【摘要】：煤炭作為我國現(xiàn)階段最重要的能源,支撐著我國國民經(jīng)濟的快速增長,然而,煤炭在采掘的過程中會伴生五大自燃災(zāi)害,火災(zāi)就是其中一個,而在煤礦火災(zāi)中,一大部分又是自燃火災(zāi),近年來,國內(nèi)外一大批學(xué)者都在致力于煤低溫氧化機理研究,其中煤氧復(fù)合機理是最為重要的一種假說,而煤低溫氧化過程中的耗氧速率作為煤的氧化性的重要衡量指標(biāo),近年來不少作者也對其進(jìn)行了研究。本文選取錫盟褐煤(XM)為研究對象,在對煤樣進(jìn)行工業(yè)分析和元素分析的基礎(chǔ)上,對其進(jìn)行程序升溫和恒溫氧化兩種不同類型的煤低溫氧化實驗,嘗試對煤低溫氧化過程中耗氧速率模型進(jìn)行推導(dǎo),接著分別討論耗氧速率對單一影響因素的模型,在綜合分析的基礎(chǔ)上對煤低溫氧化耗氧速率的多因素作用模型進(jìn)行推導(dǎo),得到以下結(jié)論:(1)在程序升溫實驗條件下,對于實驗選取的三個單一變量,在其他變量不變的情況下,煤樣的耗氧速率與煤樣溫度、空氣流量、及煤樣粒徑三者均與耗氧速率呈現(xiàn)規(guī)律性,前兩者與耗氧速率呈指數(shù)關(guān)系,后者與耗氧速率呈負(fù)指數(shù)關(guān)系。(2)在煤恒溫氧化實驗中,由于實驗在密閉罐中進(jìn)行,實驗存在一個臨界氧氣濃度,本次實驗的臨界氧濃度為9.8%,當(dāng)氧氣濃度大于這個臨界氧氣濃度時,煤氧化處于富氧氣氧化狀態(tài),隨著煤氧復(fù)合作用的進(jìn)行,氧氣逐漸被消耗,當(dāng)氧氣濃度低于這個臨界氧氣濃度時煤氧化處于富氧化物氧化狀態(tài)。(3)恒溫氧化實驗中,溫度在383.15K之前,煤處于富氧氣氧化狀態(tài),氧化時間、氧化溫度、及煤樣粒徑三者均與耗氧速率之間呈現(xiàn)良好的規(guī)律性,前兩者與耗氧速率呈指數(shù)關(guān)系,后者與耗氧速率呈負(fù)指數(shù)關(guān)系。(4)恒溫氧化實驗中,溫度在383.15K之后,煤氧復(fù)合作用加劇,耗氧速率迅速上升,氧氣消耗加劇,到達(dá)臨界氧濃度后,耗氧速率開始下降,煤氧化進(jìn)入富氧化物狀態(tài),在這種狀態(tài)下,氧化時間在30min~150min時間段內(nèi)氧化時間、氧化溫度、及煤樣粒徑三者均與耗氧速率呈現(xiàn)規(guī)律性,前兩者與耗氧速率呈指數(shù)關(guān)系,后者與耗氧速率呈負(fù)指數(shù)關(guān)系。(5)恒溫氧化實驗中,溫度在383.15K之后,當(dāng)氧化時間超過150min之后,氧化時間、氧化溫度、及煤樣粒徑三者與耗氧速率之間并未表現(xiàn)出良好的規(guī)律性。(6)恒溫氧化實驗中耗氧速率的模型研究可以分為兩個階段進(jìn)行,第一個階段為溫度383.15K之前,第二個階段為溫度383.15K之后,并且氧化時間在150min以內(nèi)。(7)在兩種實驗中,單一的實驗變量對耗氧速率模型的作用相互獨立,這是因為通過對擬合到的模型系數(shù)對比,發(fā)現(xiàn)各自的系數(shù)在另外兩個變量改變時,基本保持不變。(8)在兩種實驗中,根據(jù)耗氧速率與各自變量的模型關(guān)系與每個實驗中變量作用相互獨立的特性,對程序升溫實驗,建立起V_0=qe~(bT-kD+vQ)耗氧速率綜合作用模型,對恒溫氧化實驗,建立起(?)耗氧速率綜合作用模型,并分別對建立起的模型進(jìn)行驗證,證明了在不同的實驗及特性實驗條件下耗氧速率多因素綜合作用模型的合理性。
【圖文】：

程序升溫實驗系統(tǒng)實物圖及原理裝置圖

圖 2-2 恒溫氧化實驗反應(yīng)裝置圖Fig. 2-2 Isothermal oxidation reaction experimental device選取一組（12 個）改裝的水熱反應(yīng)蓋作為氧化實驗反應(yīng)器（分批式驗裝置主要由五部分組成：聚四氟乙烯瓶體（耐 250℃高溫）；壓緊（耐高溫，受熱膨脹，易扎透）；取氣孔（針頭大�。徊讳P鋼殼體（維，易導(dǎo)熱）；以及其他附件。通過測定連續(xù)時間間隔內(nèi)反應(yīng)器內(nèi)氣體化過程中氣相產(chǎn)物釋放過程進(jìn)行解析。其中，煤樣反應(yīng)罐是由能承受氟乙烯材料制成的，可以用針管通過瓶蓋上面的小孔進(jìn)行取樣，，反應(yīng)氟化硅墊片保證；盛裝煤樣反應(yīng)罐的不銹鋼殼體稱為罐體反應(yīng)釜，它，一是進(jìn)行導(dǎo)熱，二是保證氣密性良好。圖 2-3 為煤樣反應(yīng)器示意
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TD752.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2660905