宝日希勒褐煤微波干燥的实验及数值模拟研究

《宝日希勒褐煤微波干燥的实验及数值模拟研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文宝日希勒褐煤微波干燥的实验及数值模拟研究MICROWAVEDRYINGEXPERIMENTANDNUMBERICALSIMULATIONSTUDYONBAORIXILELIGNITE徐思达哈尔滨工业大学2018年7月中图分类号：TQ53学校代码：10213UDC：621密级：公开工学硕士学位论文宝日希勒褐煤微波干燥的实验及数值模拟研究硕士研究生：徐思达导师：赵广播教授申请学位：工程硕士学科：动力工程所在单位：能源科学与工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIn

2、dex:TQ53U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringMICROWAVEDRYINGEXPERIMENTANDNUMBERICALSIMULATIONSTUDYONLIGNITECandidate：XuSidaSupervisor：Prof.ZhaoGuangboAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ThermalEnergyEngineeringAffiliation：Sch

3、oolofEnergySci.&Eng.DateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnolog摘要摘要煤炭资源以其在稳定性、规模化和经济性上的优势，一直是我国一次能源供应的主体。随着高品质煤炭资源的逐渐枯竭，储量丰富的褐煤资源日益受到人们的关注。但是褐煤含水量高，干燥后易复吸水分，这一特点制约了其大规模应用。因此，须在褐煤利用之前对其进行干燥。微波干燥相比于传统干燥在选择性、灵活性和快速化等方面存在优势，且微波

4、干燥后褐煤的水分复吸行为得到一定程度的抑制，因此，褐煤微波干燥提质成为当前研究热点。然而研究者大多对褐煤微波干燥进行实验研究，缺少对干燥过程的定量认识，少数对褐煤微波干燥进行了数值模拟研究，但模型的适用性与准确度不高，模拟对象与实际情况偏差较大。为建立对褐煤微波干燥过程的定量认识，加深对褐煤微波干燥机制的理解，优化褐煤微波干燥提质的操作条件，有必要对其进行更深入的研究。本文以宝日希勒褐煤为研究对象，首先研究了操作条件对薄层褐煤微波干燥特性的影响规律，又对薄层褐煤微波干燥过程进行了动力学分析。研究发现，增大微波功率

5、和煤样粒径，减小煤样质量对于增强薄层褐煤的微波干燥效果有积极的作用；基于Arrhenius公式计算得到薄层褐煤微波干燥活化能Ea为45.601W/g。然后基于麦克斯韦方程组、能量守恒方程、扩散方程，建立描述薄层褐煤微波干燥过程的理论模型，使用COMSOL的射频模块、固体传热模块和稀物质传递模块对薄层褐煤微波干燥过程进行了数值模拟研究。研究发现，薄层褐煤电磁场分布不均匀，微波功率越大，由中心向边缘的场强梯度越大；电磁场分布不均匀导致干燥初期温度场分布不均匀，微波功率越大，中心区域过热越严重。最后研究了微波提质对褐煤

6、物理化学结构及水分复吸行为的影响规律。研究发现，微波提质后褐煤的孔隙结构更为致密，含氧官能团和脂肪族结构含量下降，煤阶提高，水分复吸行为得到抑制。提高微波功率和处理温度，提质后褐煤结构的上述改变更为明显，水分复吸行为进一步得到抑制。当气氛中含有水蒸气时，微波提质后褐煤的含氧官能团含量更低，水分复吸量也更低。本文的研究成果对于优化褐煤微波干燥提质的操作条件，理解褐煤微波干燥的机制，以及指导褐煤微波干燥装备的设计具有重要意义。关键词：褐煤；微波；干燥；提质；数值模拟IAbstractAbstractWithitsad

7、vantagesinstability,scaleandeconomy,coalresourceshavealwaysbeenthemainsourceofprimaryenergysupplyinChina.Withthegradualdepletionofhigh-qualitycoalresources,therichreservesofligniteresourceshaveattractedincreasingattention.However,lignitehashighwatercontentand

8、iseasytoabsorbwaterafterdrying,whichrestrictsitslarge-scaleapplication.Therefore,lignitemustbedriedbeforeitcanbeused.Microwavedryingcomparedtotraditionaldryinginselectivity,flexibilityand