褐煤中的水分

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1、褐煤中的水分贾建军，吴阳，刘娇萍(西安科技大学化学与化工学院,西安710000)摘要：我国褐煤储量丰富，然而其较高的水分极大的制约了褐煤的开采与利用，对褐煤中水分的存在机理及脱除能耗的研究是褐煤高效利用的关键。主要介绍了褐煤高水分的原因、褐煤中水分的存在形式、褐煤中不同形式水分脱除所需能耗及比例，指出了褐煤研究的重要性。关键词：褐煤；存在形式；能耗ThemoistureinligniteJIAjian-jun,WUyang,LIUjiao-ping(Schoolofchemistryandchemicalengineering,Xi`anuniver

2、sityofscienceandtechnology,Xi`an710000,China)Abstract:LignitereservesareabundantinChina,butthehighwatercontentgreatlylimitsitsexploitationandutilization,thekeytosolvetheefficientuseofligniteistostudytheexistencemechanismofmoistureandenergyconsumptionofremovalthewaterinlignite.I

3、ntroducethereasonsforthehighwatercontent,theexistingformsofmoisture,theproportionandenergyconsumptionofremovalthedifferentformsofmoistureandnotedtheimportanceofligniteresearch.Keywords:lignite;existingforms;energyconsumption褐煤的煤化程度较低，是介于泥炭与烟煤之间的一种棕黑色、无光泽的低阶煤，其储量较大，约占世界煤炭总储量的40%

4、，在我国探明煤炭保有资源储量中约占13%[1]。褐煤高水分、高挥发分、易风化及低热值的特点，使其开采运输成本居高不下；直接燃烧利用，又会降低炉膛温度，增加排烟热损失，降低锅炉效率，增加煤炭消耗量[2]，这极大的限制了褐煤的开采利用。然而随着我国经济的发展，对能源需求的不断增加，优质煤炭资源不断枯竭，褐煤的综合利用必将被提上议题，适时地发展褐煤的综合利用产业将有效缓解我国优质动力煤供应紧张的局面，同时还可延伸煤化工产业链，提高煤炭资源的综合利用效率，实现褐煤煤业的可持续发展，对于我国国民经济的可持续发展提供强有力的保障，对国家能源安全具有重大意义[3]

5、。因此对褐煤中水分的存在机理、存在形式、不同形式水分提质的耗能及其比例的研究成了褐煤高效利用的关键。1.褐煤高水分的原因褐煤均含有大量的水分，其中我国褐煤储量最丰富（约占我国褐煤储量77.1%）的蒙东地区褐煤全水分高达30.50%左右[4]，呼伦贝尔褐煤全水分高达30.10%，印尼褐煤全水分高达35.00%[5]，而软褐煤的含水量甚至高达60%以上[6]。褐煤如此高的水分是由于褐煤表面与水分子之间的相互作用的结果，这些作用力包括煤孔隙结构中水分子的表面张力、水分子与煤结构的范德华力以及煤分子结构与水分子之间的氢键作用力等[7]。根据作用力的不同可以把

6、这些影响分为物理和化学两方面的因素。1.1.物理因素褐煤处于煤化作用的初级阶段，高温、高压和脱水成岩尚未终结，煤体内部及其表面的各类有机质和矿物质形成了不同孔径的通道、盲孔、封闭孔和敞开孔等各类孔隙结构[7]，这使得褐煤具有孔隙结构发达、结构疏松、比表面积较大的特点。沟壑交错的煤体结构不仅为水分的吸附提供了大量的接触面积，还为水分的储存提供了充足的空间，是褐煤具有高水分及较强的吸水回潮特性的一个重要原因。李培[8]采用热压脱水的方法对蒙东褐煤进行了研究，经50MPa热压脱水，褐煤的外表面变的光滑,原来沟壑状的疏松结构消失，煤样的比表面积、孔体积分别变

7、为原煤样的57.54%和87.40%，对其水分考察发现热压后褐煤的脱水率达77.38%,且回水后煤样全水分与回水前无太大差异，说明热压脱水对回水有很好的抑制效果；相同温度下的单一热作用脱水效果略优于热压脱水，但处理后褐煤的结构酥松,形成了更多更大的孔隙,且比表面积增加，回水率达130.2%，增加了褐煤吸水的能力。景晓霞[9]指出在褐煤热压提质过程中孔隙结构的坍塌、交联反应的进行以及焦油迁移对孔隙的堵塞，减少了褐煤的孔隙结构和比表面积，能够有效的抑制水分的复吸。1.2.化学因素褐煤高水分的特性不仅与其发达的孔隙结构及较高的比表面积有关，还与其大量的含氧

8、官能团具有密切的关系。包括羧基、羟基以及羰基等含氧官能团的存在直接影响了褐煤的极性、湿润性和吸水性，有效的降