粒径对煤氧化升温进程影响的试验研究

为研究粒径对煤氧化升温进程的影响,利用程序升温试验系统,分析潞安集团李阳煤矿15号煤层5种不同粒径煤样氧化升温进程中O_2,CO,C_2H_4等气体的生成规律,并计算了不同粒径煤样的耗氧速率和CO,CO_2,C_2H_4气体的产生速率以及煤自燃倾向性判定指数。结果表明:该煤层自燃临界温度约80℃,干裂温度约135℃,气体产生速率临界温度约160℃;从试验初期到干裂温度段,各煤样气体生成总量变化不大,超过干裂温度后,气体生成量变化幅度增大;煤样在超过气体产生速率临界温度后,各气体的产生速率开始有较大幅度增加,且粒径越小的煤样气体产生速率的变化幅度越大;随着煤样粒径的减小,煤样和O_2反应面积增大,交叉点温度相应降低,煤样粒径对煤自燃倾向性有明显影响。     

不同煤种自燃指标气体优化研究

为研究不同煤种的自燃指标气体变化规律,提高煤早期自燃预测预报的准确度,采用氧化升温试验系统,运用灰色关联分析方法,重点将5种煤样生成的自燃指标气体与温度的相关性进行分析。结果表明:随着温度升高,多数煤样在氧化升温过程中产生的CO,C_2H_4,C_2H_6气体体积分数呈曲线上升趋势;随着变质程度加深,煤在氧化升温过程中产生的自燃指标气体(CO,C_2H_4)体积分数随之降低,气体出现的温度点也随之升高,C_2H_6的情况则正好相反;变质程度最深的无烟煤最优自燃指标气体为CO,变质程度最浅的褐煤首选自燃指标气体为烷烯比,其余煤样的最优自燃指标气体为C_2H_6。研究结果将对矿井火灾预防起到指导作用。     

煤样粒径对煤低温氧化影响的实验研究

基于测试耗氧速率和氧化动力学参数研究煤样粒径对煤低温氧化的影响。利用煤低温氧化测试系统,测算在供应气体流量、氧含量等给定条件下四类不同粒径范围煤样升温氧化耗氧速率,同时依据基于耗氧量建立的数学模型来测算煤低温氧化时不同粒径煤样活化能和指前因子等动力学参数,结果表明不同粒径煤样低温氧化耗氧速率变化分为缓慢耗氧、浅度耗氧和深度耗氧等三个阶段,在实验条件下煤样粒径小于0．198mm的煤样更适合煤低温氧化。     

氧气体积分数对不同粒径烟煤低温氧化燃烧特性的影响研究

为研究氧气体积分数对不同粒径烟煤低温氧化、燃烧特性的影响,利用煤氧化动力学测试系统,对0.20～0.30 mm,>0.30～0.45 mm,>0.45～0.60 mm,>0.60～0.90 mm 4种粒径烟煤煤样在21%,18%,14%,5%氧气体积分数下进行程序升温实验,分析煤样CO与C₂H₄指标性气体产生量、产热速率和动力学参数的变化规律,并运用煤氧反应微观演化机理进行论证。结果表明：氧气体积分数为14%时,不同粒径煤样的交叉点温度相差较小,指标性气体释放量相差较大,且最大升温速率拟合曲线斜率减小较快(减小近50%);随着氧气体积分数增加,煤样最大产热速率和总放热量增大,初始放热温度降低;控制氧气体积分数在14%以下能有效预防氧化放热作用导致的煤自燃事故。     

煤氧化实验精度改进及封闭耗氧实验方法

分析通气实验中不易自燃煤样氧化产生的微量气体随气流失、无法被仪器检测到的原因,建立一套封闭耗氧实验装置及实验气体浓度自动监测和数据采集系统.对不易自燃的无烟煤(山西长平煤矿8~#煤层)和易自燃的长焰煤(辽宁九道岭煤矿4~#煤层)在常温下做封闭耗氧实验研究.实验结果表明:不易自燃的无烟煤在常温24~25℃条件下也能吸附氧,并持续有规律地释放出CO气体.易自燃煤样在封闭实验罐中氧浓度呈负指数衰减,CO气体呈指数增长.计算得到2种煤样的耗氧速度常数分别为8.852和938.3μmol/(m3·s),两者耗氧速度相差约106倍.     

基于程序升温的煤耗氧速率与气体产物排放的相关性研究

采用程序升温实验系统,在通入流量为100 mL/min干空气的条件下将煤样加热至200℃,通过气相色谱仪对气体产物进行连续测量,得出CO,CO₂,CH₄,C₂H₄浓度随温度升高时的变化趋势.以耗氧速率与气体产物排放速率为基础,对高温氧化阶段耗氧速率与气体产物排放速率之间的关系进行线性拟合,结果表明：煤与氧的反应有利于生成CO₂而不是CO,C₂H₄产生速率与耗氧速率之间相比于CH₄存在更好的相关性.     

空气流量下易燃煤层采空区遗煤氧化升温特性研究

为研究空气流量对采空区遗煤自燃的影响,基于九宫格原理设计了易燃煤层采空区的漏风通道,借助自行搭建的实验平台进行了煤自燃氧化升温实验,分析煤样耗氧速率和放热强度随煤温变化的规律。结果表明:考虑煤样空隙率时,耗氧速率有3次较为明显的峰值,第一次峰值出现在48℃左右,第二次峰值出现在75℃左右,第三次峰值出现在105℃左右;不考虑煤样空隙率时,大空气流量下,耗氧速率的3次峰值均高于第一种方法计算出的耗氧速率,在小空气流量下,耗氧速率的峰值差别不大;80℃之后,实验煤样生成的热量开始占据主导地位,放热强度与温度呈指数变化。可根据实验结果调节矿井的漏风量,来防治井下采空区的遗煤自燃。     

稻壳流化床气化实验研究

在小型流化床气化实验台上,利用空气作为气化剂,对稻壳进行了气化实验研究,利用臭氏分析仪和气相色谱对气化气成分进行分析。考察了不同气化温度、不同空气当量比对气体成分,产气率和气化效率的影响。结果表明,稻壳气化气中含有CO,N_2,H_2,CH_4,CO_2,C_(?)H_x等气体,升高气化温度会使产物气体的热值与气化效率增加,然而空气当量比增加导致产物气体的热值与气化效率降低。     

N_2和CO_2对煤燃烧全过程灭火效能的对比研究

为掌握N_2和CO_2防治煤燃烧全过程的不同效果,采用自主研制的煤自燃氧化程序升温和煤明火燃烧实验装置,分别对平煤八矿煤样进行了通入相同流量N_2和CO_2抑制煤低温氧化过程和熄灭煤明火燃烧过程实验,测定了煤低温氧化阶段的耗氧速率、CO和CH_4产生率、煤有焰燃烧阶段的温度场温度、标志性气体(O2,CO和CH_4)组分和热释放速率的变化规律.结果表明:相比于煤在纯空气条件下的燃烧,在煤低温氧化阶段,通入CO_2时煤的耗氧速率、CO和CH_4产生率比通入N_2时更低;在煤有焰燃烧阶段,通入CO_2时煤温上升速度、耗氧量、热释放速率以及CO和CH_4产生量的下降速度比通入N_2时更低;在煤阴燃熄灭阶段,通入CO_2时煤温、CO和CH_4产生量下降速度比通入N_2时的更高,而通入CO_2时的耗氧量和热释放速率比通入N_2时的更低,说明CO_2比N_2具有更好的防治煤燃烧全过程的能力.     

煤层开采过程中CO气体来源实验测试与分析

煤层开采过程中易出现CO气体超限现象影响安全生产,亟需开展CO气体的来源和产生规律研究.对3种不同变质程度煤样(无烟煤、贫煤、焦煤)在氮气和空气氛围下开展破碎实验,测试CO气体和煤样温度;通过煤样恒温加热实验,研究在不同温度和气氛下CO,CH4气体体积分数变化规律.结果表明:煤样在氮气氛围下破碎过程中产生CO气体体积分...