褐煤微波干燥和熱解提質(zhì)的機理研究.pdf

1、對低品質(zhì)褐煤進行改性提質(zhì)是目前國內(nèi)外能源領(lǐng)域的研究熱點之一。微波作為一種新型加熱方式具有選擇性、立體性和瞬時性等優(yōu)點，但利用微波對褐煤脫水熱解提質(zhì)的微觀機理研究報道較少。本文提出采用無機離子改善褐煤介電特性促進微波加熱高效脫水，采用微波吸收劑促進褐煤快速升溫實現(xiàn)高效熱解提質(zhì)，采用隧道式微波輻照系統(tǒng)對褐煤連續(xù)流改性提質(zhì)改善成漿特性。
　　揭示了褐煤微波加熱獨特的干燥和水分擴散機理，研究了微波功率、煤樣粒度、煤初始質(zhì)量、煤初始含水率和

2、煤堆積徑高比等因素對微波加熱脫水動力學的影響規(guī)律。首次提出采用氯化鈉強化褐煤離子傳導(dǎo)損耗，促進了微波加熱褐煤快速升溫實現(xiàn)高效脫水。添加氯化鈉使褐煤的微波介電損耗因子增加，從而褐煤脫水速率和干燥水分擴散系數(shù)升高。隨氯化鈉添加比例的增加褐煤脫水速率呈先快速后趨于穩(wěn)定漸近線增長。添加的氯化鈉使在相同微波功率和時間條件下褐煤的含水率降低，并且高效脫水促進褐煤孔隙收縮加劇使分形維數(shù)降低到。不同無機離子促進褐煤脫水效果比較發(fā)現(xiàn)，水化半徑較小的離子(

3、Na+　　研究了褐煤微波加熱脫除水分的理化特性。隨微波時間延長褐煤中官能團結(jié)構(gòu)發(fā)生裂解脫落，導(dǎo)致脫除廢水中的總有機碳和化學需氧量增加，這些有機物主要為脂肪類、芳香類和含氧類官能團。褐煤中陰離子(SO42?、F?和Cl?)和陽離子(Na+、Ca2+和K+等)在微波輻照過程中逐漸溶出，離子溶出與水脫除存在速率

4、競爭使得水中離子濃度先增加后減小，導(dǎo)致水的導(dǎo)電率也是先增加后減小，但是水的表面張力和pH都逐漸降低。
　　采用活性炭和石墨作為微波吸收劑促進了褐煤在微波場中的快速升溫和熱解提質(zhì)，使煤中含氧官能團減少煤階升高。并且添加活性炭使微波提質(zhì)褐煤的氧碳原子比、羧基芳碳比和表面親水性官能團含量均低于添加石墨，并且分子結(jié)構(gòu)中芳香與脂肪比高于添加石墨。
　　采用更加廉價高效的微波吸收劑焦炭強化微波加熱實現(xiàn)了褐煤高效熱解提質(zhì)，剖析了提質(zhì)褐煤的

5、官能團結(jié)構(gòu)、表面官能團分布、炭微晶結(jié)構(gòu)、表面形貌、孔隙特征和表面潤濕性等微觀特征。添加焦炭在相同微波功率和時間條件下使褐煤的溫度顯著增加，煤大分子結(jié)構(gòu)脂肪鏈甲基與亞甲基之比、煤結(jié)構(gòu)表觀芳香度和煤顆粒表面π-π*鍵碳官能團含量增加，導(dǎo)致煤中揮發(fā)分含量降低。
　　采用隧道式微波輻照系統(tǒng)進行了連續(xù)流改性提質(zhì)褐煤改善成漿性的中試研究。微波連續(xù)流提質(zhì)，使煤中酸性含氧官能團的含量降低，煤顆粒表面疏水性碳官能團含量增加，煤的親水性指數(shù)下降，煤水