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以热风或水蒸汽为干燥介质的蒸发干燥脱水工艺仍然是目前褐煤干燥最为广泛的应用形式。通过对褐煤蒸发干燥过程动力学的系统研究,可以了解褐煤在干燥过程中的干燥行为,有助于实现对以节能降耗为目的的褐煤工业化干燥过程调控。本文以多孔介质热质传递理论为基础,通过褐煤水分赋存分类和物性特征研究,构建褐煤干燥过程动力模型,研究了褐煤干燥特性及其过程热湿迁移规律。褐煤水分赋存状态研究。基于低温结晶特征差异褐煤内部水分赋存可以分为自由水、束缚水和不冻水。小龙潭(XLT)和胜利(SL)褐煤的束缚水含量分别为0.179和0.193g/g干煤,不冻水含量分别为0.330和0.267g/g干煤。在干燥过程中,褐煤内部水分蒸发脱除满足先自由水后束缚水的顺序。通过褐煤对水蒸气吸附研究表明,褐煤属于吸湿性多孔介质范畴,煤水分同环境湿度间数学关系通过Henderson模型予以描述。褐煤水分同时可分为单分子层水、多分子层水和毛细凝聚水。XLT和SL褐煤单分子层水含量分别占不冻水含量的22.8%和28.2%。通过激光闪射法和微量热法两种测试手段相结合获取在干燥温度区间内褐煤固有热物性参数值及其随温度、水分含量及褐煤本体物理结构变化而产生的变化规律。在30-250oC的温度区间内,褐煤热扩散系数为0.12-0.23 mm2/s;在30-180oC,褐煤比热为1.10-1.60 J/K/g。温度对褐煤热物性参数影响微弱,水分为比热和导热系数的主要影响因素。以此为基础上建立对褐煤比热容及导热系数在干燥过程中的数学表达。基于多孔介质热质传输理论,引入褐煤水分赋存、褐煤热物理参数等物性特征在干燥过程中的变化规律,构建了褐煤颗粒干燥动力学模型。为完善干燥动力学模型物理意义,模型构建从微观孔尺度出发建立热质传递方程及相间边界条件,之后利用体积平均理论构建表征体微元,将褐煤干燥孔尺度方程扩展到整个褐煤颗粒。采用控制容积法对控制方程(组)进行数学离散,将模型的计算转换为多变量非线性方程组求解的数学问题,进而通过MATLAB编程实现对模型求解。模型数值解同实验值吻合度较高,模型误差主要来源于干燥过程中褐煤颗粒裂隙的发育。通过对褐煤干燥动力学模型研究,可以获得褐煤在干燥过程中的包括热湿分布等在内的一系列实际试验过程难以测量获得的数据信息。分析了褐煤温度梯度、湿度梯度、水蒸气压力梯度和混合气体压力梯度在干燥中的变化规律。探究了温度因素和颗粒粒度因素对褐煤干燥速率影响作用机制,得出温度因素导致的干燥速率加快与湿度梯度关系较小,而是由温度梯度及由其导致的水蒸汽压力梯度所主导;减小颗粒直径缩短了水蒸气传质路径,延长了褐煤颗粒干燥第一降速阶段的持续时间,促进褐煤快速干燥。研究了褐煤颗粒群干燥行为及其动力学过程。采用非等温干燥研究方法,控制褐煤物料升温速率,研究其在升温过程中的干燥特性等。为避免由于褐煤热解造成的有机物质损失,褐煤干燥温度应在200℃范围内。对于整个升温过程而言,褐煤干燥过程涉及强、弱两种相互作用水分的脱除,干燥初期,褐煤处于弱相互作用水分脱除阶段,外部能量输入强度是褐煤干燥速率主要控制因素,即传热过程控制阶段;而到干燥后期,强相互作用水分开始被脱除,更高的外部能量输入有利于该部分水分的脱除,但是颗粒粒径成为该过程的主要控制因素,即传质过程控制阶段。褐煤等温干燥研究是通过搭建的热风干燥风洞试验平台以薄层干燥的方式进行的。随着干燥介质温度的升高,由褐煤颗粒粒径引起的干燥时间差异逐渐被削弱,温度成为干燥过程主要影响因素。修正Page模型(b)很好的描述了褐煤等温薄层干燥过程。褐煤在80-170℃干燥温度范围内的有效水分扩散系数分布在1.103×10-9-8.937×10-9 m2/s之间,且随着温度的升高而增加。以褐煤单颗粒干燥动力学研究为基础,将褐煤颗粒群沿高度方向分为一系列小的薄层微元,实现对微元体内褐煤颗粒干燥同颗粒群环境参数变化间的耦合,构建褐煤颗粒群对流干燥动力学模型,进而获得颗粒群对流干燥过程热湿分布规律。综上,本文以多孔介质热质传递理论为基础,从褐煤中水分赋存状态和干燥过程热物理特性变化出发,建立了具有典型褐煤特征的褐煤颗粒及颗粒群干燥动力学模型,模型的建立能够更加深入的理解褐煤在干燥过程中传热传质过程,为后续高效脱水过程构建提供了理论指导依据。