煤自燃临界温度及其影响因素实验研究

发布时间：2021-08-25 13:28

　　煤炭自燃现象在我国的很多矿井中存在,严重威胁矿井的安全生产。煤自然发火过程可大致分为低温缓慢氧化阶段和高温快速氧化阶段,两个阶段的转化温度点即为临界温度。研究临界温度及其影响因素对煤自然早期预测预报具有重要指导意义。本文选取五种不同变质程度煤样为研究对象。首先,根据煤氧化反应的基本机理和煤自燃临界温度研究的理论基础,分析影响煤氧化性的主要因素,进而探讨这些因素对煤的临界温度可能存在的影响。其次通过程序升温实验,利用气相色谱仪分析反应物CO、CO2、CH4等气体浓度变化,测算煤样的耗氧速率等特征参数；再次,利用小样程序升温实验数据,结合指标气体法、耗氧速率计算法和交叉点温度法测算煤自燃临界温度,分析交叉点温度法在确定煤自燃临界温度方面的可行性；最后,改变程序升温供氧浓度,重复实验步骤,根据实验结果分析煤样变质程度、氧气浓度等对煤自燃临界温度的影响及规律。得出结论：CO气体是预报煤自燃的主要指标气体；交叉点温度法测量煤临界温度误差较小,是理想的测试煤自燃临界温度的方法；煤变质程度对临界温度的影响没有找到确切规律,需进一步深入研究；煤自燃临界温度随着氧气浓度的上升而降低。该研究结果对于研究煤... 

【文章来源】：西安科技大学陕西省

【文章页数】：98 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 前言
    1.2 研究背景及研究意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 预测预报技术研究现状
        1.3.2 煤自燃机理及自燃临界温度研究现状
    1.4 本课题研究内容和技术路线
2 煤自燃过程及特征温度理论
    2.1 煤氧低温复合机理
    2.2 煤自燃特征温度的判定
    2.3 影响煤氧化性主要因素
    2.4 本章小结
3 煤自燃程序升温实验
    3.1 实验装置介绍
    3.2 实验条件与实验步骤
        3.2.1 实验条件
        3.2.2 实验步骤
    3.3 长焰煤产生的气体浓度与温度关系研究
        3.3.1 10%氧气氛围条件,长焰煤产生的气体浓度与温度关系
        3.3.2 15%氧气氛围,长焰煤产生的气体浓度与温度关系
        3.3.3 21%氧气氛围,长焰煤产生的气体浓度与温度关系
        3.3.4 不同供氧条件下长焰煤氧化生成气体浓度与温度关系曲线
    3.4 不粘煤产生的气体浓度与温度关系研究
        3.4.1 10%氧气氛围下,不粘煤产生的气体浓度与温度关系
        3.4.2 15%氧气氛围下,不粘煤产生的气体浓度与温度关系
        3.4.3 21%氧气氛围下,不粘煤产生的气体浓度与温度关系
        3.4.4 不同供氧条件下不粘煤氧化生成气体浓度与温度关系曲线
    3.5 气煤产生的气体浓度与温度关系研究
        3.5.1 10%氧气氛围下,气煤产生的气体浓度与温度关系
        3.5.2 15%氧气氛围下,气煤产生的气体浓度与温度关系
        3.5.3 21%氧气氛围下,气煤产生的气体浓度与温度关系
        3.5.4 不同供氧条件下气煤氧化生成气体浓度与温度关系曲线
    3.6 1/3焦煤产生的气体浓度与温度关系研究
        3.6.1 10%氧气氛围下,1/3焦煤产生的气体浓度与温度关系
        3.6.2 15%氧气氛围下,1/3焦煤产生的气体浓度与温度关系
        3.6.3 21%氧气氛围下,1/3焦煤产生的气体浓度与温度关系
        3.6.4 不同供氧浓度下1/3焦煤氧化生成气体浓度与温度关系曲线
    3.7 瘦煤产生的气体浓度与温度关系研究
        3.7.1 10%氧气氛围下,瘦煤产生的气体浓度与温度关系
        3.7.2 15%氧气氛围下,瘦煤产生的气体浓度与温度关系
        3.7.3 21%氧气氛围下,瘦煤产生的气体浓度与温度关系
        3.7.4 不同供氧条件下瘦煤氧化生成气体浓度与温度关系曲线
    3.8 本章小结
4 煤自燃的临界温度研究
    4.1 指标气体CO确定煤样自燃临界温度
    4.2 耗氧速率确定煤样自燃临界温度
        4.2.1 耗氧速率计算
        4.2.2 耗氧速率突变点分析
    4.3 交叉点温度法确定煤样临界温度
        4.3.1 长焰煤煤样临界温度
        4.3.2 不粘煤煤样临界温度
        4.3.3 气煤煤样临界温度
        4.3.4 1/3焦煤煤样临界温度
        4.3.5 瘦煤煤样临界温度
    4.4 三种临界温度测试法对比
    4.5 本章小结
5 临界温度影响因素分析
    5.1 煤变质程度影响分析
    5.2 供氧浓度对煤自燃临界温度的影响
        5.2.1 供氧条件变化对长焰煤临界温度的影响
        5.2.2 供氧条件变化对不粘煤临界温度的影响
        5.2.3 供氧条件变化对气煤临界温度的影响
        5.2.4 供氧条件变化对1/3焦煤临界温度的影响
        5.2.5 供氧条件变化对瘦煤临界温度的影响
    5.3 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间所发表的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]煤自燃低温氧化临界温度指标及其关联性分析[J]. 朱红青,王海燕,胡瑞丽,和超楠.  煤炭科学技术. 2013(08)
[2]基于CO浓度求解煤自燃临界温度的影响因素分析[J]. 焦新明,王德明,仲晓星,李金帅,雷丹.  煤矿安全. 2012(03)
[3]运用多指标气体体系分析煤层自燃氧化性[J]. 李曼,李增华,杨永良,刘震,王润.  煤矿安全. 2012(01)
[4]基于大型煤堆实验台的煤自燃过程模拟研究[J]. 张育恒.  煤炭科学技术. 2011(12)
[5]基于交叉点温度法的煤自燃临界温度测试方法[J]. 李金帅,王德明,仲晓星,焦新明,雷丹,郭小云.  煤炭工程. 2011(10)
[6]基于程序升温的煤自燃临界温度测试方法[J]. 仲晓星,王德明,尹晓丹.  煤炭学报. 2010(S1)
[7]不同温度阶段煤自燃的实验研究[J]. 郑兰芳,邓军.  武警学院学报. 2010(04)
[8]煤自燃初期的反应机理研究[J]. 石婷,邓军,王小芳,文振翼.  燃料化学学报. 2004(06)
[9]煤层自然发火早期预报技术与应用[J]. 崔洪义,王振平,王洪权.  煤矿安全. 2001(12)
[10]神府煤流化床低温氧化煤分子中活性基因的变化[J]. 王晓华,葛岭梅,周安宁,魏贤勇.  西安科技学院学报. 2001(01)

硕士论文
[1]灵武2号煤低温自燃临界温度及其特性实验研究[D]. 王阳.西安科技大学 2009



本文编号：3362202