水热提质对内蒙褐煤物化结构及水分复吸的影响

为探究水热提质过程中褐煤物化结构的演变规律及其对水分复吸行为的影响,选取内蒙褐煤在170~330℃下进行水热提质,然后进行水分复吸实验,运用化学滴定和氮吸附对煤样物化结构进行表征。结果表明:水热提质使褐煤含氧官能团和孔结构发生很大变化,孔体积和比表面积随提质温度升高呈现先增大后降低的趋势,羧基和酚羟基分别在200℃和230℃后发生显著分解而不断减少;含氧官能团和孔结构的共同作用使提质煤平衡含水量先增大后减少。为降低褐煤复吸水分的能力,在保证提质煤后续良好转化行为的前提下,需选择300℃左右的水热提质温度,尽可能破坏褐煤孔结构和含氧官能团,从而抑制褐煤对水分的复吸行为。     

干燥时间对褐煤孔结构变化及其复吸行为的影响

为了探讨褐煤干燥过程中孔结构的变化及其与水分复吸的关联,选择平庄褐煤为研究对象,进行了不同温度和干燥时间条件下,褐煤的干燥、干燥煤的复吸及孔结构变化的实验研究。结果表明:干燥时间对褐煤干燥行为及其复吸能力的影响主要与其孔结构的变化有关,该作用在很大程度上也受干燥温度的控制;不同程度干燥煤的复吸结果显示,褐煤在不同温度常压惰性气氛下的干燥存在一相同的最佳时间(本实验条件下为20min)。在褐煤干燥过程中伴随孔结构的变化,比表面积和大孔体积的减小以及中孔体积的增大是一个渐进过程。中孔结构的变化是影响褐煤复吸的主要因素,在干燥过程中通过优化操作条件调控中孔结构的变化是抑制褐煤复吸的一个有效途径。     

基于褐煤提质的技术分析与产能实现

褐煤提质通常是对褐煤进行热解或是脱水干燥.褐煤提质后不仅可以解决褐煤直接燃烧时环境污染严重、热利用率低的问题,还可以得到煤焦油和焦炉煤气等多种煤基产品,是褐煤高效、低污染利用的重要途径,低热值褐煤提质新技术装备的研究开发是褐煤提质加工的新技术和工艺装备,使其能达到烟煤的水平.     

褐煤直接热解特性及动力学行为的热分析研究

提出了一种不经预干燥的褐煤直接热解工艺,将褐煤的干燥与热解气化集成于同一个反应器中,利用自身干燥产生的水蒸气作为气化剂,提高其转化效率。采用热质量分析仪测定了海拉尔褐煤的热解特性,分析了其直接热解的可行性;考察了升温速率和含水率对直接热解行为的影响;通过动力学参数对直接热解行为进行定量分析。结果表明:海拉尔褐煤的直接热解可分为初始干燥阶段、干燥-热解阶段(活化能小于5 kJ/mol)、主要热解阶段(活化能为10~24 kJ/mol)和缩聚反应阶段(活化能为65~85 kJ/mol);提高升温速率促进了水分和挥发分的协同反应、挥发分析出和缩聚反应降低了活化能,固定碳剩余质量分数由23.34%减小至19.66%;在升温速率100℃/min条件下,随着试样含水率的增加,水分与固体的反应加强,活化能降低,热解固体干基产率由61.62%降低至59.23%,说明褐煤中水分对其热解有促进作用。     

褐煤干燥工艺研究

褐煤是泥炭成岩作用后的产物,是煤化度最低的矿产煤,其特点是水分大、孔隙度大、挥发分高、不粘结、热值低,含有不同数量的腐植酸。褐煤中灰分较高,一般都在15-30%之间;全水含量高,一般在30-45%之间;发热量较低,一般在3000kcal/kg左右。无论作为动力原料还是气化原料,都必须进行提质加工。提高褐煤热值的最有效的方法是干燥脱水。褐煤脱水提质后,其成分和性质更趋近于烟煤,将更有利于运输和贮存。     

预干燥燃褐煤发电系统理论研究

利用等效热降法建立了回热抽汽预干燥燃褐煤发电系统的经济性分析模型,并给出了褐煤预干燥的节煤条件.利用该模型对某600 MW机组采用回热抽汽预干燥燃褐煤发电系统的热效率影响因素进行了分析.计算结果表明:采用该系统在额定工况下节煤量为11.21 g·(kW·h)-1;烟气温度每变化10℃节煤量约变化1.5 g·(kW·h)-1;从1 kg褐煤中每多干燥出0.1 kg水节煤量增加3.3 g·(kW·h)-1;从褐煤中干燥出1 kg水分需要的蒸汽量越少,热经济性越好,并且褐煤的干燥程度越高,其对经济性的影响越明显.     

褐煤表面官能团的分布特征及量子化学分析

为了揭示煤中官能团活性大小顺序,采用原位傅里叶红外光谱法对北皂褐煤进行漫反射测试,分析了褐煤中各官能团的分布比例.基于各官能团同等构连条件建立了褐煤的红外简化化学结构模型,并对模型进行了量子化学分析.煤中主要活性官能团以甲基亚甲基和羟基最多,其次是羰基、羧基和芳烃上的碳氢键.通过模型的振动频率和前沿轨道分析,得出实验和计算结果所示各官能团振动位置相一致.结合各官能团含量和活性大小可知,煤自燃过程中关键性的官能团是羟基和甲基亚甲基基团,其次是羧基.     

不同热解温度下褐煤焦样物相及其微结构变化

热解是褐煤改性提质的重要手段,为研究不同热解温度制取褐煤焦的物相和微结构变化,采集沈北矿区蒲河煤矿褐煤煤样,选取低中高(400,700,1 000℃)3个热解特征温度制取褐煤焦样,通过SEM、XRD、Raman、FT-IR、XPS、低温N₂吸附实验,对褐煤焦样的物化结构进行分析。结果表明：热解温度提高,焦样芳香性增强,含氧官能团O—H、C=O、C—O大幅减少,表面含碳官能团,C—C结构增加,C—H结构减少;400℃和700℃焦样微晶结构缺陷增加,1 000℃焦样微晶结构趋于有序并向石墨化转变;焦样比表面积和孔容积随热解温度提高先增大后减小,700℃焦样拥有最大的比表面积(117.063 7 m²/g)和孔容积(0.068 134 cm³/g),提高热解温度有利于焦样微孔结构发育。     

褐煤表面官能团的分布特征及量子化学分析

为了揭示煤中官能团活性大小顺序,采用原位傅里叶红外光谱法对北皂褐煤进行漫反射测试,分析了褐煤中各官能团的分布比例.基于各官能团同等构连条件建立了褐煤的红外简化化学结构模型,并对模型进行了量子化学分析.煤中主要活性官能团以甲基亚甲基和羟基最多,其次是羰基、羧基和芳烃上的碳氢键.通过模型的振动频率和前沿轨道分析,得出实验和计算结果所示各官能团振动位置相一致.结合各官能团含量和活性大小可知,煤自燃过程中关键性的官能团是羟基和甲基亚甲基基团,其次是羧基.     

轻度热解提质褐煤孔结构研究

对霍林河褐煤热重分析的基础上,在管式炉中进行轻度热解实验,通过低温N2吸附研究了热解前后煤样的孔隙特性,考察不同热解温度,恒温时间对煤孔结构的影响。结果表明:热解温度和恒温时间对褐煤的孔结构分布影响较大。褐煤和提质煤的吸附脱附等温曲线都存在吸附回线,但褐煤比提质褐煤的吸附回线宽,说明提质煤的微孔数量减少,大孔数量增多。与褐煤相比,轻度热解处理后,褐煤的比表面积减少,孔容减小,平均孔径增大。     

褐煤低温干馏实验研究

褐煤不仅燃烧效率低、水分含量高,而且温室气体排放也很大。为提高褐煤资源的利用效果,提出采用铝甑法考察干馏时温度及保温时间对褐煤干馏产物产率的影响规律,运用FTIR表征褐煤在不同干馏温度下半焦的官能团。结果表明：褐煤低温干馏的适宜条件为450～510℃,保温时间30 min。400℃干馏煤焦与原煤相比,脂肪族和芳香族基团的比值分别降低53.1%和11.8%,说明褐煤煤焦的芳构化程度逐渐增大,芳香核缩聚程度加大;半焦中氧含量减小14.4%,脱羰基比由0.473降到0.396,降低了16.3%,固定碳含量增加21.5%,C/H比增大34.7%。实验证明褐煤的干馏过程是一个去氢、脱氧、富碳的过程。     

褐煤含水量对强制氧化着火过程的影响

利用热空气加热的方法对不同含水量褐煤煤样的强制氧化着火特性进行实验研究。通过对不同含水量褐煤煤样在不同温度条件下的升温进程、气体产生率以及耗氧量的分析,得出了在本实验条件下含水量对强制氧化着火特性的影响规律。研究表明:在本实验条件下,含水量较低的煤样着火时间更长,较大含水量对褐煤升温进程有一定的促进作用;在适当的含水量范围内,煤样的含水量越高,CO、CO2的产生率越大;含水量在19.5%~23.5%(质量分数)时,含水量越小,耗氧量越大。     

合成纤维织物和棉织物热风干燥特性的实验研究

采用合成纤维和棉织物作为实验样品，对纤维织物的热风干燥过程进行了实验研究，得到了在不同干燥工况条件下的纤维织物温度和干基含水率变化曲线，对合成纤维织物和棉织物的表面温度和干基含水率变化特性进行了仔细分析。在热风干燥中，织物温度与干基含水率均存在4个 阶段的变化，不同的织物具有不同的干燥特性。织物的干燥是在恒速干燥阶段完成，其干燥速率由水分表面气化速度所控制；纤维织物热风干燥的临界含水率约为10％左右，降低织物的临界含水率和延长织物的恒速干燥阶段时间均有助于提高织物的干燥质量。     

A novel lignite pre-drying system with low-grade heat integration for modern lignite power plants

The lignite pre-drying process plays an important role in modern lignite power plants and the fluidized bed dryer with internal heat utilization is a promising drying method which has both high efficiency and cost-effectiveness. After conducting an in-depth analysis of a typical lignite pre-drying power plant, this work proposed a novel lignite pre-drying system with low-grade heat integration. Through system integration, the low-temperature evaporation of the lignite was recovered to heat the combustion air, while the residual heat from the flue gases was used to heat the feed or condensed water, thereby saving a portion of heat from the steam bleeds of the high and intermediate pressure turbines. The results for a 1,000 MW lignite-fired power plant showed that, the proposed pre-drying system could yield an increase in net plant efficiency of approximately 3.6 % points and a reduction in the cost of electricity of $1.83/（MW h）. The thermodynamic and economic performances were each superior to those of the existing pre-drying system, convincingly demonstrating that the research of this paper may provide a promising integrated lignite pre-drying method for the next-generation of lignite-fired power plants.     

利用含水率优化玉米在转筒干燥器中的干燥工艺研究

玉米收获时通常都处于较高水分状态,含水量高,影响玉米的发芽率,导致霉变,必须将其干燥到安全水分以内才能进行储藏.为了更好地储藏玉米,利用转筒干燥工艺对玉米进行干燥处理,研究了入口风温、转筒转速、转筒倾角及滞留时间等4个因素对干燥效果的影响.并通过二次回归通用旋转组合设计,研究了干燥工艺对加工后玉米含水率的影响,得出了以上4个因素对干燥效果的回归方程,分析了各个因素单独作用时的影响及它们之间的交互作用.     

潮湿多雨地区高速公路路基湿度的实测特征

为获取潮湿多雨地区路基的湿度分布特征及其影响因素,采用现场钻芯取样和预埋湿度传感器的方法,对4条高速公路进行了现场测试。结果表明,黏土路基显著受地下水毛细作用的影响,路床内平衡含水率较最佳含水率提高5%左右,土路肩和边坡的入渗将直接影响外侧行车道以下路基湿度、提升含水率并造成一定程度的干湿循环,中央分隔带防排水措施的失效也可导致内侧行车道下含水率大幅提升;而砂土路基受地下水的影响较小,湿度波动与气候因素变化之间的滞后性也较小。因此,设计时宜充分重视防排水措施的长效性,并以路基长期的湿度分布作为设计状态;若考虑到入渗产生的湿度提升与波动,以及高速公路行车道的荷载分布特征,以外侧车道的实际湿度作为设计状态则更为合适。     

青海省海晏县沙柳林土壤水分与土壤水库研究

采用烘干称重法对海晏县城和西海镇附近沙柳林地土壤水分进行研究.结果表明:位于河漫滩上的海晏城附近的沙柳林土壤含水量高,平均含水量为25.1%,土壤水分能够满足沙柳林的正常生长;位于一级阶地上的西海镇沙柳林土壤上部1m范围内含水量较高,平均含水量为19.3%,1m以下含水量很低,有土壤干层发育.这表明,在该区自然降水条件下,除地形低洼、地下水很浅的河漫滩地区之外,土壤水分不能满足人工林正常生长需要.该区沙柳林土壤水分收入小于支出,具有负平衡的特点.该区土壤上部1.0m深度范围内以粉砂为主,孔隙度较高,土质优良,但1.0m以下以粗砂和细砾石为主,土质较差.     

褐煤储层含气量计算

因我国褐煤中煤层气赋存特征认知程度较低,影响了较低煤级煤层气的开发,褐煤中含气量的研究显得尤为关键。基于此,文中对采自内蒙古海拉尔盆地4个褐煤H1,H2,H3,H4样品进行煤岩煤质分析,25℃平衡水等温吸附实验。计算埋深在400～2 000 m吸附气含量;模拟在储层温度、压力、矿化度、密度条件进行甲烷溶解度的测定结果表明甲烷溶解度随压力、温度的同时增加而增大(低于80℃),基于实验结果,计算了不同埋深(温度、压力)下褐煤储层的水溶气含量;测定4个褐煤样品孔隙度,根据马略特定律计算游离气含量。由吸附气、水溶气及游离气含量计算褐煤含气量。结果表明,埋深小于1 000 m的褐煤含气量随埋深增加而增大;埋深大于1 000m随埋深增加而减少。H1含气量较低,H2,H3,H4含气量较高,400～2 000 m埋深的褐煤含气量介于2.57～6.99 m3/t之间,且均随埋深增加而增大。含气量中吸附气、水溶气、游离气含量比例分别为78.7%,9.3%,12.0%.     

毛竹及其组成单元的水分吸着特性

通过测量不同相对湿度下毛竹竹块、竹粉、竹纤维、薄壁细胞的吸湿平衡含水率,建立了相应的水分吸着等温线,并探讨了它们水分吸着特性的差异及原因。结果表明:毛竹竹块、竹粉、竹纤维、薄壁细胞的水分吸着等温线与木材类似,均呈反"S"形;竹粉的水分吸着等温线整体高于竹块,但两者的纤维饱和点含水率相差很小,约为0.37%;化学离析得到的毛竹薄壁组织细胞的纤维饱和点含水率为44.24%,显著大于竹纤维的纤维饱和点含水率(34.07%);毛竹薄壁细胞及竹纤维的纤维饱和点含水率均显著大于竹块和竹粉,原因是化学离析使竹材细胞壁壁内产生较多的微毛细管系统,有利于水分子的多分子层吸附和凝结水的产生。     

土含水量的微波测定

微波含水量测定是近年来出现的一种新的快速测定含水量的方法。为进一步快速控制、分析岩土工程试验的影响因素，在实验室中经常需要含水量的快速测定，本文利用微波法和烘干法分别测定了黄土和砂土的含水量，分析了相对误差，并建立了微波法和烘干法之间的转换关系，为土工试验影响因素的快速分析定奠定了基础，同时该结果也可应用于工程现场的质量控制和质量检验。试验结果表明微波法在测定含水量时比烘干法更能节省时间、提高工作效率，是一种实用的测定含水量的方法。