热重分析法测定煤中树脂体含量

通过对不同煤样品用热重分析方法测定其挥发量，由质量平衡原理计算确定煤中树脂体含量，实验证明该方法具有较为准确和快速的特点。该方法对煤中树脂体的分离和利用具有一定意义     

氧气浓度与煤氧化特征关系的热重实验研究

通过对朔州兴陶矿和长治常村矿2个煤样的热重实验,分别得到了2煤样升温速率为10K/min,氧浓度为5%、10%、15%、17%、21%、30%下的特征温度点,发现了煤样着火点随着氧浓度的增加逐渐降低。利用Coats-Redfen积分公式计算着火点温度至燃烧结束温度区段的活化能,结果表明:氧浓度增大,活化能呈增大趋势,兴陶矿煤样的活化能比常村矿煤样的活化能小,其更易发生自燃。同一煤样的TG曲线随着氧浓度的增加向左侧漂移,说明在一定范围内氧浓度的增加缩短了反应时间,煤样更易自燃。     

基于热重的煤热解反应动力学试验研究

采用热重分析法对4种不同粒径范围内的5种不同煤样进行热解特性试验研究,以考察煤化程度和粒径对煤热解过程的影响规律,同时对其热解动力学进行了特性分析。试验结果表明,煤的热解反应活性随着煤化程度的增加而逐渐降低;煤的传质传热受到粒径影响,煤的热解总失重率随着粒径的增大而减少,但当粒径小于一定数值时,蒙东褐煤、河曲2#煤和孙家沟煤的热解总失重率反而随着粒径的减少略有增加。在热重试验的基础上建立热解反应动力学模型并求解模型参数,把握热解特征和规律,以期在一定程度上对煤炭地下气化提供相应的理论指导。     

基于量热分析煤低温氧化中活化能研究

 摘 要：通过量热分析DSC法的手段,研究了煤低温氧化的活化能。通过筛选粒径为32～60目、60～90目、90～200目煤粉进行分析,并在不同升温速率条件下且在氮、氧比例为4:1的环境中进行。试验取得了各自煤样不同条件下的活化能变化趋势,并通过计算得出了各自的活化能值,为划分煤自燃倾向性提供一个科学有效的指标。     

粒度对煤自燃氧化性能影响规律的热重实验研究

通过对不同粒度煤样在不同氧浓度下进行热重试验研究,分析了不同的温度特征点煤粒度对煤自燃氧化性的影响规律和变化关系,结合煤样复合氧化理论对其进行了解释.     

成庄矿3#煤矸石特征温度的热重实验研究

采集成庄矿3#煤矸石样,通过对其进行不同粒度、不同氧气浓度和不同升温速率的热重实验,分析出煤矸石氧化燃烧过程中9个特征温度,即高位吸附温度T1、临界温度T2、干裂温度T3、活性温度T4、增速温度T5、着火温度T6、最大失重速率点温度T7、失重转折点温度T8和高温阶段最大失重速率点温度T9,并确定出了相应的温度范围.根据实验得到的48组不同的TG、DTG和DTA曲线分析得出:在升温速率和粒度不变的情况下,随着氧气浓度的升高,T1及在T1上的失重量基本不变,其余温度及其温度所对应的失重量降低,最终产物的质量比亦增大;在升温速率和氧气浓度一定的情况下,随着煤矸石粒度的增大,T1、T2、T3、T8和T9升高,但对于T4、T5、T6及T7影响很小.     

神木煤与半焦混合燃烧特性的热重分析

焦粉与煤混合燃烧是高效处理焦粉的有效方法之一,对选用的焦粉和煤样按照不同的比例进行混合,考察煤焦混粉发热量的变化规律,并利用热重分析法对各煤焦混粉样品的着火温度、最大反应温度、燃尽率及燃尽温度等燃烧特性进行了研究。试验结果表明,随着掺焦比的增加,煤焦混粉的着火温度略有升高,发热量增大,最大反应温度增大,燃尽率下降,而燃尽温度变化不大。     

CO_2对低温煤物理吸附氧过程的实验研究

通过分析煤对CO2和N2的等温吸附实验结果,发现煤吸附CO2能力强于吸附N2,而煤吸附N2强于吸附O2,因此CO2的存在必定会对煤低温吸附O2过程有重要影响.考虑CO2对煤吸附氧的影响,研究了CO2对煤低温物理吸附氧过程作用实质的实验方案,试图探索延缓煤自燃的办法.     

高阶原生煤和构造煤等量吸附热分析

对比研究了高阶原生煤和构造煤等量吸附热,进一步阐述了构造煤易于瓦斯突出的原因。主要结果如下:随着吸附量的增加,高阶原生煤和构造煤等量吸附热均呈现先缓慢增加,再快速增加的趋势;而随着瓦斯压力的增加,原生煤和构造煤等量吸附热呈现匀速增加的趋势;在不同吸附量和不同压力下,原生煤的等量吸附热均大于构造煤;说明原生煤表面与甲烷的作用力大于构造煤的,在相同压力下瓦斯分子更容易从构造煤表面脱离下来;构造煤中瓦斯运移主要受控于裂隙瓦斯渗流,在构造煤瓦斯治理时尽量采取增透措施。     

2种典型煤放热特性的热重试验研究

采用氧弹法等方法对2种典型煤(XJ煤和QJY煤)热值进行了测量。采用热重试验法对试验煤样的燃烧放热特性进行了研究。计算并对比分析不同煤样的热释放速率。2种煤对比可知,XJ煤在较低温度水平时即可集中释放大量热,QJY煤在较高的温度水平较为长时间地平均地放出大量热。     

煤低温物理吸附氧以及水分对吸附影响的研究

利用ZRJ-1型煤自燃性测定仪测出煤在低温恒压时的吸氧量,比较不同温度下吸氧量的变化;同时比较相同温度下不同煤样吸氧量的差异,分析产生差异的原因.结果表明:煤在低温时物理吸附量随环境温度升高而下降;褐煤相对于其它三种煤样吸氧量偏大,是由于煤中水分蒸发造成比表面积增大造成的,同时,煤的结构也是一个不可忽视的因素.     

煤特征放热强度的实验研究

通过煤自燃程序升温实验,测定出煤体的耗氧速度、CO和CO2的产生率,采用键能平衡法推算煤体的最大和最小放热强度,并通过与相关大型煤自然发火实验结果的关联分析,建立了煤体实际放热强度与最大和最小放热强度的函数关系,提出了表征煤体低温氧化放热性且仅与煤体破碎程度和氧气浓度有关的综合指标——特征放热强度.然后根据不同粒度和入口氧气浓度不同条件下程序升温实验的结果分析,得出表征煤体自燃性的强弱——煤体特征放热强度与粒度和入口氧气浓度的实验关系式,从而为定量判定不同条件下煤体自燃性的大小提供理论依据.     

膨润土对重金属离子吸附的研究

针对膨润土的吸附作用。对重金属离子吸附量与样品粒度、吸附时间、温度、pH值的关系进行了实验研究。研究表明：钙基土随样品粒度减小。表现出对金属离子吸附量增大的趋势；在6h基本上达到稳定状态，6～8h为最佳吸附效果阶段；Cr^6 的最佳吸附量在40℃,Cd^2 在40--60℃。As^3 在20℃和60℃，Hg^2 在20℃和80℃,而Pb^2 在20～80℃的“吸附量”都很高。     

恒温式氧弹量热法内筒降温速度公式及室温对煤发热量测定影响的研究

分析了恒温式氧弹量热法内外筒间的热交换,结合搅拌器的搅拌热和内筒水的蒸发热,得到内筒降温速度公式;讨论了内筒降温速度的Mott经验公式,分析了室温与内筒降温速度的关系,并通过理论分析和实验验证,对室温对煤发热量测定的影响进行研究。研究表明,为使室温引起的误差可接受,标定热容量时外筒温度应与室温一致,煤发热量测定时外筒温度与室温应尽量接近,其温差应不超过1.5℃。     

煤的工业分析参数对多煤阶煤岩吸附性能的影响研究

为探究煤的工业分析参数对多煤阶煤岩吸附性能影响,选取252组不同煤阶煤岩样品,开展工业分析和等温吸附实验。结果表明:高煤阶煤岩兰氏常数对工业分析参数敏感程度大于中煤阶,低煤阶敏感性最低。高煤阶煤岩兰氏常数随着挥发分产率增加而减小,随着水分增加而增加,兰氏体积随着固定碳增加而增加;中煤阶煤岩兰氏体积随着水分增加而减小,随着固定碳增加而增加,兰氏压力随着水分和挥发分产率增加而增加。该研究结果可以为多区域预测煤层气含量、评价煤储层等提供重要数据支持。     

煤阶对煤吸附能力影响的微观机理研究

本文利用量子化学计算方法计算了单个苯环、以及分别添加了羧基、醛基、羟基、甲基和亚甲基后的煤结构单元与甲烷分子的吸附作用能。通过计算,发现煤中含氧官能团会降低煤结构与甲烷的吸附作用,从而降低了煤对甲烷的吸附能力;而煤中脂肪侧链则会增大煤结构与甲烷的吸附作用,从而提高了煤对甲烷的吸附能力。利用煤结构化学、煤吸附理论知识以及本次量子化学计算结果,综合分析了煤吸附甲烷的langmuir体积随煤阶的变化规律,并从微观的角度很好的解释了煤吸附能力（langmuir体积）随煤阶的增加而变化的实验现象。     

基于差值法的不同氧浓度对煤自燃特性影响研究

煤低温氧化过程存在氧化、脱附和裂解等路径产生气体和热量,导致基于气体和热量获得的氧气浓度对煤氧复合反应动力学的影响不准确。提出一种能够消除这两条路径的方法,利用这种方法分别在不同氧浓度下通过程序升温实验研究不同煤的产气和产热特性,并结合X射线光电子能谱仪(XPS)和比表面积测试仪(BET)等微观表征,分析煤在氧化过程中发生微观变化的内在原因。实验结果表明,煤的比表面积及煤中含氧基团的含量对氧化产气浓度和初始产气温度具有较大影响,尤其是对于CO₂影响更大,采取差值的方法可以有效排除裂解和脱附的影响,获得能够反映煤氧复合本质特征的氧化路径;不同氧气浓度对氧化路径下产气和产热特性影响较大,随着氧气浓度的降低,产气浓度和产热速率逐渐降低,当氧气浓度低于6%时,初始产气温度明显升高,产热速率明显受到抑制,严重的抑制了煤与氧的进一步反应,从而很难发生煤自燃。     

吸附热对煤-气相互作用的数值模拟研究

煤层气开发或二氧化碳地质封存均涉及气-固界面吸附-解吸效应。已有大量研究证实气体分子在固体表面吸附或解吸过程中会释放出热量或吸收热量,进而导致气-固系统温度上升或下降。但是,常用的研究方法是在温度-压力平衡条件下评价煤吸附气体能力。而煤储层产气或注气过程是非平衡态过程,会产生大量的吸附热改变煤体温度,这与绝大多数研究中的恒温假设条件矛盾。为了研究吸附热对煤-气相互作用的影响,在固体变形-气体流动-吸附/解吸耦合关系中引入吸附热,将煤-气系统的储热项划分为裂隙系统与基质系统,吸附热表达成放热功率的形式;并以固体应变作为耦合项,考虑了煤与环境热交换过程,建立考虑吸附热的"变形-渗流-扩散"耦合计算模型。模拟的煤表面温度能较好拟合文献实验数据。此外,二氧化碳封存模拟结果表明恒压注气时吸附热导致的注气效率的降低约为16.8%;恒速注气时,预计最终6.2 MPa可完成的注气速率保持工作,在吸附热的影响下需要将注气压力提高至7.2 MPa,为煤层气开采时煤层温度演化提供参考。     

贫氧条件下煤自燃特性的热重-红外实验研究

为研究煤粉在贫氧条件下的自燃特性,利用TG/DSC-FTIR联用技术测试了顾北气煤在不同氧气浓度气氛下的燃烧放热过程,分析了贫氧条件下特征温度点、TG、DSC曲线的变化规律,通过红外光谱技术研究了CO、CO_2的释放规律,采用积分法计算了活性温度点到着火点的活化能变化规律。研究表明:贫氧条件下,煤氧复合反应仍然能够持续,特征温度点在高温氧化阶段呈增大趋势,TG、DSC曲线向高温区偏移,CO、CO_2的峰值温度升高,增重阶段至燃烧阶段的活化能变化不大。