甲烷气氛下煤低温氧化产气规律实验研究

发布时间：2019-09-19 12:57

【摘要】：为研究煤矿采空区含瓦斯和不同氧氮比气氛对浮煤自燃的影响,建立了煤低温氧化实验系统,设计了不同氧氮比和甲烷体积分数的18组实验气氛方案,并在此气氛下对自燃煤层煤样开展程序升温氧化实验。研究表明,高氧氮比气氛下煤样CO初始产出温度比低氧氮比气氛低,同时高甲烷组分抑制CO生成;C_2H_4产出随甲烷体积分数增加而降低,随氧氮比减小而降低,氧化气氛中甲烷对C_2H_4产出有一定的抑制效应;在拐点温度后,高氧氮比、低甲烷组分下CO_2产出速率高于低氧氮比、高甲烷组分;C_2H_6产出到160℃时达到峰值,随后产出量缓慢下降。
【图文】：

15.2914.4313.7112.8411.9811.1110.536.526.205.805.415.024.7678.0974.1969.5064.8160.1357.0184.8880.6475.5570.4565.3661.9693.1788.5182.9277.3371.7468.01表1实验方案表（配气50L）氛中配入瓦斯获得不同的瓦斯浓度，模拟实际采空区气氛环境，并通过实验研究在上述氧化环境中的氧化规律。1实验准备1．1实验系统实验沿用文献[7]的实验系统，并进行了一定改进。实验装置主要由加压系统1、安全供气装置2、程序控温箱实验装置3和检测装置4。实验系统如图1。加压系统是对气源（42L气袋）维持0．1MPa恒定表压力，使其以50mL恒定流量向程序温控箱内煤样罐供气。原加压系统采用静水压力提供，考虑到原加压系统补水及钢制罐体的高密封性要求，本次实验将原来的静水压力恒压变更为压缩空气恒压，压缩空气由EWS60易路安空压机提供，由调压阀调节开度调节旁通流量实现恒压。安全供气装置包括钢制罐体、调节阀、绳网、加压空气进气口、压力表、42L气袋、配气接口及相关阀门组成。罐盖与主体之间采用法兰螺栓连接，中间涂抹Y588硫化硅酮密封胶。绳网用于固定气袋。安全供气装置与程序温控箱实验装置之间采用10m耐压胶管连接，将实验装置与供气装置安全隔离。程序温控箱实验系统包括程序温控箱、测温系统、箱内瓦斯检定系统和配气输入输出接口。温控箱内设预热铜管、电加热装置、煤样罐和调节面板。测温系统包括热电偶温度传感器和测温表，传感器分别设于箱内和煤样罐内，用于检测箱内温度和煤样温度。瓦斯检定系统用于抽检箱体内气体瓦斯浓度，确保实验安全。配气经输入接口接至箱内预热铜管预热，达到设定温度后送入煤样罐底，然后和煤样进行充分接触，经罐顶排出，取

（0．27、0．17）气氛下耗氧速率衰减较快，低氧氮比（0．07）耗氧速率衰减较慢。2．2CO生成规律CO是衡量煤炭自燃程度的重要指标气体之一[11]。氧氮比0．27、0．17和0．07条件下各组实验方案CO产气浓度曲线如图3～图5。从CO生成初始温度上，氧氮比0．27时，甲烷体积分数为0％、5％和11％时，，30℃开始检出CO；甲烷体积分数为17％时，初始检出温度为60℃；甲烷体积分数为23％和27％时，初始检出温度为70℃，证明受甲烷组分影响，CO初始产出温度滞后。图2不同方案耗氧速率曲线图3氧氮比0．27程序升温CO生成规律图4氧氮比0．17程序升温CO生成规律·37·
【作者单位】： 中国矿业大学安全工程学院;中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室;贵州大学矿业学院;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51174198) 煤炭资源与安全开采国家重点实验室自主课题资助项目(SKLCRSM11X01) 贵州省科学技术厅联合基金资助项目(黔科合LH字[2016]7461号)
【分类号】：TD752.2

【参考文献】

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本文编号：2538142