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自燃煤低温氧化放热性实验研究

作　者: 李莉
导　师: 徐精彩
学　校: 西安科技大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: 煤自燃热重实验模拟实验活化能自燃发火期放热强度、耗氧速度
分类号: TQ533
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 281次
引　用: 3次
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内容摘要

煤层自燃严重影响着煤炭工业发展，给矿井生产带来极大安全隐患。由于实际条件下的煤自燃过程很难描述清楚，使得煤层自然发火预测预报技术的发展受到严重制约。因此，了解煤自燃的条件、发展过程的影响因素对煤层自然发火防治具有重要的理论和工程应用价值。本文根据煤自燃是由于煤样复合放出热量引起的机理，研究涉及的两个关键因素：（1）煤氧复合（2）放出热量，采用理论、实验相结合的研究方法，对自燃煤低温氧化放热性进行研究。通过自然发火实验与程序升温实验以及一系列热重实验分析可得出煤自燃过程中的五个特征温度，在临界温度时煤的失重速率达到最大值，小于临界温度时，随煤温升高，煤体氧化放热强度、CO产生率、耗氧速度和升温速度增加缓慢，超过临界温度后，增速加快；超过干裂温度后，急剧增加。通过煤热重动力学参数测定，计算出煤的活化能，了解自燃煤由初始稳定状态变为活化分子所吸收的能量，从本质上描述煤的着火性能。通过煤自燃过程数学模型，确定出煤自燃过程数值模拟所需的关键参数为煤的耗氧速度和放热强度及松散煤体内的氧气扩散系数和渗透系数，通过实验对其进行了研究和测试。提出了实际条件下煤体放热强度和耗氧速度的计算方法。通过模拟试验的测试，可分析得出煤的实验最短发火期以及表征煤自燃极限外界条件的参数：下限氧浓度、上限漏风强度和最小浮煤厚度。通过研究煤自燃低温氧化放热性，了解煤自燃的发生及发展过程。

全文目录

1 绪论  8-18
  1.1 选题的目的和意义  8-9
  1.2 国内外研究成果综述  9-16
    1.2.1 煤自燃学说  9-12
    1.2.2 煤自燃机理  12-14
    1.2.3 煤的自燃性  14-16
    1.2.4 煤自燃过程实验研究  16
  1.3 发展趋势  16-17
  1.4 本文研究的内容和思路  17-18
2 自燃煤低温氧化放热性理论  18-28
  2.1 自燃煤的氧化性  18-23
    2.1.1 煤样复合类型  18-22
    2.1.2 煤氧化性衡量方法  22-23
    2.1.3 影响煤氧化性的主要因素  23
  2.2 煤的放热性  23-28
    2.2.1 煤放热性衡量指标  24
    2.2.2 影响煤放热性的主要因素  24-28
3 自燃煤的热重分析试验  28-44
  3.1 实验装置与原理  29-30
  3.2 实验条件  30-31
  3.3 实验记录与结果分析  31-43
    3.3.1 自燃煤低温氧化过程中的特征温度  31-33
    3.3.2 自燃煤热重动力学参数计算  33-37
    3.3.3 煤粒度对热解产物的影响  37-40
    3.3.4 不同氧气浓度对燃烧特性的影响  40-43
  3.4 小结  43-44
4 煤样自燃性实验  44-62
  4.1 实验台结构及原理  44-45
    4.1.1 实验台结构  44-45
    4.1.2 实验原理  45
  4.2 实验条件  45-46
  4.3 实验原始记录  46-47
  4.4 实验结果分析  47-62
    4.4.1 升温速度  47-49
    4.4.2 氧化放热强度  49-50
    4.4.3 耗氧速度分析  50-52
    4.4.4 CO、CO2产生率与放热强度  52-57
    4.4.5 煤自燃的极限参数  57-60
    4.4.6 小结  60-62
5 自燃煤程序升温实验  62-73
  5.1 实验装置  62-64
    5.1.1 气路部分  63
    5.1.2 试管及控温部分  63-64
    5.1.3 气体采集及分析部分  64
  5.2 实验煤样及实验条件  64
  5.3 实验结果  64-67
  5.4 实验结果分析  67-71
    5.4.1 耗氧速度分析  67-68
    5.4.2 CO、CO2产生率  68-70
    5.4.3 放热强度  70-71
  5.5 小结  71-73
6 主要结论  73-74
致谢  74-75
参考文献  75-78
攻读硕士学位期间科研工作及发表论文情况  78

自燃煤低温氧化放热性实验研究

内容摘要

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