惰性介质抑制煤尘燃烧实验研究
发布时间：2021-04-05 07:36
为分析惰性介质对煤尘升温燃烧的影响,有效预防煤尘自燃,利用微机差热天平和气相色谱仪监测样品质量变化以及升温过程中一氧化碳和二氧化碳的释放量,对比分析惰性介质:水、磷酸二氢铵、碳酸钙对煤尘燃烧的抑制性能,考察单一惰性介质、不同配比的磷酸二氢铵和碳酸钙、不同粒径的磷酸二氢铵对煤尘升温燃烧的抑制效果。研究结果表明:碳酸钙和磷酸二氢铵混合物作为惰性介质,其抑制效果优于水和碳酸钙,但弱于磷酸二氢铵,瞬间爆炸与缓慢氧化过程中惰性介质的效果并不完全相同,混合物对煤尘燃烧无协同抑制作用。随着磷酸二氢铵粒径的减小,抑制性能增强。
【文章来源】：煤矿安全. 2020,51(03)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
单一惰性介质与煤尘混合物的TG-DTG曲线
实验对煤尘热解产生的气体进行了气相色谱分析，对煤尘升温热解过程中质量波动进行验证。碳元素是使煤发热的主要元素，而碳含量是计算煤炭的二氧化碳排放的基础，因而可以用煤热解时释放的二氧化碳和一氧化碳判断煤的热解程度[12-13]。煤尘加热升温过程中，惰性介质和煤尘混合物热解，一氧化碳和二氧化碳随升温热解变化规律如图2。由图2(a）可以发现，500℃时水与煤尘混合物产生的一氧化碳最多，这是由于升温前期，燃烧物得到充分湿润，阻止了挥发性可燃性气体的进一步产生，水分蒸发不仅吸收了大量的热，水的“板结作用”还影响了煤尘对氧气的吸附，由于水对煤尘燃烧阶段抑制性能较弱，产生了大量的一氧化碳，因而二氧化碳产生量少于碳酸钙作为惰性介质的煤样。气体变化规律与图1相互对应，呈现先增加后减少的趋势，但由于煤尘燃烧后期，碳酸钙分解产生二氧化碳，因而在图2(b）中碳酸钙与煤尘混合物产生的气体有一个回升的过程。总体来看，3种惰性介质中，磷酸二氢铵对煤尘的抑制性能最好，这是由于物理和化学惰化效果共同造成的。磷酸二氢铵在不同温度下会有多个分解反应，吸收热量较多，抑制煤尘放热，分解伴随着煤热解的整个过程[14]。
通过前人研究，磷酸二氢铵与碳酸钙对煤尘爆炸具有协同抑制作用[6]，为了考察两者混合物对燃烧的抑制是否仍具此效应，以及不同配比的碳酸钙和磷酸二氢铵混合物对煤尘燃烧的抑制情况，配置了3种质量均为30 mg的混合物进行升温燃烧试验，其中煤尘的质量为15 mg，碳酸钙、磷酸二氢铵按照1∶1、1∶2以及2∶1进行混合，不同配比惰性介质与煤尘混合物TG-DTG曲线如图3。从图3(b）可以看出，不同配比惰性介质煤样的失重最大峰对应温度比单一惰性介质煤样水和碳酸钙稍微靠后，均位于530℃附近，但低于磷酸二氢铵单独作为惰性介质时所对应温度。300～600℃煤时，混合物失重的速率有明显区别，并且当磷酸二氢铵含量高于碳酸钙时，失重速率减小，DTG曲线向右偏移，抑制效果增强，这是由于磷酸二氢铵吸热分解时可以在煤颗粒表面形成一种膜状结构，能够阻止热辐射,也能更好的抑制氧气与煤尘接触，发挥固相抑制作用[15-16]。随着磷酸二氢铵含量的减少，混合粉尘质量减少速率明显加快，抑制性能下降，此结果表明与煤尘爆炸相比，煤尘燃烧时磷酸二氢铵与碳酸钙混合无协同抑制效应。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Spontaneous combustion of coals and coal-shales[J]. M.Onifade,B.Genc. International Journal of Mining Science and Technology. 2018(06)
[2]井下细水雾防灭火技术应用现状及发展趋势[J]. 刘红威,王飞. 煤炭科学技术. 2015(10)
[3]磷酸二氢铵对铝粉的爆炸抑制研究[J]. 谭迎新,李亚男. 中北大学学报(自然科学版). 2015(04)
[4]典型硼化合物与磷酸二氢铵协效阻燃松木的燃烧性能及热解动力学研究[J]. 颜龙,徐志胜,徐彧,裘志浩. 中国安全生产科学技术. 2015(03)
[5]粉尘爆炸中惰性介质抑制机理及协同作用[J]. 任一丹,刘龙,袁旌杰,杜兵,黄卫星. 消防科学与技术. 2015(02)
[6]液固两相惰性介质对煤粉爆炸惰化的实验研究[J]. 伍毅,贺元骅,黄卫星. 消防科学与技术. 2014(06)
[7]碳酸钙对粉尘爆炸抑制效力的实验研究[J]. 甘媛,蒯念生,刘龙,杜兵,黄卫星. 消防科学与技术. 2014(02)
[8]基于发热量的中国煤炭碳含量研究[J]. 郜二刚,李社红,吴代赦,胡军,王滨滨,王明仕,郑宝山. 地球与环境. 2014(01)
[9]预报煤自燃的气体指标优选试验研究[J]. 邓军,李贝,李珍宝,张莹,关欣杰. 煤炭科学技术. 2014(01)
[10]含磷酸二氢铵细水雾灭火有效性研究[J]. 赵乘寿,宫聪,汪鹏,赵春霞. 消防科学与技术. 2011(09)
本文编号：3119418
【文章来源】：煤矿安全. 2020,51(03)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
单一惰性介质与煤尘混合物的TG-DTG曲线
实验对煤尘热解产生的气体进行了气相色谱分析，对煤尘升温热解过程中质量波动进行验证。碳元素是使煤发热的主要元素，而碳含量是计算煤炭的二氧化碳排放的基础，因而可以用煤热解时释放的二氧化碳和一氧化碳判断煤的热解程度[12-13]。煤尘加热升温过程中，惰性介质和煤尘混合物热解，一氧化碳和二氧化碳随升温热解变化规律如图2。由图2(a）可以发现，500℃时水与煤尘混合物产生的一氧化碳最多，这是由于升温前期，燃烧物得到充分湿润，阻止了挥发性可燃性气体的进一步产生，水分蒸发不仅吸收了大量的热，水的“板结作用”还影响了煤尘对氧气的吸附，由于水对煤尘燃烧阶段抑制性能较弱，产生了大量的一氧化碳，因而二氧化碳产生量少于碳酸钙作为惰性介质的煤样。气体变化规律与图1相互对应，呈现先增加后减少的趋势，但由于煤尘燃烧后期，碳酸钙分解产生二氧化碳，因而在图2(b）中碳酸钙与煤尘混合物产生的气体有一个回升的过程。总体来看，3种惰性介质中，磷酸二氢铵对煤尘的抑制性能最好，这是由于物理和化学惰化效果共同造成的。磷酸二氢铵在不同温度下会有多个分解反应，吸收热量较多，抑制煤尘放热，分解伴随着煤热解的整个过程[14]。
通过前人研究，磷酸二氢铵与碳酸钙对煤尘爆炸具有协同抑制作用[6]，为了考察两者混合物对燃烧的抑制是否仍具此效应，以及不同配比的碳酸钙和磷酸二氢铵混合物对煤尘燃烧的抑制情况，配置了3种质量均为30 mg的混合物进行升温燃烧试验，其中煤尘的质量为15 mg，碳酸钙、磷酸二氢铵按照1∶1、1∶2以及2∶1进行混合，不同配比惰性介质与煤尘混合物TG-DTG曲线如图3。从图3(b）可以看出，不同配比惰性介质煤样的失重最大峰对应温度比单一惰性介质煤样水和碳酸钙稍微靠后，均位于530℃附近，但低于磷酸二氢铵单独作为惰性介质时所对应温度。300～600℃煤时，混合物失重的速率有明显区别，并且当磷酸二氢铵含量高于碳酸钙时，失重速率减小，DTG曲线向右偏移，抑制效果增强，这是由于磷酸二氢铵吸热分解时可以在煤颗粒表面形成一种膜状结构，能够阻止热辐射,也能更好的抑制氧气与煤尘接触，发挥固相抑制作用[15-16]。随着磷酸二氢铵含量的减少，混合粉尘质量减少速率明显加快，抑制性能下降，此结果表明与煤尘爆炸相比，煤尘燃烧时磷酸二氢铵与碳酸钙混合无协同抑制效应。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Spontaneous combustion of coals and coal-shales[J]. M.Onifade,B.Genc. International Journal of Mining Science and Technology. 2018(06)
[2]井下细水雾防灭火技术应用现状及发展趋势[J]. 刘红威,王飞. 煤炭科学技术. 2015(10)
[3]磷酸二氢铵对铝粉的爆炸抑制研究[J]. 谭迎新,李亚男. 中北大学学报(自然科学版). 2015(04)
[4]典型硼化合物与磷酸二氢铵协效阻燃松木的燃烧性能及热解动力学研究[J]. 颜龙,徐志胜,徐彧,裘志浩. 中国安全生产科学技术. 2015(03)
[5]粉尘爆炸中惰性介质抑制机理及协同作用[J]. 任一丹,刘龙,袁旌杰,杜兵,黄卫星. 消防科学与技术. 2015(02)
[6]液固两相惰性介质对煤粉爆炸惰化的实验研究[J]. 伍毅,贺元骅,黄卫星. 消防科学与技术. 2014(06)
[7]碳酸钙对粉尘爆炸抑制效力的实验研究[J]. 甘媛,蒯念生,刘龙,杜兵,黄卫星. 消防科学与技术. 2014(02)
[8]基于发热量的中国煤炭碳含量研究[J]. 郜二刚,李社红,吴代赦,胡军,王滨滨,王明仕,郑宝山. 地球与环境. 2014(01)
[9]预报煤自燃的气体指标优选试验研究[J]. 邓军,李贝,李珍宝,张莹,关欣杰. 煤炭科学技术. 2014(01)
[10]含磷酸二氢铵细水雾灭火有效性研究[J]. 赵乘寿,宫聪,汪鹏,赵春霞. 消防科学与技术. 2011(09)
本文编号：3119418
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