徐 英，秦曉偉，張國(guó)杰，張永發(fā)

(太原理工大學(xué) 煤科學(xué)與技術(shù)教育部與山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西 太原 030024）

煤炭的發(fā)熱量是評(píng)價(jià)動(dòng)力用煤質(zhì)量的重要指標(biāo)[1]。隨著優(yōu)質(zhì)煤炭資源的不斷消耗，劣質(zhì)低階煤的利用技術(shù)成為能源和化工領(lǐng)域的研究重點(diǎn)[2]。由于儲(chǔ)量巨大、便于開(kāi)發(fā)利用以及價(jià)格低廉，褐煤已成為電煤供應(yīng)鏈的重要組成部分，目前己探明的褐煤資源高達(dá)1300多億t，約占全國(guó)煤炭?jī)?chǔ)量的17%[3]。

受成煤時(shí)代的影響，褐煤煤化程度低，一般全水分（Mt）含量為25%~40%，晚第三紀(jì)昭通褐煤水分甚至高達(dá)50%以上，因此暴露在大氣中很容易產(chǎn)生龜裂、自燃，難以儲(chǔ)存[4]；高水分的褐煤直接送入鍋爐燃燒，由于水分蒸發(fā)過(guò)程會(huì)帶走大量的熱量使得排煙熱損失增加，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的傳熱特性，導(dǎo)致電廠凈效率降低、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性差[5]；且褐煤在開(kāi)采過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生近60%粒徑為0~10mm的粉煤，由于褐煤水分、揮發(fā)分含量高熱值低、灰熔點(diǎn)低等缺點(diǎn)，造成裝卸技術(shù)的限制，導(dǎo)致運(yùn)輸費(fèi)用增加，因此大量的坑口末煤得不到有效利用[6]；高含水量的褐煤直接氣化，水分在爐膛中蒸發(fā)會(huì)吸收大量潛熱，使?fàn)t膛溫度條件惡化，造成氣化產(chǎn)品熱值降低，CO2排放量增加，且當(dāng)入爐煤水分高于8%時(shí)，會(huì)導(dǎo)致進(jìn)料不暢以及存在爆炸的危險(xiǎn)[7]。

近年來(lái)，褐煤的清潔高效利用受到國(guó)際能源界的重視，降低水分、提高能量密度成為褐煤加工利用的關(guān)鍵問(wèn)題之一[8]。褐煤經(jīng)干燥脫水提質(zhì)處理后，可脫除褐煤中大部分水分，發(fā)熱量顯著提高；提質(zhì)后的褐煤具有較高的附加值，不僅便于運(yùn)輸和貯存，還可進(jìn)行發(fā)電、氣化、液化、焦化以及加工水煤漿等綜合利用，對(duì)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[9]。

認(rèn)識(shí)褐煤干燥脫水的本質(zhì)機(jī)理、開(kāi)發(fā)合理高效的干燥工藝是褐煤干燥提質(zhì)技術(shù)的核心。本文針對(duì)褐煤水分賦存形態(tài)、干燥特性與提質(zhì)工藝方法進(jìn)行介紹，以期實(shí)現(xiàn)中國(guó)褐煤資源的合理、高效利用，減輕褐煤利用中的環(huán)境污染。

1 水分賦存特性

褐煤中水分存在狀態(tài)差別很大，受成煤物質(zhì)及過(guò)程、煤化程度、巖相組成和孔結(jié)構(gòu)等多種因素影響[10]。了解褐煤的水分賦存特性是選擇干燥方法的基礎(chǔ)。褐煤孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)且含有大量的親水性官能團(tuán)是褐煤含水率高的主要原因[11]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)褐煤的水分賦存特性做了大量的研究。

國(guó)外對(duì)褐煤中水分賦存形態(tài)研究較早，Allardice等[12]通過(guò)對(duì)Yallourn褐煤進(jìn)行等溫吸附與脫附特性分析，認(rèn)為褐煤表面含氧官能團(tuán)及內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)使褐煤具有凝膠特征的同時(shí)會(huì)伴隨自由水和化學(xué)吸附水的相互轉(zhuǎn)化；褐煤在105~110℃干燥時(shí)釋放出來(lái)的水分中不包含官能團(tuán)分解產(chǎn)生的水。Norinaga等[13]利用核磁共振（NMR）和差分掃描熱量（DSC）等分析儀器對(duì)褐煤凍結(jié)特性進(jìn)行研究，將褐煤中的水分分為可凍結(jié)水和不可凍結(jié)水，其中可結(jié)冰水可分為自由水和束縛水，Mraw等[14]通過(guò)研究進(jìn)一步明確褐煤水分中2/3水分為可凍結(jié)水分，其余為不可凍結(jié)水分，可凍結(jié)水分存在于煤的大孔中，不可凍結(jié)水分吸附在煤的內(nèi)表面或存在于微孔中。

國(guó)內(nèi)學(xué)者根據(jù)水分的存在形式不同，將煤中水分分為外在水、孔隙水、分子水和結(jié)晶水[15]。不同水分析出所需能耗不同，周永剛等[16]根據(jù)水分在煤中的存在機(jī)制，得出褐煤中外在水、內(nèi)在水、孔隙水和分子水四種水分形式析出所需的平均能耗分別為2380kJ/kg、3254kJ/kg、3109kJ/kg和3834kJ/kg；外在水、孔隙水、分子水中相似水分子析出所需的能耗差之比約1:2.53:9.73。唐文蛟等[17]通過(guò)分析褐煤中水分的賦存形式及其相應(yīng)的析出速率，指出褐煤水分形態(tài)分為可凍結(jié)水和不可凍結(jié)水；其中可凍結(jié)水的含量占褐煤中總水量的23%~65%，可凍結(jié)水含量與煤化程度有關(guān)，又可分為自由水和束縛水，含量與煤種有關(guān)；不同形態(tài)水分析出速率不同，自由水的析出速率明顯大于束縛水的析出速率。

2 干燥特性

2.1 影響因素

明晰干燥特性是實(shí)現(xiàn)褐煤深度提質(zhì)的前提條件，在干燥過(guò)程中，由于溫度、粒級(jí)和干燥時(shí)間不同，褐煤中水分脫除難易程度不同[18]。

2.1.1 溫度

溫度是影響干燥過(guò)程的主要因素之一。郝愛(ài)民等[19]采用了低溫?zé)崽幚砗透患旱奈⒂^顯微組分等手段對(duì)幾種不同變質(zhì)程度的煤表面性質(zhì)進(jìn)行改性提質(zhì)，指出低溫?zé)崽幚砜擅摮罕砻娴暮豕倌軋F(tuán)，降低煤遇水后與水分子的結(jié)合能力；認(rèn)為變質(zhì)程度低、內(nèi)在水分含量高的煤對(duì)低溫?zé)崽幚砀舾?，熱處理效果更為顯著。變質(zhì)程度低的煤對(duì)加熱處理很敏感。趙孟浩等[20]通過(guò)對(duì)低階煤中官能團(tuán)進(jìn)行研究，得到了低階煤中主要官能團(tuán)在干燥過(guò)程中的變化規(guī)律，認(rèn)為低階煤中主要官能團(tuán)含量隨干燥溫度的增加先減少后增加；指出當(dāng)?shù)蜏馗稍餃囟瘸^(guò)190℃，高溫干燥溫度超過(guò)600℃時(shí)，煤中主要官能團(tuán)增多代表該煤被氧化的程度加重，其中亞甲基是低階煤脂肪烴結(jié)構(gòu)中最易被氧化的部分。

2.1.2 顆粒粒徑

顆粒粒徑是影響干燥效率的另一主要因素。只有選取最優(yōu)化的粒徑，才能使磨煤?jiǎn)卧c干燥單元符合經(jīng)濟(jì)性工藝要求[21]。沈望俊等[22]通過(guò)對(duì)錫盟褐煤的干燥實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，褐煤的顆粒粒徑越小，顆粒內(nèi)水分?jǐn)U散途徑越短，比表面積越大，干燥活化能越低，越容易干燥。單顆粒褐煤干燥溫度越高、顆粒粒徑越小，褐煤干燥效果越好。蔣雯菁等[23]采用低溫加熱法考察了溫度和煤粉粒度對(duì)云南昭通褐煤干燥特性的影響，得出褐煤的干燥速率隨溫度的提高和粒徑的減小而增大，蒸發(fā)時(shí)間縮短；確定了昭通褐煤的低溫?zé)岣稍锬Ｐ蜑椋?/p>

2.1.3 干燥時(shí)間

在溫度和粒徑相同時(shí)，干燥時(shí)間是影響干燥效率的主要因素之一。Tahmasebi等[24]采用微波干燥研究了幾種褐煤的干燥特性，得到了溫度為110～170℃、粒徑為5±0.05mm和10±0.05mm時(shí)干燥時(shí)間與溫度Ttest、煤樣粒徑d的數(shù)學(xué)關(guān)系式為：

宋申等[25]考察了勝利褐煤在溫度50℃時(shí)，干燥時(shí)間對(duì)水分以及褐煤微觀特性的影響，得出煤樣的最可幾孔徑隨著煤樣的水分含量增大而增大；煤樣的物理吸氧量隨著煤樣水分的增大逐漸減小且減緩程度逐漸降低，但煤樣自燃傾向性加強(qiáng)，由Ⅱ類轉(zhuǎn)向Ⅰ類；隨著水分含量的降低，煤樣中羥基、羧基及醚鍵逐漸降低。

2.2 干燥機(jī)理

干燥動(dòng)力學(xué)是褐煤干燥技術(shù)開(kāi)發(fā)的理論基礎(chǔ)，其中動(dòng)力學(xué)模型及參數(shù)的確定是描述干燥過(guò)程的核心[26]。常用的干燥動(dòng)力學(xué)研究方法包括等溫法和非等溫法。

2.2.1 等溫法

等溫法理論成熟，在褐煤干燥動(dòng)力學(xué)研究方面已有較多應(yīng)用。Komatsu等[27]采用110~170℃過(guò)熱蒸汽干燥Belchatow褐煤，認(rèn)為干燥速率與所需干燥時(shí)間受煤樣粒度與過(guò)熱蒸汽的溫度控制。

Zheng等[28]在固定床反應(yīng)器使用高溫氮?dú)忸w粒褐煤進(jìn)行高溫干燥，通過(guò)等溫法得出水分有效擴(kuò)散系數(shù)及水分析出活化能（式3），并將褐煤干燥過(guò)程分為升速和降速干燥兩個(gè)階段；得到粒徑為10~25mm時(shí)干燥活化能隨粒徑的增大從49.42kJ/mol升高至106.37kJ/mol。

楊亞利等[29]對(duì)不同粒級(jí)的褐煤在不同干燥溫度下進(jìn)行等溫干燥試驗(yàn)，確定了在介質(zhì)溫度140℃下，根據(jù)褐煤的干燥速率和水分的存在形式，褐煤干燥過(guò)程分為3個(gè)干燥階段：失水率為0～40%為第1干燥階段，失水率40%～80%為第2干燥階段，失水率為80%～100%為第3干燥階段；得到了基于Arrhenius公式基礎(chǔ)上的褐煤干燥的界面蒸發(fā)活化能Ea=17.088kJ/mol和指前因子A=12.47min-1。

2.2.2 非等溫干燥

非等溫法理論體系形成較晚，但該方法相比于等溫法，具有所需實(shí)驗(yàn)樣品用量少，檢測(cè)誤差小以及分析速度快的優(yōu)點(diǎn)，因此逐漸成為熱分析動(dòng)力學(xué)方面研究的熱點(diǎn)。Jin等[30]在固定床反應(yīng)器中研究了褐煤在不同氣氛中的干燥機(jī)理，認(rèn)為褐煤干燥過(guò)程受隨機(jī)成核機(jī)制和積分動(dòng)力學(xué)模型（式4）控制；確定了對(duì)數(shù)模型（式5）是褐煤薄層干燥方法的優(yōu)化模型；干燥活化能隨煤樣水分含量增大而增大；甲烷氣氛中的干燥活化能小于氮?dú)鈿夥崭稍锘罨埽桓稍镞^(guò)程中平衡水分含量(Me)與Chung-Pfost模型具有良好的相關(guān)性。

趙鋒鋒等[31]通過(guò)大量熱風(fēng)干燥實(shí)驗(yàn)，考察了不同溫度和相對(duì)濕度對(duì)褐煤顆粒干燥特性的綜合影響，認(rèn)為干燥階段可以分為恒速干燥階段和降速干燥階段，其中降速干燥階段又可以分為第一降速階段和第二降速階段，體相水和毛細(xì)水主要在恒速干燥階段和第一降速干燥階段脫除，而含氧官能團(tuán)形成氫鍵的多層水和單層水主要在第二降速干燥階段脫除；指出Weibull分布函數(shù)可以很好地描述褐煤干燥過(guò)程。郭治等[32]針對(duì)褐煤水分以毛細(xì)孔吸附水為主的特點(diǎn)，認(rèn)為干燥過(guò)程中可忽略液態(tài)水遷移，在假定水分減少主要靠水蒸發(fā)為蒸汽再擴(kuò)散出煤粒的基礎(chǔ)上，建立了煤粒水分縮核干燥動(dòng)力學(xué)模型方程：

3 提質(zhì)工藝

褐煤脫水干燥提質(zhì)工藝技術(shù)主要有蒸發(fā)干燥和非蒸發(fā)干燥兩類[33]。 蒸發(fā)干燥脫水是將煤中的水變?yōu)闅鈶B(tài)后脫除，主要包括煙氣干燥、蒸汽干燥和微波干燥等；非蒸發(fā)干燥脫水則是將煤中的水仍以液態(tài)形式脫除，主要包括熱能脫水工藝(HTD)、機(jī)械熱擠壓脫水工藝(MTE)和有機(jī)溶劑脫水工藝(DME)等[34]。

3.1 蒸發(fā)干燥

3.1.1 煙氣干燥

煙氣干燥褐煤技術(shù)是使用高溫?zé)煔庾鳛橹虚g介質(zhì)直接干燥褐煤，入口溫度大約為700~900℃，出口溫度約為60~120℃，該干燥工藝技術(shù)簡(jiǎn)單、操作方便、成本低、易于工業(yè)化[20]。在煙氣干燥工藝中，為了降低褐煤干燥過(guò)程的損失，采用富氧煙氣進(jìn)行褐煤干燥是目前電廠較為常見(jiàn)的做法，但該方法中各個(gè)影響參數(shù)的研究主要依靠實(shí)驗(yàn)完成，存在研究周期較長(zhǎng)且參數(shù)容易波動(dòng)等問(wèn)題，胡志強(qiáng)等[35]利用計(jì)算機(jī)模擬褐煤的干燥過(guò)程，分析了褐煤干燥過(guò)程原理與內(nèi)部顆粒的變化，得出褐煤干燥過(guò)程主要受到干燥介質(zhì)、水蒸氣含量、煙氣流量和CO2含量控制；當(dāng)干燥介質(zhì)溫度較低時(shí)，富氧煙氣介質(zhì)干燥后的褐煤含水量最小，在130℃的條件下約為14%；干煤的水蒸氣含量隨煙氣中水蒸氣含量的升高而升高，但隨著煙氣流量的增加不斷降低，而當(dāng)流量超過(guò)1.38×106m3/h之后，干煤含水量的變化趨于穩(wěn)定。針對(duì)多目前煙氣干燥工藝中采用低溫?zé)煔庾鳛楦稍锝橘|(zhì)時(shí)由于煙氣溫度較低，存在干燥介質(zhì)用量大且難以實(shí)現(xiàn)深度干燥等問(wèn)題，何毅聰?shù)萚36]模擬了高溫?zé)煔飧稍锖突剞D(zhuǎn)管式干燥過(guò)程進(jìn)行流程，運(yùn)用能量平衡法和火用分析方法對(duì)2種干燥系統(tǒng)能量利用效率進(jìn)行分析，得出Aspen Plus軟件能夠較好地模擬高溫?zé)煔飧稍锖突剞D(zhuǎn)管式干燥過(guò)程；當(dāng)煙氣和蒸汽溫度分別為750℃和203.1℃時(shí)，回轉(zhuǎn)管式干燥的熱利用效率比高溫?zé)煔飧稍锔?.04%，而回轉(zhuǎn)管式干燥火用利用效率比高溫?zé)煔飧稍锔?9.33%；高溫?zé)煔飧稍锱c回轉(zhuǎn)管式干燥熱利用效率隨干燥介質(zhì)溫度升高而提高，但火用利用效率降低。

3.1.2 蒸汽干燥

為提高蒸汽干燥效率，近年來(lái)，開(kāi)發(fā)褐煤蒸汽干燥工藝和設(shè)備成為國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。旋風(fēng)分離器是蒸汽流化床干燥器的重要組成部分，主要是用來(lái)分離褐煤中的煤粉及凈化流化床流出的蒸汽，由于旋風(fēng)分離器分離過(guò)程中流場(chǎng)的復(fù)雜性及實(shí)驗(yàn)設(shè)備的制約，依靠現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)手段無(wú)法獲得詳細(xì)的流場(chǎng)參數(shù)，為了提高旋風(fēng)分離器在褐煤干燥提質(zhì)中的工作效率，張峰等[37]采用正交試驗(yàn)的方法，選擇旋風(fēng)分離器的入口速度、排氣管外延伸長(zhǎng)度、褐煤粒徑3個(gè)參數(shù)為因素，每個(gè)因素取3個(gè)水平，選取L9（34）正交表得到9組方案，運(yùn)用FLUENT15.0軟件對(duì)旋風(fēng)分離器的流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，并以褐煤最優(yōu)分離效率為指標(biāo)，由極差綜合分析法得出入口速度是影響褐煤干燥提質(zhì)的主要因素及旋風(fēng)分離器的入口速度、排氣管外延伸長(zhǎng)度、褐煤粒徑的最優(yōu)組合。針對(duì)高水分（60%～63%）、高揮發(fā)分、低熱值褐煤采用蒸汽干燥工藝中存在輸煤系統(tǒng)發(fā)生粉塵難以控制、積粉易自燃、蒸汽干燥機(jī)和制粉系統(tǒng)爆炸、原煤斗堵煤等問(wèn)題，神華國(guó)華（印尼）南蘇發(fā)電有限公司[38]通過(guò)將燃燒優(yōu)化試驗(yàn)后獲取最佳控制曲線組固化到DCS控制系統(tǒng)控制邏輯中的方法，鍋爐實(shí)現(xiàn)將蒸汽干燥機(jī)出口原煤水分從40%提升至52%～55%；通過(guò)磨煤機(jī)和燃燒優(yōu)化等試驗(yàn)，得到了鍋爐不同負(fù)荷下最佳二次風(fēng)擋板開(kāi)度以及鍋爐氧量控制、確、最高一次風(fēng)率（45%）、中速磨煤機(jī)研磨高水分褐煤磨輥加載力、一次風(fēng)壓以及最佳煤粉細(xì)度等參數(shù)。

3.1.3 微波干燥

微波對(duì)極性水分子的選擇性較強(qiáng)，可以同時(shí)作用于褐煤孔道內(nèi)外的水分子，從而達(dá)到干燥的目的，因此，微波干燥脫水具有即時(shí)性、整體性、選擇性、能量利用高效性等優(yōu)點(diǎn)[39]。認(rèn)識(shí)微波干燥過(guò)程機(jī)理是提高其利用效率的有效方法，Wang等[40]考察了微波功率、干燥時(shí)間以及礦物組成對(duì)于微波干燥過(guò)程中煤樣孔徑結(jié)構(gòu)的影響，指出微波干燥過(guò)程中靠近煤樣中心部位的孔容、平均孔徑、比表面積逐漸增大；當(dāng)微波功率在400W～800W區(qū)間時(shí)，介孔數(shù)量隨著微波功率的增大逐漸增多；在微波干燥過(guò)程中，水分脫除、封閉孔以及發(fā)育不良的孔結(jié)構(gòu)的擴(kuò)孔作用以及有機(jī)物的熱分解導(dǎo)致煤大分子框架結(jié)構(gòu)中孔結(jié)構(gòu)發(fā)生坍塌。微波干燥過(guò)程中極性分子在微波場(chǎng)作用下運(yùn)動(dòng)，使水溫迅速升高使褐煤水分得到部分脫除，仍會(huì)有一部分水汽滯留在腔體內(nèi)繼續(xù)吸收微波從而降低了微波干燥效率，為了獲得提高微波脫水效率的腔體結(jié)構(gòu)以及運(yùn)行方法，薛飛飛等[41]采用數(shù)值方法對(duì)微波干燥褐煤設(shè)備腔體的流場(chǎng)進(jìn)行建模和求解，從流場(chǎng)的角度分析了腔體結(jié)構(gòu)變化對(duì)微波效率的作用機(jī)理，得出提高微波脫水效率的腔體結(jié)構(gòu)以及運(yùn)行方法，即當(dāng)泵使用數(shù)量較多時(shí)使用有罩子的腔體微波干燥效率較高；而泵的使用數(shù)量較少時(shí)，簡(jiǎn)化后的腔體微波干燥效率與有罩子的腔體的微波干燥效率相近。

3.2 非蒸發(fā)干燥

非蒸發(fā)脫水工藝是將煤中水分以液態(tài)形式脫除，主要有HTD、MTE和DME工藝。

3.2.1 HTD工藝

HTD工藝是把褐煤等高含水的低階煤與蒸餾水同時(shí)放置于一個(gè)密閉的高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行加熱使其內(nèi)部水分在蒸餾水產(chǎn)生的飽和蒸汽壓力的作用下以液體形式排出。為研究HTD工藝中褐煤結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的變化規(guī)律，Habib Ullah等[42]采用HTD工藝在200～300℃將褐煤恒溫干燥1h，發(fā)現(xiàn)煤中內(nèi)在水分和含氧官能團(tuán)顯著下降，而固定碳含量和熱值增大；伴隨亞甲基、甲基及含氧官能團(tuán)的減少，無(wú)機(jī)元素Fe和Ca含量也大大降低；提質(zhì)后的煤著火溫度提高，且點(diǎn)火階段反應(yīng)的活化能升高，燃燒階段反應(yīng)的活化能降低；煤的結(jié)構(gòu)、組成、煤階、燃燒特性在HTD溫度300℃時(shí)發(fā)生顯著改變。優(yōu)化HTD工藝中運(yùn)行參數(shù)可以提高其干燥效率，In SeopGwak等[21]通過(guò)考察HTD非蒸發(fā)脫水工藝中各影響因素，得出當(dāng)溫度在100～300℃、壓力在0.1～4MPa、煤樣平均粒徑在256～327.5μm時(shí)，HTD工藝水分脫除率最高可達(dá)98%；建立了溫度T(℃)、壓力P(105Pa)、顆粒粒徑S(μm)、保留時(shí)間R(s)等運(yùn)行參數(shù)與HTD工藝干燥脫水率D(%)的關(guān)系式：

3.2.2 MTE工藝

MTE工藝是在150～220℃和2～12MPa條件下，通過(guò)加熱處理和機(jī)械擠壓聯(lián)合作用將褐煤中的水分?jǐn)D壓出來(lái)，從而使褐煤水分得到脫除的技術(shù)[43]。溫度和壓力是影響MTE工藝干燥效果的主要因素，Hulston等[44]研究了溫度和壓力對(duì)MTE干燥工藝中Loy Yang褐煤理化性質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)溫度和壓力增大有利于褐煤水分的脫除，同時(shí)顯著降低褐煤持水性和鈉含量。干燥脫水雖然是褐煤提質(zhì)的有效方式之一，但由于水分的脫除會(huì)造成褐煤交叉點(diǎn)溫度的降低，從而促進(jìn)了褐煤的自燃傾向，Zhang等[45]通過(guò)研究MTE與氮?dú)飧稍飪煞N干燥方式對(duì)干燥后褐煤自燃特性方面的影響，得出MTE干燥工藝干燥過(guò)程中煤結(jié)構(gòu)大孔徑向小孔徑的發(fā)育演變相對(duì)緩慢，使得干燥煤樣具有穩(wěn)定的孔結(jié)構(gòu)，在相同的水分脫除效果時(shí)，MTE工藝干燥褐煤的交叉點(diǎn)溫度值升高，從而使干燥后煤樣的自燃傾向下降；確定了MTE干燥工藝可獲得粒徑較大干燥煤樣使其自燃傾向性降低的主要原因，在粒徑＜0.2mm或10～20mm范圍內(nèi)，MTE方法干燥后的煤樣交叉點(diǎn)溫度值隨粒徑的增大而升高，其自燃傾向性下降。

3.2.3 DME工藝

DME工藝使用液化二甲醚作為脫水劑，利用二甲醚低沸點(diǎn)、易壓縮液化、與水互溶和無(wú)毒易滲透等優(yōu)點(diǎn)，將褐煤和液化的二甲醚在36℃、0．78 MPa的條件下混合后將褐煤中的水分快速脫除[46]，因此DME工藝特點(diǎn)是無(wú)需加熱且耗能較低[47]。

綜上所述，蒸發(fā)干燥技術(shù)由于所使用干燥介質(zhì)容易獲得，且工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，應(yīng)用較為廣泛，但缺點(diǎn)是干燥后的低階煤會(huì)重吸水，不適合長(zhǎng)時(shí)間的儲(chǔ)存和運(yùn)輸；非蒸發(fā)干燥技術(shù)能耗較蒸發(fā)干燥方式小，在對(duì)褐煤內(nèi)部水分不可逆脫除的同時(shí)使褐煤的孔隙結(jié)構(gòu)和氧含量等煤質(zhì)特性都會(huì)得到明顯改善，但干燥工藝中使用溫度、壓力均較高[21]。

4 干燥后復(fù)吸

褐煤孔隙結(jié)構(gòu)十分發(fā)達(dá)，比表面積大，且其含氧官能團(tuán)含量較高，暴露在空氣中的干燥提質(zhì)褐煤會(huì)吸附空氣中的水分子，因此褐煤與其他煤種相比，其干燥后在潮濕的空氣中的水分復(fù)吸現(xiàn)象更為顯著[48]，重吸收水分一方面影響了褐煤脫水后的運(yùn)輸半徑和存放時(shí)間，另一方面水蒸氣在其表面凝結(jié)會(huì)釋放出汽化潛熱，使煤的溫度升高，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致自燃的發(fā)生[22]。

為研究干燥后褐煤的水分復(fù)吸情況及其影響因素，楊蛟洋等[49]通過(guò)考察粒度和微波功率對(duì)褐煤復(fù)吸特性的影響，得出干燥后褐煤的復(fù)吸能力與顆粒粒度大小以及微波功率成正相關(guān)；復(fù)吸速率隨粒徑增大而增大，不同顆粒褐煤的復(fù)吸速率隨時(shí)間變化趨勢(shì)基本一致；復(fù)吸率和復(fù)吸速度隨微波功率的增大而減小，不同功率干燥褐煤的復(fù)吸水分變化趨勢(shì)基本一致。李尤等[50]分析了干燥試樣的有效含水孔隙和表面含氧官能團(tuán)，得到不同干燥程度褐煤煤樣的平衡含水率，確定了在低溫干燥條件下，干燥褐煤復(fù)吸特性受煤中含氧官能團(tuán)數(shù)量來(lái)控制；而有效含水孔隙結(jié)構(gòu)是高溫干燥褐煤平衡含水量的主導(dǎo)因素；指出低溫干燥褐煤(140～230℃)時(shí)，褐煤中主要含氧官能團(tuán)隨干燥溫度升高先減少后增加，高溫干燥(600～800℃)時(shí)，褐煤中含氧官能團(tuán)隨干燥溫度升高而增多，但有效含水孔隙體積減少。劉曉陽(yáng)等[51]利用量熱法分別對(duì)褐煤的潤(rùn)濕熱進(jìn)行測(cè)定，以t時(shí)刻褐煤水分復(fù)吸率qt、平衡時(shí)褐煤水分復(fù)吸率qe、反應(yīng)速率常數(shù)k2作為動(dòng)力學(xué)參數(shù)，建立了干燥褐煤的水分復(fù)吸二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型（式8），得出在干燥褐煤的水分復(fù)吸過(guò)程中，在表面形成的單層吸附或團(tuán)簇吸附是褐煤潤(rùn)濕熱降低的主要影響因素，而孔隙吸附或毛細(xì)凝聚吸附對(duì)其潤(rùn)濕熱影響較小。

5 結(jié)語(yǔ)

對(duì)褐煤進(jìn)行干燥提質(zhì)是我國(guó)褐煤發(fā)展利用的關(guān)鍵問(wèn)題，可提高褐煤的綜合利用效率并減小其直接燃燒對(duì)環(huán)境的污染，非常適合我國(guó)的國(guó)情。目前，我國(guó)的褐煤干燥提質(zhì)技術(shù)研究還處于起步階段，還存在一些影響褐煤提質(zhì)技術(shù)大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用的理論與技術(shù)問(wèn)題，應(yīng)加強(qiáng)褐煤性質(zhì)和干燥脫水基礎(chǔ)理論研究，加強(qiáng)干燥提質(zhì)已有工藝的完善和新工藝的研發(fā)，加強(qiáng)防止褐煤干燥后產(chǎn)品復(fù)吸的技術(shù)研究，加強(qiáng)褐煤提質(zhì)設(shè)備大型化和產(chǎn)業(yè)化，實(shí)現(xiàn)褐煤干燥脫水提質(zhì)技術(shù)的快速有效發(fā)展。