低温氧化过程对不同变质程度煤的煤质特性的影响
发布时间：2021-03-03 12:41
为探寻低温氧化过程中不同变质程度煤的煤质特性变化规律,通过煤质检测分析仪和坚固性系数测定装置,探究了不同变质程度煤体在低温氧化过程中煤质分析指标和坚固性系数的变化规律,探究了煤质分析指标与坚固性系数的交互影响关系。结果表明:煤的变质程度越低,在低温氧化阶段水分蒸发越慢,挥发分越容易挥发;随着氧化温度的升高,3组煤样的煤的坚固性系数f值都连续减少。水分蒸发对坚固性系数的影响主要体现在低温氧化前期,到了低温氧化的后期,挥发分挥发引起的裂隙发育,造成了坚固性系数的下降;而对于褐煤,在低温氧化后期f值下降速率增大,这主要是由于此时水分蒸发和挥发分分解共同作用所造成的。
【文章来源】：煤矿安全. 2020,51(12)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
煤低温氧化过程中Mad演变曲线
由图2可知，褐煤、烟煤、无烟煤的变质程度依次加深，挥发分含量依次减少。变质程度越低的煤体，有机含量与活性基团都较高，比较容易氧化形成低分子挥发分，因此挥发分含量较高。低温氧化过程中，煤中的有机分子与空气中的氧发生氧化反应，生成更多的水，导致煤的挥发分整体递减，挥发分分解挥发过程逐渐加剧，褐煤挥发分挥发了6.69%，烟煤挥发分挥发了5.46%，无烟煤挥发分挥发了1.66%，可见变质程度越低，挥发分越容易挥发分解。低温氧化初始阶段3组煤样的挥发分含量降低较为缓慢，速率分别为0.006 3%/℃、0.008 5%/℃和0.003 5%/℃，在130℃之后，挥发分降低速率增加明显，特别是氧化温度升高至180℃以后挥发分含量急剧降低，褐煤以0.095%/℃的速度降低，烟煤以0.078%/℃的速度降低，无烟煤的降低速率为0.018%/℃，说明挥发分含量的降低速率随着氧化温度的升高而增加。对于高变质程度的煤样，煤的分子结构单元键能大、难断裂、缩合芳环稳定，氧分子很难进入这些稳定的结构单元，氧化比较困难，周围的侧链和官能团不容易裂解，不易形成挥发分，因此受低温氧化影响较小[15-16]。2.3 灰分演变规律
煤低温氧化过程中灰分演变曲线如图3。由图3可知，煤的灰分与变质程度之间没有明显关联，数据点分布规律不强。变质程度较低的褐煤灰分最大，变质程度最高的无烟煤次之，变质程度的较高的烟煤灰分最低。褐煤未氧化升温时的灰分为12.09%，烟煤的初始灰分为4.78%，无烟煤的初始灰分为9.20%。在低温氧化过程中，煤中的挥发分和水分逐渐降低。煤中灰分成分大多为无机物，主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁等，煅烧后成为残渣保留下来。在低温氧化初期，褐煤的灰分含量增加了4.79%，烟煤增加了4.9%，无烟煤增加了3.6%。在氧化温度130～180℃过程中，褐煤的灰分持续增长，增加幅度达到了3.47%，在低温氧化后期，褐煤的挥发分和水分持续降低，总体质量下降，这是灰分保持较大幅度增长的原因。烟煤的灰分增加了2.87%，无烟煤的灰分增加了0.46%，这是由于进入这个阶段，变质程度较高的煤水分蒸发较少，灰分增长减缓。直到温度达到180℃以后，这最后的50℃变化区间内，褐煤的灰分含量增长了2.67%，烟煤的灰分含量增长了3.37%，无烟煤的灰分含量增长了0.91%，除了褐煤以外，变质程度较高的煤较前1个阶段增加幅度均升高，这主要是因为随着温度的升高，挥发分挥发较多，整体质量下降较快，导致灰分增加明显。
【参考文献】：
期刊论文
[1]含水量对煤自燃特性的影响实验研究[J]. 张九零,朱壮,范酒源,朱定,刘春雨. 煤矿安全. 2019(07)
[2]不同变质程度煤自燃特性实验研究[J]. 刘宇帅. 煤矿安全. 2019(02)
[3]煤矿深部开采煤岩动力灾害多尺度分源防控理论与技术架构[J]. 齐庆新,潘一山,舒龙勇,李宏艳,姜德义,赵善坤,邹银辉,潘俊锋,王魁军,李海涛. 煤炭学报. 2018(07)
[4]煤自燃复合指标气体生成规律实验研究[J]. 安帮,王俊峰,王涌宇,宋申. 煤矿安全. 2018(02)
[5]低温氧化过程中不同变质程度煤体的孔隙发育规律[J]. 蒋曙光,王豫皖,田洪波,胡珊珊. 黑龙江科技大学学报. 2017(05)
[6]高瓦斯易自燃煤体低温氧化过程中裂隙发育规律[J]. 刘俊,杨胜强,汤宗情,刘辉. 煤矿安全. 2017(07)
[7]我国煤矿火灾防治现状及发展对策[J]. 梁运涛,侯贤军,罗海珠,田富超,于贵生. 煤炭科学技术. 2016(06)
[8]煤岩动力灾害声发射预警判识方法的研究现状及趋势[J]. 杨慧明. 矿业安全与环保. 2015(04)
[9]新疆准东煤矿煤质特性试验研究[J]. 苏国庆,姚伟,何红光. 煤质技术. 2015(04)
[10]煤自燃中的各种基元反应及相互关系:煤氧化动力学理论及应用[J]. 王德明,辛海会,戚绪尧,窦国兰,仲晓星. 煤炭学报. 2014(08)
博士论文
[1]褐煤自燃特性及提质改性处理影响的机理研究[D]. 袁绍.浙江大学 2018
本文编号：3061280
【文章来源】：煤矿安全. 2020,51(12)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
煤低温氧化过程中Mad演变曲线
由图2可知，褐煤、烟煤、无烟煤的变质程度依次加深，挥发分含量依次减少。变质程度越低的煤体，有机含量与活性基团都较高，比较容易氧化形成低分子挥发分，因此挥发分含量较高。低温氧化过程中，煤中的有机分子与空气中的氧发生氧化反应，生成更多的水，导致煤的挥发分整体递减，挥发分分解挥发过程逐渐加剧，褐煤挥发分挥发了6.69%，烟煤挥发分挥发了5.46%，无烟煤挥发分挥发了1.66%，可见变质程度越低，挥发分越容易挥发分解。低温氧化初始阶段3组煤样的挥发分含量降低较为缓慢，速率分别为0.006 3%/℃、0.008 5%/℃和0.003 5%/℃，在130℃之后，挥发分降低速率增加明显，特别是氧化温度升高至180℃以后挥发分含量急剧降低，褐煤以0.095%/℃的速度降低，烟煤以0.078%/℃的速度降低，无烟煤的降低速率为0.018%/℃，说明挥发分含量的降低速率随着氧化温度的升高而增加。对于高变质程度的煤样，煤的分子结构单元键能大、难断裂、缩合芳环稳定，氧分子很难进入这些稳定的结构单元，氧化比较困难，周围的侧链和官能团不容易裂解，不易形成挥发分，因此受低温氧化影响较小[15-16]。2.3 灰分演变规律
煤低温氧化过程中灰分演变曲线如图3。由图3可知，煤的灰分与变质程度之间没有明显关联，数据点分布规律不强。变质程度较低的褐煤灰分最大，变质程度最高的无烟煤次之，变质程度的较高的烟煤灰分最低。褐煤未氧化升温时的灰分为12.09%，烟煤的初始灰分为4.78%，无烟煤的初始灰分为9.20%。在低温氧化过程中，煤中的挥发分和水分逐渐降低。煤中灰分成分大多为无机物，主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁等，煅烧后成为残渣保留下来。在低温氧化初期，褐煤的灰分含量增加了4.79%，烟煤增加了4.9%，无烟煤增加了3.6%。在氧化温度130～180℃过程中，褐煤的灰分持续增长，增加幅度达到了3.47%，在低温氧化后期，褐煤的挥发分和水分持续降低，总体质量下降，这是灰分保持较大幅度增长的原因。烟煤的灰分增加了2.87%，无烟煤的灰分增加了0.46%，这是由于进入这个阶段，变质程度较高的煤水分蒸发较少，灰分增长减缓。直到温度达到180℃以后，这最后的50℃变化区间内，褐煤的灰分含量增长了2.67%，烟煤的灰分含量增长了3.37%，无烟煤的灰分含量增长了0.91%，除了褐煤以外，变质程度较高的煤较前1个阶段增加幅度均升高，这主要是因为随着温度的升高，挥发分挥发较多，整体质量下降较快，导致灰分增加明显。
【参考文献】：
期刊论文
[1]含水量对煤自燃特性的影响实验研究[J]. 张九零,朱壮,范酒源,朱定,刘春雨. 煤矿安全. 2019(07)
[2]不同变质程度煤自燃特性实验研究[J]. 刘宇帅. 煤矿安全. 2019(02)
[3]煤矿深部开采煤岩动力灾害多尺度分源防控理论与技术架构[J]. 齐庆新,潘一山,舒龙勇,李宏艳,姜德义,赵善坤,邹银辉,潘俊锋,王魁军,李海涛. 煤炭学报. 2018(07)
[4]煤自燃复合指标气体生成规律实验研究[J]. 安帮,王俊峰,王涌宇,宋申. 煤矿安全. 2018(02)
[5]低温氧化过程中不同变质程度煤体的孔隙发育规律[J]. 蒋曙光,王豫皖,田洪波,胡珊珊. 黑龙江科技大学学报. 2017(05)
[6]高瓦斯易自燃煤体低温氧化过程中裂隙发育规律[J]. 刘俊,杨胜强,汤宗情,刘辉. 煤矿安全. 2017(07)
[7]我国煤矿火灾防治现状及发展对策[J]. 梁运涛,侯贤军,罗海珠,田富超,于贵生. 煤炭科学技术. 2016(06)
[8]煤岩动力灾害声发射预警判识方法的研究现状及趋势[J]. 杨慧明. 矿业安全与环保. 2015(04)
[9]新疆准东煤矿煤质特性试验研究[J]. 苏国庆,姚伟,何红光. 煤质技术. 2015(04)
[10]煤自燃中的各种基元反应及相互关系:煤氧化动力学理论及应用[J]. 王德明,辛海会,戚绪尧,窦国兰,仲晓星. 煤炭学报. 2014(08)
博士论文
[1]褐煤自燃特性及提质改性处理影响的机理研究[D]. 袁绍.浙江大学 2018
本文编号：3061280
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