煤自燃逐步自活化反应理论

为了深入了解煤自燃发生发展过程，对煤自燃过程进行了绝热氧化模拟，获得了煤自燃过程升温曲线，得出煤自燃过程活化能随温度升高而逐渐上升的规律，同时对煤低温氧化过程微观结构变化规律进行了红外光谱测试．在充分研究煤自燃过程宏观特性和微观结构变化之间关系的基础上，提出了煤自燃逐步自活化反应机理：煤结构中不同官能团（活性结构）治化需要的温度与能量不一样，先被活化而发生氧化反应的官能团释放能量使其它需要更高活化温度和能量的官能团活化而进一步与氧发生反应释放更多能量，煤自燃过程是不同官能团依次分步浙进活化而与氧发生反应的自加速升温过程．     

不同温度条件下煤的恒温氧化特性实验研究

通过不同环境温度下煤样的充分氧化实验,获得了煤氧化过程的温度变化曲线,同时对各充分氧化煤样微观结构的变化规律进行了红外光谱测试.结果表明,在一定温度下,煤经过一段时间氧化后反应停止,但在更高的温度下反应又重新开始,因此煤具有随温度变化分阶段发生氧化反应的特性.这主要是由于煤体中各种官能团活化并参与反应,需要不同的能量.一定的温度下参与反应的官能团的种类及数量是一定的,要让更多的官能团发生氧化反应,只有提高温度,给其提供更多的能量.研究从恒温环境角度探讨煤氧复合过程,该条件下煤加热过程所表现出来的温度变化规律,进一步揭示了煤氧复合作用机理.     

含硫油品储罐自燃倾向性研究

含硫原油储罐中的活性硫(硫化氢、硫、硫醇)与腐蚀产物———铁锈反应生成不同形式的硫铁化合物(FeS、Fe2 S3 、FeS2 )。这些化合物活性很高,与空气中的氧气反应放出大量的热,使储罐内温度升高,导致燃点低的物质发生自燃,从而引起火灾事故。对Fe2 O3 、Fe3 O4与H2 S反应产物的氧化自燃性进行了考察,发现其氧化自燃倾向性有较大差异,对其硫化产物进行电镜分析,结果表明,不同硫化方式生成的硫化产物结构不同,致使氧化倾向性有较大差异,从而对引起储罐自燃的影响不同;在不同氧气浓度下对硫化产物的氧化倾向性进行了考察,结果表明,氧气浓度越大,自然氧化性越高。     

傅立叶红外光谱法对煤结构的研究

选取来自不同地域不同煤阶的8个样品，用FT－IR方法对影响煤反应性的官能团进行了定量分析，并对所得图谱作了计算机处理，结果表明，对煤这种高反射率的物质，直接通过未经任何处理的红外光谱图对比，很难得到不同煤种的差异信息，但如果采用模型化合物确定标准浓度的方法对差基，芳氢／脂氢的比例，含氧官能团及亚甲基链长逐一进行定量分析，可较方便地归纳出不同煤种的反应活性。     

高硫自燃煤层低温氧化气体衍生规律研究

煤炭氧化后,随着氧化进程的不同将依次释放出各种气体,这些气体的出现及释放量能准确反映煤炭氧化自燃程度.利用煤氧化升温实验装置,研究了王台矿15号煤层煤自燃氧化特性,以及自燃升温过程中产生氧化气体和碳氢类气体随温度的变化规律.确定了15号煤自燃指标气体,并进行了详细分析,所得结果能够指导煤自燃的早期预测预报与防治工作.     

低价煤的热重—傅里叶变换红外光谱的研究

在煤的热解和燃烧过程中,煤的结构及煤中含氧官能团对煤的分解影响很大。应用傅里叶变换经外光谱进行了煤的结构的官能团的研究,结果表明低阶煤中富含含氧官能团,应用热重－傅里叶变换红外光谱法研究了煤热解过程中的加热特征,连续监测在热解过程中析出的气体,发现煤的热解行旅车二氧化碳、甲烷折出造成的交联温度不同有关。随着热解温度的提高,煤中含氧官能团逐步减少直到消失。     

基于活化能的煤自燃倾向性研究

对国内外主要煤自燃倾向性鉴定方法进行了分析和评价，指出了我国现行的煤自燃倾向性色谱吸氧鉴定法的不足之处，同时给出了煤自燃倾向性鉴定标准的基本原则．在煤自燃动力学基本方程基础上得到了煤绝热氧化方程，并设计了相应绝热氧化实验装置．通过理论和实验研宄，提出了能够反应煤自燃关键阶段，即低温氧化阶段动力学参数活化能E作为煤自燃倾向性鉴定指标，并测试了3个典型煤样的低温氧化活化能E．最后，通过现场煤自燃发火期与煤物理吸附氧量和低温氧化活化能E的对比，对该指标的实用性和科学性进行了检验．     

煤自燃大分子量气态产物生成规律研究

除了常见的煤自燃预报标志气体外，煤在低温氧化过程中会生成许多分子量相对较大的气态产物，这些尚未被人们关注的大分子量气态产物同样携带着能够反映煤自燃进程的关键信息.为了探究煤自燃过程中大分子量气态产物的生成规律，使用气相色谱分析技术对煤低温氧化和热解过程中生成的气态产物进行检测.结果表明：在煤的低温氧化和热解过程中共检测到19种大分子量气态产物，包括16种C₄～C₇烃类化合物和3种醛酮类化合物，绝大部分大分子量气态产物的体积分数随煤温升高表现出规律性的增长趋势；煤氧化过程中大分子量气态产物的生成量高于热解过程，且仅在煤的氧化过程中检测到了醛酮类气态产物，说明醛酮类气态产物仅来源于煤的氧化反应；煤自燃大分子量气态产物的初始出现温度能有效填补使用常规标志气体时存在的预报空白区间.采用原位红外光谱分析技术分析了煤氧化过程中活性基团的变化规律，发现烃类基团的含量在煤温达到110℃后表现出明显的减少趋势，而含氧官能团的含量在煤氧化前期增长缓慢，当温度达到150℃后其增长速率明显增大.使用灰色关联分析法分析了煤氧化过程中大分子量气态产物与活性基团之间的关联...     

低阶煤的热重-傅里叶变换红外光谱的研究

在煤的热解和燃烧过程中,煤的结构及煤中含氧官能团对煤的分解影响很大．应用傅里叶变换红外光谱进行了煤的结构和官能团的研究,结果表明低阶煤中富含含氧官能团,应用热重－傅里叶变换红外光谱法研究了煤热解过程中的加热特性,连续监测煤在热解过程中析出的气体,发现煤的热解行为与二氧化碳、甲烷析出造成的交联温度不同有关．随着热解温度的提高,煤中含氧官能团逐步减少直至消失．     

低瓦斯气氛下煤氧化热效应和关键基团演变特性

为了研究瓦斯气氛下煤氧化特性,利用C80微量热仪和X射线电子能谱仪研究了不同瓦斯气氛下煤的放热特性和主要官能团变化规律.采用灰色关联分析与量子化学相结合的方法,确定了对煤低温氧化放热贡献最大的官能团及其反应特征,认为煤分子间脂肪烃的断裂和羰基向羧基的转化过程是煤低温氧化放热的主要来源,而瓦斯的存在对该过程具有抑制作用;低浓度瓦斯能够降低煤样的低温氧化进程,从而在一定程度上抑制煤自燃的发展.研究结果表明:随着瓦斯体积分数的升高,煤的吸热量降幅小于10 J,而放热量的降幅则接近300 J.相较于空气气氛,当瓦斯体积分数为2%时,氧化后煤中C—CC—H和COO—分别下降2.01%和0.28%,而C—O—和■分别增加0.2%和2.09%;当瓦斯体积分数为4%时,C—CC—H和COO—分别下降3.52%和0.3%,而C—O—和■分别增加0.78%和3.04%.