煤低温氧化实验研究

发布时间：2017-05-14 19:20

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【摘要】：煤自然发火一直是威胁矿井安全生产的重大因素,研究煤低温氧化升温规律,对于掌握煤自然发火特性,指导煤矿现场防灭火工作意义重大。研究煤的自燃特性,主要从两个方面着手:一是表征煤自燃危险性的时间量度,即煤自然发火期,二是体现煤自燃难易程度内在属性的煤自燃倾向性。(1)本文在煤自燃过程理论研究基础上,通过优化煤氧化反应装置、温度检测和控制系统、供风系统及氧化气体产物分析系统,建立了完善的公斤级煤氧化绝热升温实验系统。(2)利用基于公斤级煤氧化绝热升温实验系统对黄陵二号矿煤样进行了实验,实现了7.5kg煤自然氧化升温过程实验研究。通过对煤样温度和氧化气体产物数据的分析计算,获得了:不同温度阶段煤氧化放热强度、耗氧速度、CO等指标气体产生率、特征温度以及煤自燃的极限参数等煤自燃的特性参数。通过与大型(西安科技大学XK-Ⅵ)煤自然发火实验台的对比,证明公斤级煤氧化绝热升温实验系统可以用于煤自然发火过程测试。能够较真实地模拟煤自然发火过程,并确定现场煤层最短自然发期、判定煤自燃危险性。(3)最后经过对煤样的预先绝氧干燥,同时为反应煤样供给纯氧气,进行了基于绝热氧化煤自燃倾向性的快速测试研究。通过对三种不同变质程度的干燥煤样进行纯氧绝热氧化实验,测定了三者的低温阶段升温速率、耗氧速率、CO生成速率等,由于纯氧绝热氧化实验时间大大缩短,用其代替空气氧化实验具有良好的应用前景。
【关键词】：煤自燃 自然发火期 耗氧速度 放热强度 煤自燃倾向性
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD752.2
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-19
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-17
• 1.2.1 煤自燃过程9-10
• 1.2.2 煤氧复合类型10-11
• 1.2.3 影响煤自燃的主要因素11-14
• 1.2.4 煤自然发火期14-15
• 1.2.5 煤自燃特性实验研究15-17
• 1.3 研究内容17
• 1.4 研究方法及技术路线17-19
• 2 煤氧化绝热升温实验系统研究19-31
• 2.1 实验系统结构19-20
• 2.2 实验煤量及反应装置20-23
• 2.2.1 实验煤量20-22
• 2.2.2 反应装置及测点布置22-23
• 2.3 温度监测控制系统23-26
• 2.3.1 实验炉补充热源选型23-24
• 2.3.2 实验炉温度传感器选型24-25
• 2.3.3 温度监测控制系统25-26
• 2.4 供气控制系统26-27
• 2.5 气样分析系统27
• 2.6 实验系统散热量分析27-29
• 2.7 本章小结29-31
• 3 基于公斤级煤样实验的自燃特性宏观参数研究31-49
• 3.1 实验过程与结果分析31-38
• 3.1.1 实验装置31
• 3.1.2 实验过程31-32
• 3.1.3 实验结果分析32-38
• 3.2 煤自燃特性参数理论分析38-44
• 3.2.1 热动力学参数分析38-42
• 3.2.2 煤自燃极限参数分析42-44
• 3.3 自燃特性参数结果分析44-47
• 3.3.1 耗氧速度和放热强度44
• 3.3.2 自燃极限参数44-46
• 3.3.3 自燃特性参数分析46-47
• 3.4 与大型自然发火实验的对比47-48
• 3.4.1 大型自然发火实验47
• 3.4.2 两种测试方法和参数的比较47-48
• 3.5 本章小结48-49
• 4 基于绝热氧化煤自燃倾向性快速测试研究49-55
• 4.1 实验条件49-50
• 4.1.1 煤样制备49-50
• 4.1.2 供气流量50
• 4.2 实验装置及过程50-51
• 4.3 实验结果51-54
• 4.3.1 温度结果分析51-52
• 4.3.2 气体数据分析52-54
• 4.4 煤自燃倾向性判定指标54
• 4.5 本章小结54-55
• 5 结论和展望55-56
• 5.1 结论55
• 5.2 研究展望55-56
• 致谢56-57
• 参考文献57-61
• 附录61

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