不粘煤自燃过程氧化特性及动力学研究

发布时间：2021-02-15 03:08

　　煤在低温氧化及燃烧过程中释放热量是导致其发生自燃及火灾的主要原因。针对不粘煤粉生产过程的氧化自燃灾害,本文利用热重-差示扫描量热法（TG-DSC）实验和傅里叶变换红外光谱实验（FTIR）分别从宏观和微观两个角度研究煤粉氧化特性。通过分析不粘煤的TG/DTG曲线,判定得到七个温度值,并讨论了粒径和升温速率两个因素对其特征温度的影响。结果表明:煤粉特征温度随粒径的减小而降低;与升温速率呈正相关,并据此特征温度将整个煤粉氧化反应分为四个阶段。分析DSC曲线研究其放热性能,将煤粉氧化燃烧过程分为两个阶段:吸热阶段和放热阶段,对DSC曲线进行分段积分得到总放热量远远大于吸热量,所以煤粉氧化反应过程总的来说属于放热反应。DSC曲线上两个特征温度煤热平衡温度和最大放热峰值温度随粒径的减小而降低;随着升温速率的升高DSC曲线出现了一定的滞后现象,与升温速率增大造成煤的不充分氧化有关。采用Flynn-Wall-Ozawa和Vyazovkin and Weight模型计算活化能在66.2-92.9 kJ/mol范围。通过Coats-Redfern模型,对9种气-固反应机理函数进行计算,结果表明:煤粉在失水... 

【文章来源】：兰州理工大学甘肃省

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状与发展动态分析
        1.2.1 煤自燃机理
        1.2.2 煤氧化燃烧热动力学
        1.2.3 煤活性基团
        1.2.4 研究发展趋势
    1.3 研究内容及技术路线
        1.3.1 研究目标
        1.3.2 研究内容
        1.3.3 研究方法
        1.3.4 技术路线
第二章 不粘煤氧化反应特征温度研究
    2.1 TG-DSC联用实验方法
        2.1.1 实验原理
        2.1.2 实验设备
        2.1.3 实验条件
    2.2 TG实验结果分析
        2.2.1 TG曲线特征温度分析
        2.2.2 粒径对其特征温度的影响
        2.2.3 升温速率对其特征温度的影响
    2.3 DSC实验结果分析
        2.3.1 DSC曲线特征温度分析
        2.3.2 粒径对其特征温度的影响
        2.3.3 升温速率对其特征温度的影响
    2.4 本章小结
第三章 氧化动力学参数的计算
    3.1 氧化动力学理论
    3.2 等转化率法计算活化能
    3.3 Coats-Redfern法计算动力学参数
    3.4 本章小结
第四章 傅里叶红外光谱实验研究其氧化反应性
    4.1 傅里叶红外光谱实验方法
        4.1.1 实验装置
        4.1.2 实验条件
    4.2 红外光谱分析
        4.2.1 红外光谱图分析
        4.2.2 红外光谱分峰拟合
            4.2.2.1 原样分峰拟合结果
1）下煤样分峰拟合结果">            4.2.2.2 临界温度（T₁）下煤样分峰拟合结果
2）下煤样分峰拟合结果">            4.2.2.3 干裂温度（T₂）下煤样分峰拟合结果
3）下煤样分峰拟合结果">            4.2.2.4 增速温度（T₃）下煤样分峰拟合结果
4）下煤样分峰拟合结果">            4.2.2.5 最大质量温度（T₄）下煤样分峰拟合结果
5）下煤样分峰拟合结果">            4.2.2.6 燃点温度（T₅）下煤样分峰拟合结果
6）下煤样分峰拟合结果">            4.2.2.7 最大失重速率温度（T₆）下煤样分峰拟合结果
7）下煤样分峰拟合结果">            4.2.2.8 燃尽温度（T₇）下煤样分峰拟合结果
        4.2.3 煤样的红外光谱定量分析
    4.3 本章小结
第五章 结论
    5.1 主要结论
    5.2 创新点
    5.3 研究展望
参考文献
致谢
附录A 攻读硕士学位期间所发表的学位论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]硫对长焰煤自燃过程影响的试验研究[J]. 司卫彬,王德明.  煤炭科学技术. 2020(05)
[2]外来水分对煤自燃过程影响及作用机制研究[J]. 张晓昱,张玉龙,王俊峰,郝宏德,吴玉国,周春山.  燃料化学学报. 2020(01)
[3]羟基（—OH）对煤自燃侧链活性基团氧化反应特性的影响[J]. 邓军,李亚清,张玉涛,杨超萍,张静,史学强.  煤炭学报. 2020(01)
[4]煤自燃氧化特性测试系统的耗氧规律分析[J]. 许芸芸.  唐山学院学报. 2019(06)
[5]高温贫氧下不同温度阶段煤体自燃指标气体测试[J]. 赵婧昱,张宇轩,宋佳佳,张嬿妮,王凯.  西安科技大学学报. 2019(02)
[6]烟煤升温氧化的影响因素及其低温热解动力学[J]. 皇甫文豪,尤飞,王振华,王文达,朱媛姝,周松涛.  煤矿安全. 2019(03)
[7]热重分析法研究煤粉燃烧过程动力学的Arrhenius方程修正式[J]. 杜瑞岭,吴铿,巢昌耀,徐大安,张黎,张兵.  哈尔滨工业大学学报. 2017(11)
[8]基于交叉点法的煤自燃低温氧化阶段特性和关键参数[J]. 徐永亮,王兰云,宋志鹏,余明高,荆国松.  煤炭学报. 2017(04)
[9]管内煤粉爆炸特性及抑制技术研究[J]. 李小东,师峥.  中国安全科学学报. 2017(04)
[10]关于某热力发电厂1A粉仓自燃分析与防爆措施[J]. 杜增城.  山东工业技术. 2017(07)

博士论文
[1]有机硫对煤自燃特性影响研究[D]. 张兰君.中国矿业大学 2016
[2]陕北侏罗纪煤低温氧化反应性及动力学研究[D]. 王凯.西安科技大学 2015
[3]煤氧化自燃微观特征及其宏观表征研究[D]. 张嬿妮.西安科技大学 2012

硕士论文
[1]煤低温氧化过程的热分析动力学研究[D]. 刘长青.安徽理工大学 2007



本文编号：3034323