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环境湿度对煤粉吸水特性的影响

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【作者】 周沛然

【Author】 ZHOU Peiran;Energy Conservation and Engineering Technology Research Institute,China Coal Research Institute;State Key Laboratory of Coal Mining and Environment Protection;Energy State Key Laboratory of Coal Efficient Utilization and Energy-saving Equipment;

【机构】 煤炭科学技术研究院有限公司节能工程技术研究分院煤炭资源开采与环境保护国家重点试验室国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点试验室

【摘要】 煤粉广泛应用于锅炉燃烧中,含水率过高会影响煤粉存储和锅炉生产安全。煤会吸附环境中的水分,为了研究环境湿度对煤粉吸水率的影响,选用3类不同变质程度的原煤制成煤粉,收到基煤粉为Ⅰ组,烘干外水后煤粉为Ⅱ组,共6个样品,在45%和70%两种环境湿度条件下研究了煤粉的吸水特性。45%和70%湿度时,Ⅰ组含水率曲线均为持续增加后出现下降拐点,再小幅上升直至基本稳定。Ⅱ组含水率曲线变化趋势则不同,45%湿度时,含水率一直上升直至稳定。70%湿度时,变化趋势为先增加而后出现下降拐点,再上升直至基本稳定。45%湿度时,3种煤粉出现拐点时含水率相比70%湿度时低4%~5%,主要是由于拐点产生的原因不同,45%环境湿度下出现的第一类拐点是由于氢键断裂导致煤粉对水产生解吸影响。70%环境湿度下出现的第二类拐点是因为煤粉吸附水后煤氧复合作用产生润湿热,样品自身水分蒸发的逸出量超过吸附量后产生的。2种湿度条件下,在吸附达到饱和后,Ⅱ组煤粉含水率均低于Ⅰ组煤粉,是由于干燥煤样时,发生了一定程度的提质改性,同时孔隙结构会有少量坍塌破坏,煤的疏水性增加,导致干燥基吸附平衡时含水率低于收到基。Ⅱ组的绝对吸水量和吸水速率均高于Ⅰ组,是由于环境水蒸气与烘干煤自身毛细管压差大于Ⅰ组造成的。70%湿度时的吸附水量和吸附速率均高于45%湿度时,其余试验条件均基本相同,是因为湿度大时水蒸气分压力大,水蒸气更易被煤粉吸附,更易主动进入煤粉内部结构中,说明环境湿度是影响煤粉吸附水量和速度的一个重要因素。最后还比较了不同变质程度煤粉对水的吸附情况,由于低阶煤表面静电势和活性官能团多于高阶煤,故而吸水性能强于高阶煤,在45%环境湿度时,环境蒸气压与3种煤粉毛细管压力相差不大,故而吸附量较小且相差不大;在70%环境湿度时,该规律表现较为明显。

【关键词】 煤粉吸水氢键环境湿度
【基金】 中煤科工集团重点资助项目(2018-TD-ZD001)
【所属期刊栏目】 研究论文 (2019年04期)
  • 【DOI】10.13226/j.issn.1006-6772.18090401
  • 【分类号】TQ531
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