昭通褐煤的微波干燥特性及其熱解動力學的研究.pdf

1、由于石油和天燃氣的大量消耗，煤炭成為能源短缺問題的有效途徑。隨著高階煤炭的消耗增加，褐煤作為低階煤占世界煤炭儲量的45％，由于其具有低市場價格和低含硫量，已經(jīng)引起廣泛的關注。儲量豐富的褐煤資源的清潔有效利用的方式通常有煤熱解、煤氣化、煤液化和煤燃燒發(fā)電。然而，褐煤的高水分、高灰分和低發(fā)熱量是其清潔有效利用的主要問題，褐煤的干燥是其清潔有效利用的關鍵的最重要一步。褐煤熱解是實現(xiàn)褐煤清潔轉化的重要方式，更是褐煤氣化的前提，對褐煤的氣化、液化

2、和燃燒有著重要的影響。但如何對高水分和低發(fā)熱量的褐煤進行綠色高效干燥和脫灰熱解提質已成為褐煤高效利用的難題。
　　與傳統(tǒng)加熱方式相比，微波加熱具有選擇性加熱、快速加熱和有效節(jié)能等優(yōu)點，已經(jīng)廣泛應用于各個領域。本文以高水分的昭通褐煤為研究對象，一方面，采用微波加熱的方式對其薄層干燥提質特性及干燥過程中產(chǎn)生的廢水水質進行了研究。另一方面，采取非等溫加熱方式研究了加熱速率和灰分對褐煤熱解特性的影響。主要研究內容及結論如下:
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3、1)微波干燥時，微波功率越大，褐煤物料表面溫度升溫速率越大，干燥終溫越高。影響昭通褐煤微波干燥特性的基本因素有微波功率、褐煤質量和褐煤初始水分。利用紅外光譜分峰擬合的方法對褐煤的含氧官能團區(qū)域進行分峰擬合，其OH和C=O、COO-和COOH的含量隨微波功率的增大而減少。其干燥過程中產(chǎn)生的廢水的COD和pH隨微波功率的增大而先減小后增大，微波功率為700W時的最小COD為99.89mg O2L-1，這表明此功率條件下的褐煤微波干燥提質是環(huán)

4、境友好的。對此功率下的廢水中的有機物進行GC-MS分析，按官能團分類有機物的相對含量，其大小分別為:脂肪烴＞芳香烴＞酚和醇＞酸類＞酯類＞酮類＞醚類。
　　(2)褐煤焦和NaNO3作為微波吸收劑與褐煤均勻混合，進行微波干燥，增強對微波的吸收能力。隨著褐煤焦與褐煤質量比和NaNO3質量分數(shù)的增大，褐煤的最大干燥速率和水分有效擴散系數(shù)增大，褐煤內在水擴散至褐煤表面的速率加快，從而縮短干燥時間。Page模型最適合描述褐煤焦對褐煤微波干燥的

5、影響行為，Henderson and Pabis模型最適合描述NaNO3對褐煤微波干燥的影響行為，均具有較大的R2和較小的RSS和x2。隨著褐煤焦與褐煤質量比和NaNO3的質量分數(shù)的增加，干燥速率常數(shù)隨之增大。利用修改Arrhenius方程分別計算褐煤焦與褐煤質量比為0.25∶5和NaNO3的質量分數(shù)為5.0％的不同微波功率的表觀活化能，數(shù)值分別為579.44W/g和286.87W/g。添加褐煤焦和NaNO3到褐煤中后，能提高褐煤物料表

6、面溫度的升溫速率，褐煤物料的表面溫度上升，表現(xiàn)為兩段升溫方式。水分脫除的每單位電能消耗隨著褐煤焦與褐煤質量比和NaNO3質量分數(shù)的增大而減小，褐煤微波干燥系統(tǒng)的有效能量隨著褐煤焦與褐煤質量比和NaNO3質量分數(shù)的增大而減小。因此，微波吸收劑褐煤焦和NaNO3在微波干燥中起到催化劑和節(jié)能降耗的作用。
　　(3)對昭通褐煤進行酸處理脫灰處理，褐煤的COOH濃度隨酸洗時間的增大而增大，羥基濃度隨脫灰時間的增大而減小，礦物質吸收峰強度隨脫