煤粉自然发火临界参数的影响因素与预测

煤粉广泛应用于火电、化工及冶金领域,在制备及输送过程中,由于氧化活性增强极易自然发火并诱发燃爆事故,严重威胁作业人员生命安全。为预防煤粉灾害事故发生,研究最低着火温度对应着火延迟时间等关键临界参数的影响因素及预测具有重要义。通过搭建煤粉自然发火演化试验系统,采集硫磺沟矿和红柳矿的2种变质程度煤粉,并放置于反应池进行恒温氧化试验,分析了煤粉自然发火临界参数影响因素;同时建立了煤粉自然发火临界参数数学预测模型,对煤粉自然发火临界参数进行预测。结果表明:氧浓度和堆积厚度是影响煤粉自然发火临界参数的重要因素。煤粉的最低着火温度和对应着火延迟时间随氧浓度的降低显著增加,氧浓度降低抑制煤粉活性结构与氧气反应,减缓煤粉的升温速率,进而增加煤粉的最低着火温度和着火延迟时间。随着煤粉堆积厚度的增加,煤粉氧化释放的热量更容易蓄积,煤粉的最低着火温度逐渐降低,最大降幅可达34℃。而煤粉堆积厚度的增加可减缓氧气进入煤粉内部的扩散率,对应着火延迟时间表现出增加趋势。利用线性回归方法建立了数学预测模型,可用于计算煤粉自然发火临界参数,为煤粉自然发火引发爆燃事故防控提供了依据。