处理对提质煤燃烧特性的影响取决于热解温度区间。
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