褐煤是一种煤化程度低、水分含量高、热值低的煤种。但因其储量巨大,开采成本低,硫、磷含量低,环境污染小,从而对褐煤的综合利用成为当今研究的热点课题之一,而实现褐煤综合利用的前提是对其进行脱水提质。热干燥法因其去除水分高,安全可靠,设备成本低的特点成为当今对褐煤干燥的主要方式之一,其主要包括流化床直接热干燥、微波直接热干燥、空气直接热干燥、间接式搅动热干燥等。但是,目前对褐煤热干燥模型以及热干燥机理的相关研究报道很少。本文研究的主要目的是建立新型褐煤热干燥模型并且探究典型热干燥方法对褐煤本身物理化学特性、干燥脱除废水的物理化学特性、干燥后褐煤热解燃烧特性影响的机理。主要进行了以下工作:首先为了建立新型褐煤热干燥模型,将褐煤中的水分按照其与煤的结合方式分成三种,相应的热干燥过程中需要的能耗分为四种。化学结合能高达数十兆焦,且此种水分含量少,在常规热干燥情况下不考虑;在常温常压下水相变所需的能量为定值2.4MJ/kg;根据量子力学相关理论,采用Lennard-Jones10-4-3势能方程,对水克服分子之间相互物理作用所需的能量进行定量计算;采用平衡蒸气压理论对毛细管中的水分的脱除能耗进行了计算。同时采用智能重量分析仪(IGA)对热干燥过程中的能量进行了实验验证,结果显示,模型的计算结果和实验测量的结果吻合很好。最后根据模型将褐煤热干燥过程分为三个阶段,并且对每个阶段的干燥经济性进行了具体分析。然后对褐煤间接式搅动干燥过程的干燥特性及其过程中生成的污水的物理化学特性进行了分析研究,结果发现,随着干燥热源温度的升高,使煤中官能团发生分解,从而导致其化学耗氧量和总有机碳含量增加。同时其中的主要无机阴离子(F-,Cl-,Br-,PO43-,SO42-NO3-)和主要无机阳离子(Na+,K+,Ca2+,As3+,Fe2+,Hg2+,Mn2+,Se2+,Zn2+)逐渐从煤中溶出到水中,从而导致其电导率逐渐增加,并且其pH值和表面张力值均逐渐减小。同时对褐煤作为添加剂与污泥进行协同干燥过程中的干燥特性进行了研究,结果发现褐煤的添加可以有效降低污泥干燥过程中的粘度,从而增大其干燥速率并且降低干燥能耗。其次,为了进一步提高干燥过程中的干燥速率,探究了流化床直接热干燥特性。褐煤颗粒粒径是影响其流化床干燥的重要因素之一,采用低温差示扫描量热(DSC)技术对不同粒径下褐煤中的水分进行了研究。结果显示,褐煤中存在三种水分,自由水,结合水和不冻水。并且在减小褐煤粒径的过程中,有一定量的自由水被脱除,但是结合水和不冻水的含量几乎保持不变。然后结合流化床干燥的结果发现其干燥过程中存在临界粒径尺寸:当颗粒尺寸大于临界粒径时,干燥速率和颗粒粒径几乎没有关系;当颗粒尺寸小于临界粒径时,随着颗粒尺寸的减小干燥速率增加。最后根据以上研究结果,设计了组合式褐煤流化床干燥系统。进一步探究了当前工业应用不成熟,但是干燥速率大,且对褐煤干燥粒径要求低的大功率915 MHz微波直接热干燥特性。同时对大功率915 MHz微波干燥和热空气干燥进行了实验对比研究,结果发现,相比于热空气干燥,微波干燥增大了褐煤比表面积以及比体积,但是褐煤中的含氧官能团的含量明显减小,同时C/O的比值增大。干燥后煤样的疏水性增强,并且其存储过程中的复吸率明显降低,最后探讨了影响褐煤复吸特性的最主要因素。最后对大功率915 MHz微波和热空气干燥后的褐煤的热解燃烧特性进行了研究,结果发现,相比于热空气干燥,微波干燥后煤样热解活化能增大,热解产物中气体含量比例低,焦油含量比例高,并且焦油中对环境和人体危害较大的多环芳烃的含量低,而苯系物的含量高。在其燃烧过程中虽然其燃烧活化能增大,但是其着火点升高,燃尽温度降低,经过综合燃烧指数评价后,其总体燃烧特性得到改善。