【摘要】：針對煤被水浸后,自然發(fā)火次數(shù)大幅增加的現(xiàn)象,以葫蘆素2--1煤為研究對象,利用煤自然發(fā)火模擬系統(tǒng),測試了不同含水率煤樣在氧化自燃過程中CO與C2H4生成量,并基于CO濃度求解了煤自燃臨界溫度。結(jié)果表明:水分對煤自燃臨界溫度的影響是雙重的,隨著煤含水率的增大,煤自燃臨界溫度先增大后減小再增大,在最佳含水率時有極小值;含水率大于或小于最佳含水率時,都會抑制煤的自然發(fā)火,且含水率越大,抑制作用越明顯;葫蘆素2--1煤的自燃最佳含水率約為12.01%,在采空區(qū)疏放水時,應(yīng)保持煤中的水分大于煤自燃最佳含水率。
【圖文】：

c(3)對式(3)兩端積分得:∫L0ASmCnO2exp(－E/ＲTi)dx=∫Cout0kvgdc(4)式中:L為煤樣罐的高度，m;Cout為煤樣罐出口的CO體積分數(shù)，10－6。對式(4)兩邊取自然對數(shù)得:lnCout=－EＲTi+lnASLmCnO2kvg(5)由式(5)知，當供氣流量一定時，lnCout與1/Ti是一條直線。通過計算擬合曲線斜率--E/Ｒ，可得煤自燃不同反應(yīng)階段的活化能。而活化能發(fā)生突變的溫度即煤自燃臨界溫度［15］。2煤程序升溫試驗2．1試驗儀器試驗儀器為煤自然發(fā)火模擬裝置，如圖1所示。其主要由程序控溫箱、氣體質(zhì)量流量控制器、預(yù)熱氣路、煤樣罐、溫度控制系統(tǒng)、氣體分析儀等組成。程序控溫箱為不銹鋼內(nèi)膽，外加石棉保溫層，能夠?qū)崿F(xiàn)恒溫、跟蹤升溫或者程序升溫;預(yù)熱氣路系統(tǒng)向煤樣罐提供經(jīng)過預(yù)熱的干空氣;煤樣罐為圓柱型純銅材質(zhì)，內(nèi)置鉑絲溫度探頭。氣體分析系統(tǒng)為GC--4008B氣相色譜儀。圖1煤自然發(fā)火模擬裝置Fig．1Simulationdeviceofcoalspontaneouscombustion2．2試驗煤樣試驗煤樣選自葫蘆素2--1煤層，主要煤質(zhì)指標為水分5．86%，灰分4．76%，揮發(fā)分28.60%，，含硫量1．56%，吸氧量1．04cm3·g－1。試驗時取新鮮的大塊煤樣，先剝?nèi)ケ砻嫜趸瘜樱缓筮M行破碎，篩分出粒徑0～1、1～3、3～5mm的煤粒。煤自然含水率和飽和含水率分別為5．86%與14．19%。將3種不同粒徑的煤樣按質(zhì)量比1∶1∶1混合均勻，裝入566

樣罐和程序控溫箱的幾何中心;連接好氣路，檢查整個裝置的氣密性。試驗時向煤樣罐內(nèi)通入流量130mL/min的干空氣，采用0．5℃/min升溫速率。試驗溫度為30～200℃，每隔10℃取1次煤樣罐出口氣體，進行氣體成分和濃度分析。2．4試驗結(jié)果及分析1)氣體產(chǎn)生規(guī)律。圖2是不同含水率煤樣CO濃度隨煤溫的變化趨勢。由圖2可知，同一含水率煤樣CO生成量隨溫度的增大而增大。在低溫階段，不同含水率的煤樣CO生成量變化很小;當煤溫超過100℃，含水率12．01%的煤樣產(chǎn)生的CO最大，其他4組煤樣CO的產(chǎn)生量基本隨含水率的增大而增加。圖4不同含水率煤樣的lnCout與1/Ti的關(guān)系Fig．4ＲelationshipbetweenlnCoutand1/Tiofcoalsampleswithdifferentmoisturecontent圖3是不同含水率煤樣C2H4濃度隨煤溫的變化趨勢。C2H4的出現(xiàn)表明煤自然發(fā)火進入了加速氧化階段。由圖3可知，C2H4出現(xiàn)的溫度約為80℃，同一含水率煤樣的C2H4生成量隨溫度的增大而增大。在100℃以后，含水率12．01%煤樣C2H4生成量基本最大，其他4組煤樣C2H4的產(chǎn)生量基本隨含水率的增大而增加。2)煤自燃臨界溫度。圖4是不同含水率煤樣圖2不同含水率煤樣CO體積分數(shù)隨煤溫的變化曲線Fig．2ChangecurvesofCOconcentrationwithcoaltemperatureofcoalsampleswithdifferentmoisturecontents圖3不同含水率煤樣C2H4體積分數(shù)隨煤溫的變化曲線Fig．3ChangecurvesofC2H4concentrationwithcoaltemperatureofcoalsampleswithdifferentmoisturecontents的lnCout與1/Ti函數(shù)變化關(guān)系。由圖4可知，隨著煤溫的升高，lnCout與1/Ti斜率會發(fā)生突變，突變點所對應(yīng)的溫度即臨界溫度。通過計算不同反應(yīng)階段的擬合曲線
【作者單位】： 煤炭科學(xué)技術(shù)研究院有限公司安全分院;煤炭資源高效開采與潔凈利用國家重點實驗室(煤炭科學(xué)研究總院);北京市煤礦安全工程技術(shù)研究中心;
【基金】：“十二五”國家科技支撐計劃資助項目(2012BAB13B02) 中國煤炭科工集團科技創(chuàng)新基金資助項目(2012MS001)
【分類號】：TD752.2

【參考文獻】

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1 梁曉瑜,王德明;水分對煤炭自燃的影響[J];遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報;2003年04期

2 徐長富;傅貴;鄭忠亞;姚海飛;張群;;納林河二號井3-1煤層指標氣體優(yōu)選試驗[J];安全與環(huán)境學(xué)報;2014年03期

3 焦新明;王德明;仲曉星;李金帥;雷丹;;不同阻化劑對煤自燃臨界溫度影響的實驗研究[J];煤炭工程;2012年02期

4 許濤;王德明;雷丹;辛海會;戚緒堯;;基于CO濃度的煤低溫氧化動力學(xué)試驗研究[J];煤炭科學(xué)技術(shù);2012年03期

5 仲曉星;王德明;尹曉丹;;基于程序升溫的煤自燃臨界溫度測試方法[J];煤炭學(xué)報;2010年S1期

6 劉劍,王繼仁,孫寶錚;煤的活化能理論研究[J];煤炭學(xué)報;1999年03期

7 朱紅青;王海燕;胡瑞麗;和超楠;;煤自燃低溫氧化臨界溫度指標及其關(guān)聯(lián)性分析[J];煤炭科學(xué)技術(shù);2013年08期

8 劉志強;;蔚州礦區(qū)煤層疏水對煤自然發(fā)火影響的研究[J];煤炭與化工;2013年09期

9 徐精彩,文虎,郭興明;應(yīng)用自然發(fā)火實驗研究煤的自燃傾向性指標[J];西安礦業(yè)學(xué)院學(xué)報;1997年02期

10 仲曉星;王德明;陸偉;周福寶;;交叉點溫度法對煤氧化動力學(xué)參數(shù)的研究[J];湖南科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2007年01期

【共引文獻】

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1 劉高文,徐精彩,許滿貴,王華;濟寧2~#井煤樣自燃傾向性測試[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2001年06期

2 謝強燕;;煤吸氧量測定過程中的影響因素分析[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2011年03期

3 劉高文,徐精彩,李莉;姚橋礦煤最短自然發(fā)火期實驗和數(shù)值分析[J];遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2002年03期

4 鄧軍,徐精彩,陳曉坤;煤自燃機理及預(yù)測理論研究進展[J];遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報;2003年04期

5 劉劍;趙鳳杰;;粒度對煤的自燃傾向性表征影響[J];遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報;2006年01期

6 劉劍;陳文勝;齊慶杰;;基于活化能指標的煤的自然發(fā)火期研究[J];遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報;2006年02期

7 陸偉;王德明;戴廣龍;劉桂智;;參比氧化法研究煤低溫氧化特性[J];遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報;2007年01期

8 劉喬;王德明;仲曉星;焦新明;張慧君;;基于程序升溫的煤層自然發(fā)火指標氣體測試[J];遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2013年03期

9 周永剛;李培;倪世安;錢海平;趙虹;;氧體積分數(shù)對煤炭自燃誘導(dǎo)過程影響的試驗研究[J];動力工程學(xué)報;2014年06期

10 徐長富;傅貴;鄭忠亞;姚海飛;張群;;納林河二號井3-1煤層指標氣體優(yōu)選試驗[J];安全與環(huán)境學(xué)報;2014年03期

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2 王雪峰;煤活性基團與Ca~（2+）形成配合物的結(jié)構(gòu)與表征[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2009年

3 梁運濤;煤自然發(fā)火期快速預(yù)測研究[D];浙江大學(xué);2010年

4 陽富強;金屬礦山硫化礦自然發(fā)火機理及其預(yù)測預(yù)報技術(shù)研究[D];中南大學(xué);2011年

5 邵昊;高瓦斯易自燃采空區(qū)雙層遺煤均壓通風(fēng)系統(tǒng)研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2011年

6 徐永亮;防治煤自燃的懸砂膠體研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2011年

7 解恒參;煤和大港減壓渣油的光催化氧化解聚[D];中國礦業(yè)大學(xué);2011年

8 劉加勛;超細煤粉物化特性及其對O_2/CO_2分級燃燒NO_x排放的影響[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

9 郝朝瑜;煤的芳香性及氫鍵對鈣基阻化劑抑制煤自燃作用的理論研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2010年

10 文虎;煤自燃過程的實驗及數(shù)值模擬研究[D];西安科技大學(xué);2003年

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3 趙聰;工作面瓦斯抽放技術(shù)與采空區(qū)防火相似模擬實驗研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2009年

4 張麗娜;平莊古山礦煤層自燃特性的熱重動力學(xué)實驗研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2009年

5 王真;采空區(qū)發(fā)火位置數(shù)值模擬及相似材料模擬研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2009年

6 周沛然;典型動力煤煤粉自燃傾向性研究[D];煤炭科學(xué)研究總院;2010年

7 謝鋒承;阻化劑抑制煤自燃的實驗研究[D];河南理工大學(xué);2011年

8 蔣東杰;易自燃特厚煤層采空區(qū)自燃規(guī)律及其與礦山壓力關(guān)系研究[D];河南理工大學(xué);2011年

9 潘榮錕;煤矸石山爆炸機理及防治對策研究[D];河南理工大學(xué);2007年

10 林承寧;佳新煤礦1504工作面火區(qū)啟封技術(shù)及發(fā)火規(guī)律的研究[D];安徽理工大學(xué);2011年

【二級參考文獻】

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1 王福生;岳志新;郭立穩(wěn);;煤炭自然發(fā)火標志氣體的灰色關(guān)聯(lián)分析[J];安全與環(huán)境學(xué)報;2006年S1期

2 何啟林;王德明;;煤的氧化和熱解反應(yīng)的動力學(xué)研究[J];北京科技大學(xué)學(xué)報;2006年01期

3 劉劍,黃伯軒;采場通風(fēng)仿真系統(tǒng)及其應(yīng)用[J];煤炭工程師;1993年01期

4 許延輝,許滿貴,徐精彩;煤自燃火災(zāi)指標氣體預(yù)測預(yù)報的幾個關(guān)鍵問題探討[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2005年01期

5 陸偉;王德明;陳舸;仲曉星;劉桂智;;煤自燃阻化劑性能評價的程序升溫氧化法研究[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2005年06期

6 鄧軍,徐精彩,陳曉坤;煤自燃機理及預(yù)測理論研究進展[J];遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報;2003年04期

7 單亞飛;王繼仁;鄧存寶;洪林;王曉峰;;不同阻化劑對煤自燃影響的實驗研究[J];遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2008年01期

8 王剛;程衛(wèi)民;潘剛;;溫度對煤體吸附瓦斯性能影響的研究[J];安全與環(huán)境學(xué)報;2012年05期

9 劉吉波;煤炭的阻燃機理分析和氯化鹽類汽霧阻化劑的應(yīng)用[J];華北科技學(xué)院學(xué)報;2002年02期

10 韓永霞,姚昭章;升溫速度對煤熱解動力學(xué)的影響[J];華東冶金學(xué)院學(xué)報;1999年04期

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本文編號：2525937