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低阶煤储量巨大,高效、经济的利用途径少,需探索节能、高效低成本的利用方式；脱水和热解提质是科学利用低阶煤的重要技术途径。围绕低阶煤脱水和低温热解人们已进行了大量的基础研究,并开发了多种低温干馏设备(干馏炉)。这些干馏设备中固定床或移动床较多。针对干馏炉的结构特性和操作影响的研究报告较多,但是对其中的传热特性研究较少。因此本文研制了500毫米宽的炭化室(金属材料)的低阶煤固定床炭化炉和气体热载体移动床炭化炉,并在此基础上研究了煤料的脱水、热解和部分传热特性,获得的主要结果和结论如下：1.根据传热和升温特性,固定床炭化室内低阶煤可以被分为三个区：近区(0-10.0 mm)、中区(10-186.5 mm)和远区(186.5-250 mm)。近区和中区以是否有低温恒温阶段(80-100℃)进行分界,中区和远区的分界指标为(?)2T/(?)t2=0,(?)T/(?)t=n。燃烧室温度600℃时,炭化室中不同区域煤料的升温过程为：近区,3小时的快速升温和3.7小时的缓慢升温阶段；中区,1-8小时的低温恒温和30-38小时的中速升温阶段；远区,16.2小时的低温恒温和29小时的慢速升温阶段。煤料距炭化炉墙近时,传热距离短,升温过程快,S1-S5等温面最大升温速率分别为dT/dt=154.0、64.5、32.0、19.5和20.0℃/h。炭化室中心煤料开始升温的时间分别为：HM0%大于15 h,HM7%小于10 h,HM15%小于15 h,HM30%大于15 h。随表面水分增加,升温速率先增快后减小；随传热距离增加,起始升温时间增加,升温速率降低,原煤的升温速率慢于HM>0%,HM30%升温速率最慢。2.低阶煤脱水过程主要经过两个阶段：表面水脱除阶段(100℃以下)和含氧官能团脱除和脱水阶段(100到300℃)。燃烧室温度越高,tsM、tFG和ttotal脱水时间均缩短；随传热距离和表面水含量增加,ttotal,>0%增加。在炭化室近区,随HM(褐)煤表面水增加,HM脱除时间tSM缩短,原煤脱除时间tSM延长,大脱水负荷使脱水时间缩短；在中区,随煤表面水和传热距离Hi的增加,脱水时间tSM,all增加,燃烧室温度升高,脱水时间缩短,原煤的tSM,0%的时间较长,HM7%完成表面水脱出过程时间最短；在远区,蓄热外墙缩短传热与升温过程,tSM,0%最短,tFG较长,ttotal,7%最短。脱水负荷越高,完成脱水过程越慢,tSM>0%越长。3.半焦的挥发分组分随HM的表面水分增加而减小；半焦残留的水组分维持在1-2%之间；固定碳维持在55-60%之间；灰组分略微增加从22到24%。温度越高,半焦中水组分变化较小,固定碳和挥发分组分降低,灰组分略微增加。4.100℃等温面(S100℃)随传热距离Hi和煤的脱水负荷的减少,移动越快。S100℃,0%等温交界面在S0-S1和S2-S3之间移动时分别达到4.17和5.00mm/h,煤升温产生的水蒸气促使S100℃>0%移动加快；较多的冷凝水负荷减慢了S100℃的移动速率。S100℃,7%移动速率先慢后快,在S3-S4移动时达到最小值(9.09 mm/h).5.炭化过程的模拟温度通过CFD过程得到,计算温度函数满足Chen-Clayton方程：T(t,z)=563.85×et-0.2120/-0.1561226×28.717×t0.632209×h+76.6714.S1-S5等温面上的模拟、计算温度与实测温度的平均均方根误差(RMSE)分别为；17.59和24.50。模拟、计算和实测温度的残差分析满足3σ原则；模拟温度与实测温度Peason相关系数大于0.9632；计算温度大于0.9549。模拟温度与实测温度的拟合优度大于0.9338；计算温度大于0.9161。模拟温度、计算温度与实测温度的拟合度高,温度基本吻合一致。6.综合导热系数成由煤和半焦共同作用,单峰分布,函数方程为：(?)炭化室中不同等温面综合导热系数λi随炭化时间可分为3段：煤／焦混合导热阶段λhybrid、煤／焦综合导热阶段λi,coal/coke和半焦导热阶段λcoke。煤料的传热距离Hi越长,λi,coal/coke出峰时间越晚；煤料脱挥发分阶段停留时间tv越长,炭化终温越高,导热系数λcoal/coke波峰越宽,峰宽为λ2>λ3>λ4>λ5> λ-5，coke值介于0.40-0.80 W/m.K。建立了含内热源的矫正导热系数修正模型λi*方程为：(?)矫正导热系数为Ki,方程为：(?)7.建立了一个具有气体热载体低阶煤连续热解SPU装置,系统设计的处理能力为6-9 kg/h,直径5-10.0 mm,反应器内径150.0 mm,空塔速度～0.48Nm/S,空速5708 h-1,热解反应时间15-20 min,停留时间5-25 min,反应器中心温度可达到660℃。该装置主要包括4个部分：气源、载气加热、煤料热解和尾气净化与处理部分。8.气体载热热解过程时,随热解终温从400℃升高到640℃时,脱水速率增大,脱水时间缩短,焦油产率增加,半焦产率降低,半焦的挥发分组分减小,半焦的水分和灰分在一个范围内小幅波动；随热解时间增加,总水产率持续增加并且接近6.37 wt%,半焦产率降低。不借助粘结剂的条件下,460℃ 25分钟时开始出现粘结现象,粘结质量随热解终温和停留时间的增加而增加。9.气体热载体热解得到的半焦随热解终温增加(400到640℃),比表面积从3.52增加到7.01m2/g,平均孔直径从24.65降低到16.42 nm。640℃的热解终温下,热解停留时间增加,比表面积从5.63先增加到8.14然后减小到7.01 m2/g,平均孔直径从8.02增加到16.42 nm。温度越高,表现为10-20nm中孔增多。10.SPU装置热解时,炭化室分为三个区域：底部(0-100 mm)、中部(100-200 mm)和顶部(200-300 mm)区域。气体热载体热解过程经历三个阶段：热载体快速降温阶段、煤温度升高阶段和煤料温度恒定的阶段。随炭化室中煤层高度增加,转折点温度降低；随载气温度增加,转折点温度逐渐提高。随载气温度增加,温度转折点出现时间先减小后增加。