高分子基阻燃剂应用于褐煤防自燃研究

针对新研制的高分子基褐煤阻燃剂HJZY-1,结合氧化动力学研究了添加不同浓度的阻燃剂对实验煤堆温度变化及对煤燃烧特性的影响。结果表明:研发的阻燃剂HJZY-1可有效抑制褐煤煤堆的缓慢氧化发热速度,阻燃剂与水的最佳稀释比例为1∶79,1t阻燃剂可作用于20 000t褐煤且阻燃效果良好;阻燃剂的使用可降低煤的缓慢氧化速度,喷洒低浓度阻燃剂的煤样减少的热值损耗为35J/g~332J/g;添加阻燃剂后对褐煤的燃烧特性无负面影响,可有效降低褐煤活化能107kJ/mol,对煤粉在锅炉内燃烧有一定的助燃效果。     

褐煤氧化自燃实验与分析

为了找出北皂煤矿预测预报煤层自燃可靠指标,通过对该矿褐煤升温氧化试验,分析了褐煤氧化气体成分变化规律,得出褐煤氧化存在五级氧化过程.结论是北皂煤矿预测预报煤炭自燃应采用以CO为主、C2H4为辅的标准气体指标.     

褐煤自燃过程中自热特性的试验研究

系统研究了褐煤自燃过程并分析该过程的自热特征;结合气体氧化产物的生成,研究煤质量、粒径、气流速率、水分对褐煤自燃过程中自热特征的影响。煤样自燃过程中经历的交叉点温度(CPT)、燃烧温度(CT1、CT2)等特征温度反映出褐煤自燃过程中的自热特征。研究表明:较小质量的煤样特征温度均偏高;粒径较小的煤样自燃所需时间缩短,CO2生成速率加快;随着气流速率升高,褐煤在CT1点后的温度逐渐升高,CO2生成速率逐渐加快;不同含水量褐煤的自燃时间不同,这可能是水分脱除过程孔结构坍塌所致。     

基于Model-fitting法褐煤自燃过程动力学的研究

针对褐煤脱水后容易自燃的特性,利用热分析技术研究褐煤自燃过程的动力学。在热重分析仪上,褐煤呈现脱水失重阶段、吸氧阶段、受热分解阶段以及燃烧阶段和燃尽阶段,其中受热分解阶段氧化反应剧烈,是褐煤自燃的主要诱因。     

褐煤自燃机理及阻化剂防自燃技术进展

我国褐煤资源储量丰富,但褐煤,尤其提质后褐煤极易发生自燃.从褐煤的化学结构和孔隙特征等角度分析了其自燃机理,综述了卤盐吸水液、铵盐阻化液、氢氧化钙阻化液、硅凝胶和高聚物阻化剂等常用防自燃阻化剂,对它们的作用原理和阻化效果进行了详细阐述,并指出了这些阻化剂存在的局限性,提出了阻化剂防自燃技术的发展方向.     

气煤自燃特征参数规律研究

为揭示气煤自燃特征参数规律,通过煤自燃标志性气体测定系统,测定气煤自燃标志性气体产生规律,对气煤自燃特征参数进行深度分析,得出了气煤自燃特征参数规律。结果表明:CO/CO_2的比值规律性良好,能反映气煤自燃的趋势;保德气煤的临界温度为42℃,干裂温度为101℃;CO产生率先缓慢增加后急剧增加,温度拐点为100℃;CO_2产生率随煤温升高而增大;CH4产生率随煤温升高先增大后减小,极值点煤温为130℃;煤温100℃前,耗氧速率线性缓慢增加,超过100℃,耗氧速率迅速增加;最大与最小放热强度随煤温升高而增大。基于以上研究,确立了气煤自燃特征参数规律,为科学有效地预防气煤自燃提供了理论依据。     

复合阻化剂抑制褐煤氧化自燃的实验研究

针对单体阻化剂对褐煤自燃效果单一问题,对单体阻化剂氯化镁、磷酸二氢铵和低聚磷酸铵进行了正交复配,并对煤样进行了阻化处理和程序升温实验,研究了褐煤阻化前后指标气体CO的变化规律,并以前期和后期阻化率为评价指标,分析了不同配比的阻化效果。实验结果表明,效果最好的复合阻化剂配比为28 g的Mg Cl2、8 g的NH4H2PO4、12 g的APP,其复合阻化液质量分数为20%。     

低温气氛对褐煤氧化生成CO的影响研究

为探究低温气氛对褐煤氧化生成CO的影响规律,以内蒙古平庄煤矿褐煤为研究对象,采用程序升温装置、ESR扫描试验以及煤氧化动力学理论,从宏观与微观角度分析褐煤氧化升温阶段中参与反应的活性基团、官能团以及不同温度进气条件下的活化能大小、自由基浓度的变化规律。研究结果表明：低温气氛通过抑制自由基的链式反应及其激发效应来提升反应体系所需的表观活化能,从而抑制煤的氧化进程;在氧化反应初期,相较于25℃进气条件,5℃、-15℃和-35℃对氧化产物CO的抑制率达11%、41%和73%,而在研究阶段的后期,低温气氛对氧化产物CO的抑制效果不断减弱甚至可以忽略。     

褐煤自燃倾向测定及其低温氧化反应过程研究

褐煤的自燃是一个缓慢的低温氧化过程,搭建煤自燃倾向测定实验台,采用篮热法测定不同煤种的自燃倾向,求得不同煤自燃的动力学参数,并采用热重和傅里叶红外光谱(FTIR)揭示其低温氧化反应机理,分析褐煤自燃倾向的影响因素。实验发现,水分含量的高低会影响自燃发生的时间,但不影响煤种最终的自燃倾向。褐煤的自燃倾向性是与煤的低温氧化反应性直接联系的:褐煤在低温氧化反应过程中,主要发生烷基侧链断裂,然后氧化反应放热,造成热量的积累。煤中烷基侧链基团含量越高,芳香烃含量越低,其氧化反应性越强,更易发生自燃;煤样比表面积决定了对氧的吸附能力,吸附能力越强,其低温氧化反应性越高,越容易发生自燃。     

大面积采空区煤自燃环境下气体运移规律研究

大面积采空区漏风流场复杂、漏风规律不明确,一旦发生煤自燃,将威胁矿山安全。以山东省鲍店煤矿大面积采空区为例,通过现场观测和数值模拟等方法,研究大面积采空区温度场、气体渗流场和气体浓度场等复杂流场的动态变化和耦合关系,并分析煤自燃高温对大面积采空区气体运移的影响。结果表明：压力是诱导大面积采空区内部气体运移的直接动力;受热浮力作用影响,气体的流动方向发生改变,采空区底部的负压区域卷吸周边O₂向采空区上部的高压区域运移并积聚,扩大采空区氧化升温带范围并加速煤自燃;通过控制采空区漏风源风速,可以降低大面积采空区自燃风险,同时控制采空区深部有害气体涌出。     

不同氧浓度下煤自燃CO生成规律研究

采用煤自然发火气体产物分析模拟实验装置对阳泉五矿8132工作面煤样进行煤自燃实验研究,对比在送入氧气浓度分别为20.9%、10.0%、7.0%的情况下,煤样在自燃氧化过程中CO的生成规律;实验发现:煤样氧化温度在180℃之前,CO的生成规律与煤氧化温度呈近似指数关系;氧化温度超过180℃后,煤样进入激烈氧化阶段,CO浓度快速升高,无规律,但氧浓度对其影响明显。不同供氧浓度在煤样进入激烈氧化阶段前对煤样升温的影响不大,进入激烈氧化阶段后,供气氧浓度为20.9%时,煤温出现高低波发展,而氧浓度为10.0%、7.0%时煤温仍持续快速升温。     

炭化粉自燃氧化规律研究

为了对煤质活性炭生产过程中的副产物炭化粉的氧化特性进行研究,采集生产所用的原煤和炭化粉,采用扫描电镜实验、氮吸附实验、热重实验、傅里叶变换红外光谱实验及非线性热动力学方法,对样品的孔径结构、特征温度、活性官能团及表观活化能的变化进行分析计算。结果表明：经过炭化工序处理,炭化粉的孔径结构和比表面积较之原煤更为发达;在同一升温速率下,炭化粉着火点温度和氧化速率最大点温度均低于原煤;炭化粉中脂肪烃、部分含氧官能团及芳香烃含量较之原煤减少,羟基含量增大;炭化粉的表观活化能小于原煤。综合分析表明,炭化工序可导致炭化粉的氧化自燃性增高,研究结果可为炭化粉自燃的防治与综合利用提供理论依据。     

甲烷气氛下煤低温氧化产气规律实验研究

为研究煤矿采空区含瓦斯和不同氧氮比气氛对浮煤自燃的影响,建立了煤低温氧化实验系统,设计了不同氧氮比和甲烷体积分数的18组实验气氛方案,并在此气氛下对自燃煤层煤样开展程序升温氧化实验。研究表明,高氧氮比气氛下煤样CO初始产出温度比低氧氮比气氛低,同时高甲烷组分抑制CO生成;C_2H_4产出随甲烷体积分数增加而降低,随氧氮比减小而降低,氧化气氛中甲烷对C_2H_4产出有一定的抑制效应;在拐点温度后,高氧氮比、低甲烷组分下CO_2产出速率高于低氧氮比、高甲烷组分;C_2H_6产出到160℃时达到峰值,随后产出量缓慢下降。     

加热作用对褐煤自燃过程影响的红外光谱研究

 利用原位傅里叶红外光谱仪实时在线测试了褐煤分别在通入氮气和氧气的程序升温条件下主要活性官能团的变化规律,通过对比分析研究了程序升温的加热作用对煤氧化过程产生的影响。结果表明：在这两种气氛条件下各主要活性官能团都呈现先减少后逐渐增加的连续变化趋势;仅靠程序升温的加热作用也会导致煤自身发生反应,但是加热作用对煤中官能团变化的影响与氧化条件下的影响趋势是一致的。     

基于等效氧化暴露时间理论的褐煤自燃特性研究

为研究堆积褐煤自燃特性,通过开放式恒温实验获得不同体积立方体褐煤(边长分别为0.05,0.1,0.15和0.25 m)内部升温曲线、临界自燃着火点温度(Tc)和表观活化能等特征参数。基于等效氧化暴露时间(EOET)理论,针对实验条件建立均质多孔介质的多场耦合数学模型,并通过实验结果验证了数值模拟的合理性,从而掌握了实验无法获得的温度场、氧浓度场和渗流场的动态分布。通过实验将褐煤升温过程划分为4个阶段。结合实验及数值模拟明确了煤体热量产生与传递、水分蒸发与运移、氧气消耗与运移、自然对流等多种因素的耦合关系,探讨了升温过程中相对EOET与产热加速率的负相关关系。进而对大型煤堆自燃状态进行模拟,验证了煤堆临界自燃着火点温度实验式的合理性。     

供风量对褐煤自燃特性参数影响的实验研究

为研究煤自燃时期生成气体对诱发瓦斯爆炸的影响,选取瑞安煤业4^#煤层褐煤为实验煤样,通过管式炉程序升温和色谱分析仪研究供风量为40、120、200 mL/min时对煤自燃时期生成气体的影响,得到不同温度条件下管式炉出口O₂、CO、CO₂气体摩尔浓度,并计算了褐煤低温氧化阶段耗氧速率、气体生成速率和放热强度与煤样温度之间的关系。结果表明：随着温度升高,煤样的耗氧速率、CO生成速率、CO₂生成速率、放热强度与温度之间均呈指数关系变化;煤样的耗氧速率与放热强度呈线性递增关系,相同耗氧速率下,当供风量为120 mL/min时放热强度最大,当供风量为200 mL/min时放热强度最小。     

下沟煤矿综放工作面煤层自燃规律的研究

下沟煤矿综放工作面所采煤层为易自燃煤层 ,通过对其ZF180 2及ZF180 4两个综放工作面的煤层自燃研究分析 ,得出下沟煤矿 90m长综放工作面采空区煤层自燃及其自燃危险分布规律 ,为综放工作面煤层自燃火灾的防治提供科学依据。     

宋集屯露天煤矿褐煤自燃及防治措施

褐煤极易自燃且不易预防和处理,通过宋集屯露天煤矿对褐煤自燃防治与治理,总结出处理褐煤自燃的一些防治措施。     

高压瓦斯泄放自燃实验研究

自行设计和搭建高压瓦斯泄放自燃实验平台,研究了高压瓦斯泄放自燃的发生条件及自燃时喷口射流火焰的传播规律。实验装置及测试系统由高压储瓦斯和输送系统、数据采集与测量系统、爆破片夹持系统和下游管道释放系统等设备组成。由实验得到,在一定泄放初始压力和下游释放管道长度条件下,高压瓦斯泄放到大气过程中会引发自燃现象;且在下游管道长度较短时,只有当泄放初压较高时才能引发自燃,而当下游管道长度增长时,发生自燃时的泄放初压会随之下降。高压瓦斯泄放自燃时,下游管道喷口射流火焰随其传播距离的增大,火焰及激波能量不断衰减,激波速度及其超压值也随之不断减小,然而激波超压峰值减幅逐渐缩小。