昭通褐煤的微波干燥特性及其熱解動(dòng)力學(xué)的研究.pdf

1、由于石油和天燃?xì)獾拇罅肯模禾砍蔀槟茉炊倘眴?wèn)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?jī)?chǔ)量的45％，由于其具有低市場(chǎng)價(jià)格和低含硫量，已經(jīng)引起廣泛的關(guān)注。儲(chǔ)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(wèn)題，褐煤的干燥是其清潔有效利用的關(guān)鍵的最重要一步。褐煤熱解是實(shí)現(xiàn)褐煤清潔轉(zhuǎn)化的重要方式，更是褐煤氣化的前提，對(duì)褐煤的氣化、液化

2、和燃燒有著重要的影響。但如何對(duì)高水分和低發(fā)熱量的褐煤進(jìn)行綠色高效干燥和脫灰熱解提質(zhì)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(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。本文以高水分的昭通褐煤為研究對(duì)象，一方面，采用微波加熱的方式對(duì)其薄層干燥提質(zhì)特性及干燥過(guò)程中產(chǎn)生的廢水水質(zhì)進(jìn)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(duì)褐煤熱解特性的影響。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下:
　　(

3、1)微波干燥時(shí)，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(zhì)量和褐煤初始水分。利用紅外光譜分峰擬合的方法對(duì)褐煤的含氧官能團(tuán)區(qū)域進(jìn)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(guò)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(shí)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(zhì)是環(huán)

4、境友好的。對(duì)此功率下的廢水中的有機(jī)物進(jìn)行GC-MS分析，按官能團(tuán)分類(lèi)有機(jī)物的相對(duì)含量，其大小分別為:脂肪烴＞芳香烴＞酚和醇＞酸類(lèi)＞酯類(lèi)＞酮類(lèi)＞醚類(lèi)。
　　(2)褐煤焦和NaNO3作為微波吸收劑與褐煤均勻混合，進(jìn)行微波干燥，增強(qiáng)對(duì)微波的吸收能力。隨著褐煤焦與褐煤質(zhì)量比和NaNO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大，褐煤的最大干燥速率和水分有效擴(kuò)散系數(shù)增大，褐煤內(nèi)在水?dāng)U散至褐煤表面的速率加快，從而縮短干燥時(shí)間。Page模型最適合描述褐煤焦對(duì)褐煤微波干燥的

5、影響行為，Henderson and Pabis模型最適合描述NaNO3對(duì)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(zhì)量比和NaNO3的質(zhì)量分?jǐn)?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(jì)算褐煤焦與褐煤質(zhì)量比為0.25∶5和NaNO3的質(zhì)量分?jǐn)?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(zhì)量比和NaNO3質(zhì)量分?jǐn)?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(zhì)量比和NaNO3質(zhì)量分?jǐn)?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(duì)昭通褐煤進(jìn)行酸處理脫灰處理，褐煤的COOH濃度隨酸洗時(shí)間的增大而增大，羥基濃度隨脫灰時(shí)間的增大而減小，礦物質(zhì)吸收峰強(qiáng)度隨脫