风速及堆积条件对煤堆自燃影响的数值模拟研究

发布时间：2017-09-14 14:50

  本文关键词：风速及堆积条件对煤堆自燃影响的数值模拟研究

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【摘要】：煤堆自燃严重威胁着煤炭储运安全,并会降低煤炭的热值等,为有效的防治煤堆自燃,研究煤堆自燃影响因素,并提出合理的煤自燃防治技术,是非常有必要的。建立了煤堆堆放于大气环境中自然发火过程的数值模拟模型,研究了煤堆自然发火过程中环境因素和煤堆自身堆放因素等对煤堆自然发火的影响规律,开展了挡风墙防治煤堆自燃升温的数值模拟,研究了挡风墙与煤堆距离、挡风墙自身高度等因素对煤堆自然发火的影响,提出了采用挡风墙防治煤堆自燃升温的合理参数及使用条件,为防治煤堆自然发火提供了理论基础,取得了以下主要研究成果：(1)风速增大,煤堆表面的风压差和风速相对增大,风流速度较小时煤堆出现高温的区域在靠近迎风侧距离煤堆壁面2m左右,距离煤堆上端部大于2m左右,风速进一步增大煤堆高温区域向煤堆中部和背风侧下部发展。在风速为0-1 m/s范围内风速增大有利于煤堆升温,其中风速0.1-0.5m/s时煤堆最容易温度升高发生自燃,当风速大于1m/s时煤堆升温变缓,当风速大于2m/s时煤堆基本不会出现自然发火现象。(2)煤堆孔隙率为0.1-0.15煤堆温度升高较慢,煤堆孔隙率降低有利于防治煤堆的自燃和升温；煤堆高度的降低煤堆内部温度升高速度变慢,煤堆堆放角度越小煤堆自然发火期越长,升温速率越低,降低煤堆堆放高度和角度可以有效防治煤堆自燃。(3)设置挡风墙时,煤堆表面风压显著降低且分布形势与不设置挡风墙时相反,且风压差显著降低；挡风墙对煤堆内部温度的影响因环境风速不同效果不同,存在不适宜采用挡风墙的风速范围；挡风墙高度增加时煤堆内部温度升高到343K所需时间逐渐增大,当挡风墙高度增加到5m以后再继续增加挡风墙高度所需时间出现降低的趋势,煤堆高度6m时,挡风墙的最优高度为5m,与煤堆的距离4m为宜。通过以上研究明确了煤堆自燃的影响因素及机理,明确了环境因素和自身因素影响煤堆自燃的原因,明确了挡风墙防治煤堆自然发火的最佳参数和使用条件,可为防治煤堆自然发火提供理论依据。
【关键词】：煤堆 自然发火 风速 温度 挡风墙
【学位授予单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD752.2
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-17
• 1.1 选题背景与研究意义10-12
• 1.1.1 选题背景10-11
• 1.1.2 研究意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.2.1 煤自然发火期试验研究12-13
• 1.2.2 煤体自然发火期的计算模型13
• 1.2.3 煤堆自燃防治技术研究13-16
• 1.3 研究内容及技术路线16-17
• 2 煤堆自燃数学模型的建立17-30
• 2.1 煤堆自然发火期二维数学模型17-24
• 2.1.1 松散煤体内温度场数学模型17-19
• 2.1.2 松散煤体内漏风流场数学模型19
• 2.1.3 松散煤体内氧浓度场数学模型19-20
• 2.1.4 松散煤体内水分质量守恒数学模型20-21
• 2.1.5 松散煤体内动量守恒数学模型21-24
• 2.1.6 松散煤体自然发火动态数学模型24
• 2.2 数学模型的解法24-27
• 2.2.1 差分方程建立24-26
• 2.2.2 边界条件的确定26-27
• 2.3 数值模拟模型的建立27-30
• 3 风流对煤堆自燃的影响30-40
• 3.1 风速对煤堆表面风压30
• 3.2 风速对煤堆边界风速的影响30-32
• 3.3 风速对煤堆内部温度的影响32-39
• 3.4 本章小结39-40
• 4 煤堆堆积条件对自燃的影响研究40-52
• 4.1 孔隙率对煤堆自燃的影响40-46
• 4.1.1 孔隙率对氧气浓度的影响40-44
• 4.1.2 孔隙率对煤堆温度的影响44-46
• 4.2 堆积高度对煤堆自燃的影响46-48
• 4.3 堆积角度对煤堆自燃的影响48-50
• 4.4 本章小结50-52
• 5 挡风墙防治煤堆自然发火技术研究52-68
• 5.1 挡风墙防治煤堆自燃的原因研究52-56
• 5.1.1 挡风墙对煤堆边界风压的影响52-53
• 5.1.2 挡风墙对煤堆边界风速的影响53-54
• 5.1.3 挡风墙对煤堆温度的影响54-56
• 5.2 挡风墙与煤堆合理距离研究56-62
• 5.2.1 距离对煤堆表面风速的影响56-58
• 5.2.2 距离对煤堆升温的影响58-62
• 5.3 挡风墙合理高度研究62-66
• 5.3.1 高度对煤堆表面风速的影响62-63
• 5.3.2 高度对煤堆温度分布的影响63-66
• 5.4 本章小结66-68
• 结论68-70
• 参考文献70-74
• 作者简历74-76
• 学位论文数据集76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李宗翔;吴强;王志清;;自燃采空区耗氧-升温的区域分布特征[J];煤炭学报;2009年05期

2 秦波涛;王德明;;矿井防灭火技术现状及研究进展[J];中国安全科学学报;2007年12期

3 陆卫东;王继仁;单亚飞;洪林;王雪峰;;基于L-MBP神经网络的煤自然发火期预测[J];辽宁工程技术大学学报;2006年06期

4 李宗翔;吴志君;马友发;;采空区场域自燃CO向工作面涌出的数值模拟[J];燃烧科学与技术;2006年06期

5 刘剑;陈文胜;齐庆杰;;基于活化能指标的煤的自然发火期研究[J];辽宁工程技术大学学报;2006年02期

6 肖辉;杜翠凤;;新型高聚物煤自燃阻化剂的试验研究[J];安全与环境学报;2006年01期

7 李宗翔;王晓冬;王波;;采空区场流数值模拟程序(G3)实现与应用[J];湖南科技大学学报(自然科学版);2005年04期

8 文虎;煤自燃全过程实验模拟及高温区域动态变化规律的研究[J];煤炭学报;2004年06期

9 李满花;预防储煤厂储煤堆自燃措施[J];山西焦煤科技;2004年11期

10 邓军,张燕妮,徐通模,徐精彩;煤自然发火期预测模型研究[J];煤炭学报;2004年05期

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本文编号：850605