低阶粉煤制备型煤/焦及粘结机理研究
发布时间：2024-02-20 07:53
低阶粉煤制型煤/焦(气化焦)技术是低阶煤科学、合理转化的一条重要技术途径。目前,国内外学者对以低挥发分碳质原料(如无烟煤煤粉、焦粉、半焦粉)为主体原料制备型煤/焦技术进行了广泛研究,而关于褐煤、低变质烟煤等低阶煤成型-炭化直接制备型煤/焦的研究较少。针对现有技术和研究中存在以下问题:①影响型煤/焦强度的因素之间存在交互作用,且粘结作用机制随煤种、煤质变化而变化,并没有形成统一认识;②影响型煤/焦强度的粉煤成型和型煤炭化过程的研究不系统,特别是这两个关键阶段中粘结力类型、来源、大小及影响因素等科学基础问题认识不清;③粘结剂种类多,且炭化过程中煤与粘结剂的粘结作用机制尚不明确。本文以低变质烟煤为主要原料,考察了无粘结剂成型和粘结剂成型过程中成型条件和炭化条件对型煤/焦强度的影响,并分别对冷态和热态时粘结作用机理进行研究;详细分析了粉煤成型过程中粘结力类型、来源及大小,并利用MATLAB软件对其进行数值模拟和评价;最后,研究了煤、粘结剂和型煤热解特性及动力学。经研究获得的主要结果和结论如下。1、无粘结剂成型煤块的强度与煤种、成型负荷、粒径分布、水分添加量等成型条件密切相关,且各因素之间存在交...
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
1.1 引言
1.2 低阶煤利用技术途径
1.2.1 热解提质
1.2.2 流化床气化
1.2.3 直接液化
1.2.4 直接燃烧
1.2.5 型煤/焦技术
1.3 型煤/焦强度影响因素
1.3.1 煤的变质程度对型煤/焦强度的影响
1.3.2 粘结剂类型及配比对型煤/焦强度的影响
1.3.3 成型条件对型煤/焦强度的影响
1.3.4 后处理方法对型煤/焦强度的影响
1.4 型煤/焦工艺
1.4.1 冷压型煤/焦工艺
1.4.2 热压型煤/焦工艺
1.5 粉体成型过程及粘结作用机制
1.5.1 粉体成型过程
1.5.2 粘结力及其作用机理分析
1.6 型煤炭化过程及粘结作用机制
1.6.1 型煤炭化过程
1.6.2 煤料的炭化粘结特性
1.6.3 粘结剂的炭化粘结特性
1.7 煤及型煤炭化动力学模型
1.7.1 均相模型
1.7.2 分布活化能模型
1.7.3 缩核模型
1.7.4 混合模型
1.8 研究内容
第二章 实验部分
2.1 实验原料
2.2 实验试剂
2.3 实验设备
2.4 实验方法
2.4.1 型煤/焦制备流程
2.4.2 炭化产率
2.4.3 型煤/焦密度及体积
2.4.4 型煤/焦抗压和跌落强度
2.4.5 收缩率
2.4.6 破焦率
2.5 样品的分析表征
2.5.1 傅里叶红外光谱分析（FT-IR）
2.5.2 X射线衍射分析（XRD）
2.5.3 比表面积和孔结构分析（BET）
2.5.4 扫描电镜显微结构分析（SEM）
2.5.5 热重-质谱联用（TG-MS）
2.5.6 接触角测量仪（WCA）
第三章 低阶粉煤制型煤冷态粘结条件及机理研究
3.1 无粘结剂冷压成型的研究
3.1.1 煤种的影响
3.1.2 成型负荷的影响
3.1.3 粒径分布的影响
3.1.4 水分添加量的影响
3.2 粘结剂冷压成型的研究
3.2.1 有机粘结剂的影响
3.2.2 无机粘结剂的影响
3.3 冷压成型粘结机理的初步研究
3.3.1 型煤表观分析
3.3.2 表面官能团的影响
3.3.3 电势特性的影响
3.3.4 颗粒特性的影响
3.4 本章小结
第四章 低阶粉煤制炭化型煤热态粘结条件及机理研究
4.1 成型工艺条件的研究
4.1.1 成型负荷的影响
4.1.2 粒径分布的影响
4.1.3 成型水分的影响
4.1.4 炭化终温的影响
4.1.5 改性煤添加量的影响
4.1.6 配入气肥煤的影响
4.2 型煤炭化粘结机理的初步研究
4.2.1 比表面积及孔结构分析
4.2.2 微观结构及粘结剂形态变化
4.2.3 微晶结构及参数分析
4.2.4 表面官能团分析
4.3 本章小结
第五章 成型阶段和炭化阶段内粘结作用力分析研究
5.1 煤粒间或煤粒与粘结剂之间粘结力的来源
5.1.1 范德华力
5.1.2 液桥力
5.1.3 粘附力
5.1.4 固桥力
5.1.5 机械啮合力
5.2 煤粒间或煤粒与粘结剂间粘结力模型的数值模拟
5.2.1 范德华力的数值模拟及分析
5.2.2 液桥力的数值模拟及分析
5.2.3 粘附力的数值模拟及分析
5.2.4 煤粒间或煤粒与粘结剂间粘结力大小评价
5.3 本章小结
第六章 煤及型煤炭化特性及动力学研究
6.1 炭化失重特性
6.2 气体产物释放规律
6.3 热解动力学模型
6.4 临界温度区分布规律
6.5 本章小结
第七章 结论与建议
7.1 主要结论
7.2 不足之处与工作建议
参考文献
致谢
攻读学位期间学术成果及奖励
本文编号：3904065
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
1.1 引言
1.2 低阶煤利用技术途径
1.2.1 热解提质
1.2.2 流化床气化
1.2.3 直接液化
1.2.4 直接燃烧
1.2.5 型煤/焦技术
1.3 型煤/焦强度影响因素
1.3.1 煤的变质程度对型煤/焦强度的影响
1.3.2 粘结剂类型及配比对型煤/焦强度的影响
1.3.3 成型条件对型煤/焦强度的影响
1.3.4 后处理方法对型煤/焦强度的影响
1.4 型煤/焦工艺
1.4.1 冷压型煤/焦工艺
1.4.2 热压型煤/焦工艺
1.5 粉体成型过程及粘结作用机制
1.5.1 粉体成型过程
1.5.2 粘结力及其作用机理分析
1.6 型煤炭化过程及粘结作用机制
1.6.1 型煤炭化过程
1.6.2 煤料的炭化粘结特性
1.6.3 粘结剂的炭化粘结特性
1.7 煤及型煤炭化动力学模型
1.7.1 均相模型
1.7.2 分布活化能模型
1.7.3 缩核模型
1.7.4 混合模型
1.8 研究内容
第二章 实验部分
2.1 实验原料
2.2 实验试剂
2.3 实验设备
2.4 实验方法
2.4.1 型煤/焦制备流程
2.4.2 炭化产率
2.4.3 型煤/焦密度及体积
2.4.4 型煤/焦抗压和跌落强度
2.4.5 收缩率
2.4.6 破焦率
2.5 样品的分析表征
2.5.1 傅里叶红外光谱分析（FT-IR）
2.5.2 X射线衍射分析（XRD）
2.5.3 比表面积和孔结构分析（BET）
2.5.4 扫描电镜显微结构分析（SEM）
2.5.5 热重-质谱联用（TG-MS）
2.5.6 接触角测量仪（WCA）
第三章 低阶粉煤制型煤冷态粘结条件及机理研究
3.1 无粘结剂冷压成型的研究
3.1.1 煤种的影响
3.1.2 成型负荷的影响
3.1.3 粒径分布的影响
3.1.4 水分添加量的影响
3.2 粘结剂冷压成型的研究
3.2.1 有机粘结剂的影响
3.2.2 无机粘结剂的影响
3.3 冷压成型粘结机理的初步研究
3.3.1 型煤表观分析
3.3.2 表面官能团的影响
3.3.3 电势特性的影响
3.3.4 颗粒特性的影响
3.4 本章小结
第四章 低阶粉煤制炭化型煤热态粘结条件及机理研究
4.1 成型工艺条件的研究
4.1.1 成型负荷的影响
4.1.2 粒径分布的影响
4.1.3 成型水分的影响
4.1.4 炭化终温的影响
4.1.5 改性煤添加量的影响
4.1.6 配入气肥煤的影响
4.2 型煤炭化粘结机理的初步研究
4.2.1 比表面积及孔结构分析
4.2.2 微观结构及粘结剂形态变化
4.2.3 微晶结构及参数分析
4.2.4 表面官能团分析
4.3 本章小结
第五章 成型阶段和炭化阶段内粘结作用力分析研究
5.1 煤粒间或煤粒与粘结剂之间粘结力的来源
5.1.1 范德华力
5.1.2 液桥力
5.1.3 粘附力
5.1.4 固桥力
5.1.5 机械啮合力
5.2 煤粒间或煤粒与粘结剂间粘结力模型的数值模拟
5.2.1 范德华力的数值模拟及分析
5.2.2 液桥力的数值模拟及分析
5.2.3 粘附力的数值模拟及分析
5.2.4 煤粒间或煤粒与粘结剂间粘结力大小评价
5.3 本章小结
第六章 煤及型煤炭化特性及动力学研究
6.1 炭化失重特性
6.2 气体产物释放规律
6.3 热解动力学模型
6.4 临界温度区分布规律
6.5 本章小结
第七章 结论与建议
7.1 主要结论
7.2 不足之处与工作建议
参考文献
致谢
攻读学位期间学术成果及奖励
本文编号：3904065
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3904065.html