新疆西山煤层自燃过程特征温度试验分析

为了给自燃煤层的防灭火控制措施制定提供依据,以新疆西山煤样为研究对象,进行了室内热重试验测试得出了的TG和热重微分(DTG)曲线,根据对TG-DTG曲线和煤样红外谱图的得到了分析通过分析得出了煤自燃过程的8个特征温度,并确定出了相应的温度范围。     

煤自燃指标气体与特征温度的对应关系研究

对兖州矿区煤样进行热重分析,划分出相应的7个特征温度区,并利用15 t特大型煤自然发火试验台对煤样自燃过程进行试验模拟,得出煤自燃过程中相应的指标气体,建立了煤自燃指标气体与特征温度的对应关系,为井下煤自燃的早期预测预报奠定了基础,并能对煤自燃机理进行更深一步的研究.     

易燃煤层自燃特性参数实验测试

利用程序升温实验和热重分析实验,以许厂煤矿煤样为分析对象,可以真实了解煤的自燃机理,掌握影响煤样自燃的因素,如氧气浓度、粒度、温度等,同时,也可以通过各种指标气体的产生规律来描述煤自燃状态。根据煤自燃测试得出的相关参数,测算出煤的放热强度、耗氧速率等特性参数,为煤层自然发火期预测及其易燃煤层自燃危险区域的确定提供了基础。     

江油电厂存煤自然发火标志气体研究及应用

通过煤样自然发火标志气体测试试验及热重分析试验,应用所得的TG曲线反映了煤氧复合的物理吸附、化学吸附和化学反应过程,研究了江油电厂存煤煤样自燃过程中产生的标志气体的变化规律及煤样自燃过程中的特征温度。分析了煤自燃不同阶段标志气体产生的原因,确定了电厂存煤的标志气体及其指标,为有效防止电厂存煤的自燃提供了依据。实际的监测数据表明,通过监测电厂存煤自然发火标志气体浓度的变化情况可以有效判断存储煤堆的自燃情况。     

CEPPA抑制煤自燃热动力学研究

为了研究有机磷系阻化剂2-羧乙基苯基次膦酸(CEPPA)对煤自燃的抑制效果,采用同步热分析仪进行热重实验,对比分析原煤样和4种浓度CEPPA阻化煤样的煤自燃特征温度点,各浓度阻化剂均可提高煤自燃氧化过程中的特征温度点(活性温度和燃尽温度等),当CEPPA阻化剂浓度为20%时阻化效果最佳。CEPPA阻化剂的加入,使煤自燃的最大释热功率温度显著提高,降低了煤自燃最大释热功率,抑制了煤自燃过程中热量的释放。动力学分析结果表明,阻化煤样的表观活化能在煤自燃氧化3个阶段较原煤均增加,且在受热分解阶段增加量最大为31.34 kJ/mol。因此,CEPPA阻化剂可在煤自燃氧化全过程起到抑制作用。     

虎峰煤业煤层自燃宏观特性实验研究

通过对同煤集团华盛虎峰煤业所采2#煤层煤样进行热重分析实验和程序升温氧化实验研究,确定了2#煤层自燃过程中各阶段的特征温度,得出升温氧化过程中各气体浓度随温度变化的规律,确定了以CO为主,C2H4、H2、C2H2为辅的煤层自燃指标气体预测预报体系,将特征温度与指标气体进行关联性分析,对煤自燃过程有了更深入地认识,掌握了虎峰煤业2#煤层自然发火宏观特性,为该矿煤自燃防治提供了科学依据。     

神东矿区石圪台矿2-2#煤自燃特征温度与指标气体实验研究

通过对神东矿区石圪台矿2-2#煤热重分析和程序升温氧化实验,得出了2-2#煤自燃过程中的特征温度以及升温氧化过程中CO、CO2、CH4、C2 H4、C2 H6和C2 H2等气体浓度随温度变化的规律,为石圪台矿2-2#煤自燃的早期预测预报提供了科学依据.     

地温与碱性条件对煤自燃影响的实验研究

为了确定葫芦素、门克庆煤矿地温与碱性条件对煤炭的自燃影响,利用热重实验分别分析在特定温度与碱性下煤样的热重曲线,进而研究其对煤炭自燃影响。研究结果表明:葫芦素、门克庆煤矿地温对煤氧化燃烧过程的特征温度点及失重量并无影响,对煤炭自燃失水失重阶段累积的热量值有一定程度的影响;葫芦素煤矿煤样在碱性条件下会一定程度上促进煤氧化自燃,但影响不大,只要加强正常防火工作即可,而门克庆煤矿碱性水对煤自燃有较大影响,可以通过对煤喷洒碱性水来抑制煤氧化自燃。     

复合阻化剂抑制煤自燃的热重动力学实验研究

为研究聚丙烯酸钠-花青素复合阻化剂对煤自燃的阻化效果,选用褐煤和长焰煤制备阻化煤样,并与原煤和常规阻化剂CaCl_2溶液处理的煤样进行对比。首先通过煤自燃倾向性氧化动力学测试实验对比原煤煤样与阻化后煤样的70℃出口氧浓度与交叉点温度(CPT)。其次开展热重动力学实验,选取特征温度点进行分析,并基于4种升温速率下煤氧化自燃过程3个阶段的热重数据,利用Starink模型等转化率法求解动力学参数。结果表明:聚丙烯酸钠-花青素复合阻化剂对褐煤及长焰煤自燃过程起到持续抑制作用,阻化后煤样自燃氧化动力学判定指数I大幅下降,高温下阻化效果显著优于CaCl_2溶液,具有较好的温度适应性。阻化煤样自燃过程的低温氧化阶段、吸氧增重阶段及着火阶段的表观活化能值均相应提高,煤氧复合放热反应活性大幅降低。     

锌镁铝层状双氢氧化物对煤自燃的阻化特性

煤炭自燃的发生严重影响着煤矿的安全生产,添加阻化剂是预防煤炭自燃的常用技术手段之一。采用热重/差热扫描-傅里叶红外光谱(TG/DSC-FTIR)联用技术研究了锌镁铝类水滑石(Zn_1Mg_2Al_1-CO_3-LDHs)对煤炭自燃的阻化特性和机理,测试了该阻化剂作用下,煤自燃过程中质量、特征温度、热效应和气体产生量等参数的变化规律。测试结果表明,吸热是Zn_1Mg_2Al_1-CO_3-LDHs抑制煤自燃的主要原理,煤样中阻化剂的添加能够提高煤的脱水脱附最大速率点、缓慢氧化温度和煤样的起始放热温度,而且可以降低煤样的最大释热功率,同时对煤样氧化过程中CO2的产生有轻微的促进作用,阻化率随添加量的增大呈线性增加,研究表明Zn_1Mg_2Al_1-CO_3-LDHs对煤自燃有良好的抑制作用。     

CO_2对煤升温氧化燃烧特性的影响

为了掌握CO2气体防治煤自燃的特性,采用TG-DSC联用分析系统测定煤样在不同CO2体积分数、不同升温速率时反应引起的质量、能量变化,研究CO2对煤升温氧化燃烧过程的影响。通过分析煤升温氧化燃烧过程的TG-DSC曲线,确定了煤氧化燃烧过程的特征温度变化规律,实验表明:煤样变质程度越高,TG曲线越向温度高的方向移动;特征温度T1,T2,T3在不同CO2/空气混合条件下失重曲线差异较小,在失重温度T4时,CO2体积分数越大,其TG,DTG曲线差异越大,着火温度、质量变化速率最大温度点及燃烬温度点延后。CO2体积分数影响了煤样放热强度,CO2体积分数越低,DSC曲线越陡,放热强度越高;CO2体积分数越高,曲线平缓,放热量小,燃烧点放热峰向高温区移动,反应得到了抑制。通过动力学分析计算得出:煤样在空气氛围下的活化能和频率因子均大于在通入CO2气体后,随着CO2体积分数的升高,表观活化能和指前因子减小速度加快,但反应速率常数也减小,表明CO2抑制了煤的氧化燃烧。     

升温速率与煤氧化特征关系的实验研究

运用热重分析方法对铁法晓明煤矿的3种煤样在不同升温速率下进行动力学实验,得出实验煤样在不同的升温速率时的4个特征温度值;且随升温速率的提高,煤样的热重(TG)曲线向右偏移。计算得出3种煤样从常温到着火温度前活化能随升温速率增大而增大,通过进一步的分析,认为实验采用较低的升温速率更有助于得出较为准确活化能值。     

神东矿区煤炭自燃标志气体的红外光谱分析

针对煤氧化自燃过程生成的气体产物能够判断煤自燃的反应过程和机理以及在不同温度下生成的标志性气体可以判断煤自燃的严重程度的问题,采用红外光谱实验手段对神东矿区6个煤矿不同层位和不同工作面的12个煤样进行了研究。确定了煤样在不同温度下生成标志气体的规律及CO气体浓度随温度变化的规律,对预测预报煤的自然发火具有重要的理论和实际意义。     

鑫安煤矿复杂地质构造3号煤自燃规律研究

选取鑫安煤矿同一煤层不同地质构造区域煤样为研究对象，利用红外光谱分析各煤样氧化官能团的变化；利用热重实验，分析了煤氧复合过程，得到了煤样自燃过程中的特征温度及规律。红外光谱表明，不同地质构造条件下煤的氧化活性基团峰值变化规律，断层及地应力作用下化学活性键较活跃；热重实验结果表明，自燃氧化初期在断层及应力场处煤样的氧化活性和挥发性活跃，易被氧化失重；进入后期加热燃烧阶段，受地应力作用的煤样进入燃烧阶段温度点升高，失重百分比增加；煤层自燃倾向性差异受地质构造影响，同一煤层，相同工作面，不同地质构造区域煤层自燃倾向性不同，自燃氧化过程也有差异。     

煤自燃特性的油浴程序升温实验研究

煤自燃严重威胁着煤矿的安全生产,研究煤的自燃特性,掌握煤自然发火规律,对预测和预防煤层自燃火灾具有重要的理论指导意义。采用油浴程序升温实验系统,分别对亭南煤矿和白胶煤矿不同粒度煤样进行程序升温实验,根据煤样氧化后出口气体浓度的变化分析,得出了不同煤样的耗氧速率、放热强度、气体产生速率等参数和与煤样温度的对应变化关系。通过分析计算,确定出了亭南煤样和白胶煤样的自燃临界温度,最后得出了煤样粒度对自燃临界温度的影响关系。     

柴沟矿1501工作面煤样低温氧化特性研究

柴沟矿1501工作面煤层自燃发火等级较高,低温情况下容易自燃,已发生过煤层自燃现象。运用气相色谱仪、程序升温煤自燃实验系统和温度测量系统等对煤样进行分析研究,对不同氧化产物进行定性及定量分析,从而得出低温条件下煤样的氧化特性,为柴沟矿防灭火系统的建立提供科学依据,保证安全生产。     

氧气流量对煤物理吸附氧量的实验研究

分析了煤的自燃过程,利用ZRJ-1型煤自燃倾向性鉴定仪,对顾桥煤矿1115(1)工作面煤样在不同氧气流量下煤物理吸附氧进行了实验研究,得到在环境温度等条件相同的情况下煤物理吸附氧量的最佳氧气流量,从而确定出煤自燃倾向性鉴定实验的最适合吸附氧气流量。     

升温速率对煤的自燃倾向性表征影响的研究

使用热重分析仪器,对不同煤样在不同升温速率下进行了实验研究,结果表明,提高升温速率,TG曲线向高温方向移动;运用热分析动力学方法求出不同煤样在不同升温速率下的活化能,结果发现随着升温速率的增加,煤的活化能逐渐增大,升温速率是影响煤的自燃倾向性表征的重要因素。     

二茂铁/钾盐超细颗粒气溶胶防治矿井火灾实验研究

以磷酸二氢钾KH2PO4、二茂铁Fe(C5H5)2、碳酸氢钾KHCO 3为主料制备超细颗粒气溶胶用于矿井火灾防治效果研究,通过热分析(TG/DSC)、傅里叶转换红外光谱(FTIR)分析、电镜扫描(SEM)等微观测试手段,对气溶胶处理前后的煤样结构特性及燃烧特性进行分析。TG/DSC测试经KH2PO4、Fe(C5H5)2和KHCO 3超细颗粒气溶胶处理后煤样在300~550℃内的燃烧反应活化能都有所上升,表明这3种材料都会抑制褐煤燃烧。FTIR测试发现经KH2PO4、Fe(C5H5)2超细颗粒气溶胶处理后的煤样官能团质量分数有所改变。SEM图显示KH2PO4、Fe(C5H5)2、KHCO 3超细颗粒气溶胶高温下会附着在煤的表面,阻止煤的进一步燃烧。综合研究结果表明,钾盐和二茂铁超细颗粒具备作为冷态气溶胶防治煤自燃的良好潜力。