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加强低阶煤提质理论的研究,尤其是对过程微观描述及过程模拟模型的研究,将对我国乃至世界低阶煤提质技术的发展起到重要的推动作用。课题以蔚州长焰煤为研究对象分别从等温非等温角度、微观与宏观角度、数值模拟角度对低温热解定向提质机理进行了研究,研究的主要内容包括:1)对煤粉在非等温条件下和等温条件下的失重特性进行了实验研究,研究表明:干燥与热解的表观特征温度是反应(蒸发)速度与挥发物扩散速度竞争的结果;煤样热解反应区间是280℃~600℃,升温速率越高煤样热解反应越集中。2)基于热重/红外/气相色谱/质谱联用(TG-FTIR-GC-MS)技术建立元素迁移图谱。研究表明:元素迁移图谱能够指导热解产品定向优化及过程定向控制。550℃氧元素迁出率为52.4%,向煤气和焦油中的定向转移率分别为46.9%、5.5%,半焦、煤气、焦油中O对C、H的携带比(O:C:H)分别为1:12.81:0.76、1:0.62:0、1:6.81:7.66,半焦、焦油均呈现较好的成分组成特性。3)对蔚州长焰煤的干燥、热解过程进行了流化床实验台实验模拟,考察了粒径、床温、停留时间对热解产品成分及产率的影响,并对热解条件对半焦分选特性的影响规律进行了分析。研究表明:流化床干燥及热解的优化控制参数分别为粒径3~6mm、5min、240℃和粒径<6mm、10min、550℃,半焦产率较高分布在72%~75%之间,半焦灰分在17.4%左右,煤气产率可至9.2%,焦油产率可至4.4%。半焦密度在热解过程中出现两级分化现象,对于目标灰分为9%,理论分选密度±0.1含量由原煤的38.5%变为550℃热解半焦的5%。4)对煤的化学结构参数计算模型进行修正,并进行热解过程与产物分布的数值模拟预测与验证。研究表明:热解过程及产物分布预测与实验结果间的误差在6.6%~17.6%之间,修正方法可行。其中450℃热解误差较大,模型对较低热解温度区的热解过程的预测尚需改进。