褐煤的高含水特性限制了其大规模高效利用。因此,褐煤利用必须进行干燥。由于热稳定性差,干燥过程易发生严重碎裂和粉化,进而影响生产安全和连续性,褐煤稳定性干燥与干燥稳定性面临诸多科学与技术问题。作为典型的多孔液固结构,褐煤干燥过程的孔道气-液运移外溢导致其结构收缩干裂,煤相低渗透产生高温环境的高压蒸汽膨胀,二者作用及其叠加导致本底疏松的褐煤结构损伤。通过研究褐煤干燥的干裂收缩过程机制与高压蒸汽膨胀破坏机理,构建褐煤干燥结构损伤模型,将有助于遏制褐煤干燥粉化、提高褐煤干燥稳定性与效率。本文以我国年轻褐煤的代表——昭通褐煤作为研究对象,研究褐煤干燥的干裂收缩过程与内部高压蒸汽膨胀破坏机制。首先,在研究褐煤高含湿多孔结构本征特征的基础上,采用核磁共振技术研究表征褐煤干燥过程中的气-液运移,并以干燥收缩过程与内部高压蒸汽破坏行为为切入点,阐明水分运移诱导的收缩过程与颗粒内部高压蒸汽的演化与运移行为。其次,将裂纹发育与颗粒强度作为褐煤结构损伤的主要表征指标,对褐煤颗粒干燥过程中的细观和宏观结构损伤的系统研究,构建基于干缩过程与高压蒸汽影响下的褐煤干燥结构损伤的机制,并提出褐煤干燥过程颗粒粉化预防策略。采用核磁共振技术研究了褐煤干燥过程中的气-液运移,为探究水分运移诱导的收缩行为及内部高压蒸汽演化与迁移奠定了基础。在常温单侧干燥的快速干燥阶段,自由水被完全脱除;之后慢速干燥阶段主要发生孔隙水的脱除。水分传递系数随着水分含量的降低呈现出先减小后增加的变化趋势。干燥初始阶段,水分以液体的形式在大孔隙中快速运移;当水分含量降低到0.95 gmoisture/gdry coal左右后水分以液体和蒸汽的混合形式传输;水分含量小于0.2 gmoisture/gdry coal后仅发生蒸汽输送。褐煤的单侧加热干燥过程同样可以分为两个阶段,快速干燥阶段干燥速率较快,水分以液体输送为主,该阶段受干燥温度控制;慢速干燥阶段干燥速率较小,干燥速率取决于内部结构和水分的扩散传递过程。研究了昭通褐煤在干燥过程中的收缩过程与特性,探讨了单独干缩过程影响下表面裂纹的发育过程。褐煤二维结构的水分脱除和结构收缩几乎同时发生,二者满足如下关系:P=-6.922+142.488X-63.984X2+10.430X3。干燥过程中不同类型水分的脱除产生了不同的收缩行为:快速干燥阶段随自由水的脱除褐煤体积缓慢收缩;当水分含量降低到0.95 gmoisture/gdry coal后干燥进入慢速干燥阶段,该阶段内由于孔隙水的脱除使得体积快速收缩。干缩过程影响下褐煤颗粒表面裂纹经历了“快速发育-稳定-收缩/闭合”的过程,且以横贯颗粒表面的较宽的长裂纹为主。采用高温核磁共振系统研究了褐煤内部高压蒸汽的演化与运移,分析了内部高压蒸汽影响下的表面裂纹发育。在快速干燥阶段,热气流传递的热量主要用于均匀加热褐煤样品;进入慢速干燥阶段后,褐煤内部温度梯度增大。170℃干燥时,干燥了19.5 h后干燥前沿移动至距离底部24.1 mm的位置,干燥前沿处温度从66.0℃快速升高到117.7℃,压力也从26.1 k Pa大幅度增加到184.0 k Pa。高温干燥时干燥前沿处的蒸汽压力较高,此时干燥前沿的移动速率更快,因而高压膨胀应力对褐煤结构的破坏更为严重。单独高压蒸汽影响下在褐煤二维平板表面生成了均匀分布的细小的微裂纹。干燥温度升高,高压蒸汽的影响显著增强,形成的微裂纹网络结构越致密,且裂纹发育速率更快。系统研究了褐煤颗粒热风干燥过程中的结构损伤,基于干缩过程与内部高压蒸汽演化与运移过程构建了褐煤的干燥结构损伤的物理机制。在实验温度范围内,表面裂纹率与水分含量、干燥温度存在如下关系:CR=(-56.30+0.73T′-3.81×10-3T′2)X+(76.63-0.91T′+4.83×10-3T′2)。褐煤颗粒的抗碎强度随水分含量的降低而减小,与水分含量满足如下关系:CS=37.48+113.26X-71.78X2+15.47X3。热风干燥的褐煤颗粒干缩过程仅与水分含量有关,而温度对结构产生的损伤体现在颗粒内部的高压蒸汽的破坏行为。当干燥温度较低时,干缩过程对结构的损伤占据主导;干燥温度升高后,高压蒸汽影响显著增强。干缩过程影响下形成的长裂纹与高压蒸汽影响下形成的微裂纹在褐煤颗粒内部共同构成了三维裂纹网络,干燥温度越高,长裂纹越宽,微裂纹越致密,形成的三维裂纹网络也更为致密,此时对褐煤颗粒的损伤也更为严重。以褐煤颗粒的干燥损伤机制为指导,拟定了褐煤颗粒干燥损伤的预防策略,采用分阶段干燥操作在提高干燥速率的同时尽可能防止颗粒发生破碎,保证干燥过程的高效、安全运行。综上,本文以干燥过程中的气-液运移为基础,构建了基于干缩过程和高压蒸汽影响下的褐煤干燥碎裂损伤机制,有助于更为深入地理解了褐煤干燥过程的高含湿多孔液固结构损伤的诱因及演化,为实现干燥过程中对碎裂行为的预防与控制提供理论支撑,从而提高褐煤干燥过程的稳定性与效率,促进我国褐煤干燥提质技术的发展和应用。论文共包括106幅图,12个表格,222篇参考文献。