东荣矿区煤样氧化反应动力学热分析
发布时间：2021-12-11 01:53
东荣矿区煤层自燃现象较为严重,煤的氧化动力学参数是反映煤自燃倾向性的重要指标,为防治东荣矿区煤层自燃,在不同升温速率条件下的基础上,应用热重分析实验,研究了东荣煤样升温氧化过程中质量变化的规律,同时结合15种气固反应机理函数,运用?atava法对煤样进行动力学分析,确定了煤氧化机理函数,及活化能、指前因子及反应级数等动力学参数,并应用Ozawa法对得到的动力学参数结果进行了验证。实验表明:不同升温速率下煤样氧化自燃总反应历程相似,热分析曲线的变化规律相同,但随着升温速度的加大,曲线有向右平移的趋势。计算得到煤样高温剧烈氧化时的反应级数为1级,反应动力学模式为一级化学反应,其表观活化能为174.588 kJ/mol,指前因子为5.729×1010.
【文章来源】：西安科技大学学报. 2020,40(02)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
STA449F3型同步热综合分析仪
TG(热重)曲线反映了温升过程中煤样的质量损失随着温升的变化情况[16]。DTG曲线是对TG曲线对温度求导所得,主要反映了煤样在不同温度时刻的质量变化速率。不同升温速率下煤样TG,DTG曲线如图2所示。从图2可以看出,煤样的TG,DTG曲线形状在不同升温速率下是基本一致的,低温下变化缓慢,在约300 ℃以后质量下降速率增大。而DTG的谷值温度随着升温速率增大,明显向右偏移,这与文献[17]列出的规律一致。
依据式(5),解出当β为5,10,15,20的线性方程组,就可以根据拟合直线的斜率求出活化能。由DTG曲线上的最大峰谷温度及式(5),利用Origin 9.1软件进行lgβ-1/T之间的线性拟合,煤样Ozawa方程拟合直线如图3所示,从图3可以看出,lgβ-1/T之间线性关系较好,R2为0.983.煤样由Ozawa法得到的活化能为:8.314/0.456 7=172.004 kJ/mol.在燃烧阶段,对东荣煤样进行热分析动力学分析,通过Origin 9.1软件对lg[G(α)]-1/T进行线性拟合,lg[G(α)]-1/T之间的线性拟合结果如图4所示,通过拟合直线斜率求得的一系列活化能E见表2.
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同氧浓度和温度下侏罗纪煤氧化动力学参数规律[J]. 张辛亥,张天赐,王玥,冯振,邢二军,周山林. 西安科技大学学报. 2019(04)
[2]浸水对煤氧化活化能和热效应的影响[J]. 乔玲,邓存宝,张勋,王雪峰,戴凤威. 煤炭学报. 2018(09)
[3]促进1/3焦煤氧化的临界参数分析[J]. 赵婧昱,张嬿妮,宋佳佳,王凯. 西安科技大学学报. 2018(04)
[4]新时代背景下煤炭绿色勘查技术体系研究[J]. 潘树仁,潘海洋,谢志清,程爱国,王佟,陈美英,殷榕蔚. 中国煤炭地质. 2018(06)
[5]煤升温氧化动力学阶段性规律[J]. 张辛亥,白亚娥,李亚清,马腾. 西安科技大学学报. 2017(04)
[6]基于热重-傅里叶红外光谱联用的煤矸石自燃特性及微观表征[J]. 邓军,李贝,肖旸,马砺,徐启铭. 西安科技大学学报. 2017(01)
[7]我国煤火灾害防治技术研究现状及展望[J]. 邓军,李贝,王凯,王彩萍. 煤炭科学技术. 2016(10)
[8]煤自燃阶段动力学参数及特征温度点的实验研究[J]. 屈丽娜,刘星魁,张红元. 西安科技大学学报. 2015(05)
[9]煤粉在富氧气氛下燃烧反应动力学的实验研究[J]. 杨妮,卿山,王华,张爱敏,李文滔,王俊勇. 过程工程学报. 2013(06)
[10]内蒙古乌达煤田火区相关裂隙研究[J]. 曹代勇,樊新杰,吴查查,王国林. 煤炭学报. 2009(08)
博士论文
[1]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
本文编号：3533794
【文章来源】：西安科技大学学报. 2020,40(02)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
STA449F3型同步热综合分析仪
TG(热重)曲线反映了温升过程中煤样的质量损失随着温升的变化情况[16]。DTG曲线是对TG曲线对温度求导所得,主要反映了煤样在不同温度时刻的质量变化速率。不同升温速率下煤样TG,DTG曲线如图2所示。从图2可以看出,煤样的TG,DTG曲线形状在不同升温速率下是基本一致的,低温下变化缓慢,在约300 ℃以后质量下降速率增大。而DTG的谷值温度随着升温速率增大,明显向右偏移,这与文献[17]列出的规律一致。
依据式(5),解出当β为5,10,15,20的线性方程组,就可以根据拟合直线的斜率求出活化能。由DTG曲线上的最大峰谷温度及式(5),利用Origin 9.1软件进行lgβ-1/T之间的线性拟合,煤样Ozawa方程拟合直线如图3所示,从图3可以看出,lgβ-1/T之间线性关系较好,R2为0.983.煤样由Ozawa法得到的活化能为:8.314/0.456 7=172.004 kJ/mol.在燃烧阶段,对东荣煤样进行热分析动力学分析,通过Origin 9.1软件对lg[G(α)]-1/T进行线性拟合,lg[G(α)]-1/T之间的线性拟合结果如图4所示,通过拟合直线斜率求得的一系列活化能E见表2.
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同氧浓度和温度下侏罗纪煤氧化动力学参数规律[J]. 张辛亥,张天赐,王玥,冯振,邢二军,周山林. 西安科技大学学报. 2019(04)
[2]浸水对煤氧化活化能和热效应的影响[J]. 乔玲,邓存宝,张勋,王雪峰,戴凤威. 煤炭学报. 2018(09)
[3]促进1/3焦煤氧化的临界参数分析[J]. 赵婧昱,张嬿妮,宋佳佳,王凯. 西安科技大学学报. 2018(04)
[4]新时代背景下煤炭绿色勘查技术体系研究[J]. 潘树仁,潘海洋,谢志清,程爱国,王佟,陈美英,殷榕蔚. 中国煤炭地质. 2018(06)
[5]煤升温氧化动力学阶段性规律[J]. 张辛亥,白亚娥,李亚清,马腾. 西安科技大学学报. 2017(04)
[6]基于热重-傅里叶红外光谱联用的煤矸石自燃特性及微观表征[J]. 邓军,李贝,肖旸,马砺,徐启铭. 西安科技大学学报. 2017(01)
[7]我国煤火灾害防治技术研究现状及展望[J]. 邓军,李贝,王凯,王彩萍. 煤炭科学技术. 2016(10)
[8]煤自燃阶段动力学参数及特征温度点的实验研究[J]. 屈丽娜,刘星魁,张红元. 西安科技大学学报. 2015(05)
[9]煤粉在富氧气氛下燃烧反应动力学的实验研究[J]. 杨妮,卿山,王华,张爱敏,李文滔,王俊勇. 过程工程学报. 2013(06)
[10]内蒙古乌达煤田火区相关裂隙研究[J]. 曹代勇,樊新杰,吴查查,王国林. 煤炭学报. 2009(08)
博士论文
[1]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
本文编号：3533794
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