粒度对褐煤堆积体氧化自燃影响的实验及模拟研究

发布时间：2020-02-25 02:44

【摘要】：煤炭资源在我国能源领域的地位举足轻重,但是煤炭生产、储运过程的事故却屡见不鲜。其中,煤炭自燃问题就是一个严重的事故源头,尤其是以褐煤为代表的低品质煤炭。褐煤在我国煤炭资源储量占比较高,具有燃点低、自燃倾向性高、开发利用难度较大的特点,由此研究褐煤自燃问题具有十分重要的意义。本文以F-K自燃模型为理论基础,借鉴“篮子法”交叉温度实验原理,进行了多次煤炭自燃特性实验测定。实验煤样选用内蒙古白音华矿区的锡盟褐煤,根据实验需求将原煤制备为6种不同粒径。实验观测了不同粒径的煤样,在不同堆积状态下的氧化自燃情况,并应用有限体积分析法对煤堆的温度场、风流场和气体浓度场,进行了计算机数值模拟辅助分析。使用自主研发的数据处理软件生成相关图形,分析煤堆氧化自燃过程的内在特征因素与时间、粒径的关系。煤炭自燃特性测定过程是以3个不同尺寸的正方体网篮,对不同粒径的煤样进行反复实验,观察其在不同堆积状态下的内部升温过程。结果得出煤堆内部升温过程总是呈四个阶段:初始升温阶段、缓慢过渡阶段、温度回升阶段、温度突变(急剧升温自燃或温度逐渐回落)阶段,并且升温过程的阶段性变化与煤样粒径无关。探讨了粒径对临界着火点温度、交叉点升温速率、表观活化能的影响。对实验系统进行了升级改造,实现了开放式常态恒温实验的气体成分测定。通过分析CO、CO2、CO/CO2指标气体随煤堆升温过程的变化,更加明确了不同阶段下煤的氧化反应程度。根据实验测定结论结合数值模拟辅助分析,拓展研究了煤堆自燃过程中各内在特征因素在时空上的耦合关系,可以为工程实际提供有效的理论参考。
【图文】：

图 1.1 中国近几年内煤炭储量变化趋势Fig. 1.1 The trend of coal reserves in recent years in China 研究意义

于不同粒径的煤堆自燃特性测定系列实验，总结分析不同粒径煤堆的低温氧化反应过程及其特性的变化规律。实验系统如图2.1所示，系统主要包括温控炉、数据采集器和数据处理PC机等设备。通过温控炉为实验系统提供稳定的环境温度，使用不同规格的正方体铜制网篮盛放煤样，以网篮几何中心呈轴线式布置多支热电偶，设定环境温度后启动实验，便可连续监测煤堆热反应过程的特征变化。使用数据采集器记录各个热电偶的煤堆温度实时测定值，，实验完毕后通过 PC 机使用自主研发的软件对数据文件进行整理分析。图 2.1 “篮子法”实验台系统图Fig. 2.1 "Mesh method" experimental table system diagram煤堆在恒温加热过程中，煤堆中心点和中心偏移点温度随时间上升的变化趋势，如图2.2 所示。HR 点定义为煤样中心温度和炉内环境温度 Te相等时的交叉点，CPT 点定义为
【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】：2017
【分类号】：TD752.2

【参考文献】

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本文编号：2582607