《表3 原煤和干燥半焦的分形维数计算结果》

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《高温干燥对褐煤孔隙结构及水分复吸的影响》

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分形维数的计算结果见表3。高温干燥条件下，随干燥温度升高，分形维数D1逐渐增大，D2则先增大后减小。通常而言，半焦的比表面积与颗粒表面粗糙度及内部孔隙结构相关[28]。结合表2可知，分形维数D2与干燥后半焦的比表面积变化规律一致，说明介孔的变化对空间性质影响更大。随干燥温度从600℃升至700℃，分形维数D1和D2均增大，半焦表面生成并累积了一些小孔隙网络结构，半焦的比表面积缓慢增大，煤颗粒表面粗糙度增加。随着干燥温度升高至800℃，由于干燥过程产生的快速射流冲击压力和热应力作用，半焦产生了缺陷和裂纹，累积的小颗粒数目减少，从而使半焦的比表面积减小[29]。此时分形维数D2的变化可能与热弛豫现象相关。Takanohashi等[30]提出煤内聚模型，认为煤的结构松弛和流态化具有高度相关性。该模型假设煤中含有连续分子量的可溶分子，在一定温度下，内聚力结构因热弛豫而被破坏，此时具有较大分子量的物质溶解，煤发生“流动”，从而产生高迁移率的活性组分，使不均匀的孔表面变得光滑。结合孔径分布图2，半焦YM-800℃在2～20 nm范围的孔径微分变化相对比较平缓，说明此时半焦的部分小孔隙存在被封闭的现象。因此，该半焦小孔隙网络结构减少，孔隙结构的粗糙度降低，分形维数D2减小。