發(fā)布時間：2019-07-31 20:04

【摘要】：為研究煤自然發(fā)火過程不同區(qū)域的動態(tài)發(fā)展規(guī)律,使用大型煤自然發(fā)火實(shí)驗(yàn)臺測試松散煤體在恒風(fēng)量條件下從常溫至140℃的氧化過程,分析了溫度、氧濃度在時間及空間上的變化規(guī)律。結(jié)果表明:松散煤體自燃過程溫度隨煤體高度的變化在不同溫度階段趨勢差異較大,高溫點(diǎn)由煤體中部位置向著進(jìn)風(fēng)側(cè)方向移動;不同煤體高度溫度與時間呈現(xiàn)指數(shù)增長,70℃前后煤體呈現(xiàn)緩慢和快速增長分階段特性;松散煤體進(jìn)風(fēng)口和出氣口兩側(cè)氧體積分?jǐn)?shù)18%以上,溫度超過70℃后,不同煤體高度的氧濃度隨時間增長逐漸下降。
【圖文】：

很好的實(shí)現(xiàn)火區(qū)自燃過程的實(shí)驗(yàn)?zāi)M;周佩玲［13］重點(diǎn)通過模擬采空區(qū)的自燃情況，分析了煤自燃過程中特性參數(shù)的變化，但是升溫采用的是被動升溫方式，沒有體現(xiàn)自然升溫發(fā)火的實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)。筆者使用自主研發(fā)大型煤自燃發(fā)火實(shí)驗(yàn)平臺(裝煤量3t)，在漏風(fēng)恒定的狀態(tài)下，實(shí)驗(yàn)?zāi)M煤低溫氧化過程中松散煤體溫度及氧濃度時間、空間上的動態(tài)演化規(guī)律，分析不同區(qū)域位置的差異性，為煤自燃多場耦合作用的進(jìn)一步深入研究提供參考。1實(shí)驗(yàn)裝置及過程1．1爐體主體結(jié)構(gòu)本次實(shí)驗(yàn)采用自主研發(fā)的煤自然發(fā)火實(shí)驗(yàn)臺，爐體結(jié)構(gòu)示意如圖1所示，裝置主要包括爐體、溫度控制和監(jiān)測系統(tǒng)、供風(fēng)系統(tǒng)等［14－15］。其中，主爐體呈圓柱形，內(nèi)徑120cm，高度200cm，最大裝煤量3t;爐蓋和底部使用保溫材料，上下分別預(yù)留10～20cm的自由空間，保證進(jìn)出氣的均勻，頂蓋上留有小口徑排氣口;爐體外壁設(shè)有保溫層和控制水層，通過控制水層跟蹤外壁環(huán)境溫度的改變，使煤體保持良好的蓄熱條件。圖1煤自然發(fā)火實(shí)驗(yàn)爐體結(jié)構(gòu)示意圖Fig．1Structureofcoalspontaneouscombustiontestfurnace1．2溫度采集和控制爐體內(nèi)部從爐底進(jìn)風(fēng)側(cè)5cm處至上部出氣口沿著中心軸布置10層測溫探頭，每層探頭之間間距20cm;每層按照四等分插入K型熱電偶，如圖1所示，探頭有10mm不銹鋼保護(hù)管;每層有一個探頭和取氣管在中心;測點(diǎn)的溫度通過計算機(jī)進(jìn)行自動控制，，可以實(shí)時記錄煤體的溫度數(shù)據(jù)并保存。1．3實(shí)驗(yàn)條件及過程將煤礦取得新鮮煤樣密封運(yùn)送至實(shí)驗(yàn)室，用鄂式碎煤機(jī)破碎為標(biāo)準(zhǔn)粒度，并在24h內(nèi)裝入爐637

體內(nèi)部，粒徑分布和實(shí)驗(yàn)條件見表1和表2，實(shí)驗(yàn)開始前，檢查供風(fēng)、溫度控制及監(jiān)控系統(tǒng)的狀況，保證系統(tǒng)性能穩(wěn)定的情況下，通入適量預(yù)熱的干空氣，空氣流量為0．1m3/h，待溫度升到25℃開始監(jiān)測煤體溫度的變化規(guī)律，直到140℃結(jié)束試驗(yàn)。松散煤體整個升溫過程中最高溫點(diǎn)的升溫速率如圖2所示，在70℃前，升溫速率小于0．1℃/h;而溫度70～100℃間，升溫速率在0．1～0．2℃/h間波動;超過100℃，升溫速率隨著溫度近似直線增長。圖2煤體升溫速率與時間的關(guān)系Fig．2Relationshipbetweencoalheatingrateandtime表1煤樣粒度篩分析結(jié)果Tab．1Analysisresultsofcoalparticlesize粒度+10mm－10mm，+7mm－7mm，+5mm－5mm，+3mm－3mm，+0．9mm－0．9mm質(zhì)量/g22．537．988．3124．1131．115．5頻度/%16．247．952．883．2103．911．3注:表中“+”表示未通過該篩，“－”表示通過了該篩。表2煤樣實(shí)驗(yàn)條件Tab．2Coalsampletestconditions煤樣平均粒徑d50/mm實(shí)驗(yàn)煤高/cm煤重/kg煤樣體積/cm3塊煤密度/(g·cm－3)容重/(g·cm－3)空隙率供風(fēng)量/(m3·h－1)起始溫度/℃潘集煤礦1426．441851754．1320912401．400．83880．40090．125．22實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析松散煤體在風(fēng)量恒定的條件下，爐體內(nèi)部各測點(diǎn)溫度及氧濃度主要隨著時間和散熱條件的變化而變化。2．1松散煤體溫度的時空分布規(guī)律2．1．1溫度與高度的關(guān)系圖3表示煤自然發(fā)火過程中心軸測點(diǎn)的溫度隨著煤體高度的變化關(guān)系，整個煤體升溫過程中向著進(jìn)風(fēng)側(cè)方向移動，煤溫度低于70℃時高溫點(diǎn)移動較慢，始終保持在100～140cm位置處，而超過70℃后高溫點(diǎn)快速轉(zhuǎn)移至進(jìn)風(fēng)側(cè)5～40cm位置。由圖3中(a)和(b)可知，松散煤體在低溫階段(＜70℃)，中心軸
【作者單位】： 西安科技大學(xué)安全科學(xué)與工程學(xué)院;陜西省煤火災(zāi)害防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：陜西省基礎(chǔ)研究計劃(2016JM5022)
【分類號】：TD752.2

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王新成;;煤自然發(fā)火預(yù)報技術(shù)在大同煤礦的應(yīng)用[J];科技信息;2011年16期

2 楊宏民;預(yù)測煤自然發(fā)火的新方法──氣味檢測法[J];煤礦安全;2000年05期

3 鄧軍,馬礪,張辛亥;圓柱型煤自然發(fā)火實(shí)驗(yàn)臺的誤差分析[J];遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報;2004年06期

4 南培珠,楊宏民,李廣海;安家?guī)X井工礦煤自然發(fā)火規(guī)律及在火災(zāi)預(yù)測中的應(yīng)用[J];煤礦安全;2005年10期

5 王華;王連華;;煤自然發(fā)火實(shí)驗(yàn)溫度監(jiān)測系統(tǒng)[J];煤炭學(xué)報;2006年01期

6 董紀(jì)章;李海波;楚英和;姬福全;姚國平;楊彥濤;;鶴煤五礦二_1煤自然發(fā)火原因分析與綜合防治技術(shù)[J];煤礦安全;2006年09期

7 王福生;朱令起;張嘉勇;郭立穩(wěn);;應(yīng)用氣體分析法建立煤自然發(fā)火預(yù)報系統(tǒng)[J];煤礦安全;2006年11期

8 王華;文虎;葛嶺梅;;大型煤自然發(fā)火實(shí)驗(yàn)臺自動控制系統(tǒng)的設(shè)計[J];西安科技大學(xué)學(xué)報;2008年01期

9 宋雙林;武勇;張衛(wèi)亮;;大興礦煤自然發(fā)火標(biāo)志氣體指標(biāo)體系[J];煤礦安全;2010年04期

10 占偉;安志剛;任硯東;黃旭;宋雙林;;煤自然發(fā)火規(guī)律及指標(biāo)氣體優(yōu)選研究[J];消防科學(xué)與技術(shù);2010年11期

相關(guān)會議論文 前8條

1 梁寶成;王興存;朱孔緒;;臨沂礦區(qū)三層煤自然發(fā)火機(jī)理與防治[A];2005年度山東煤炭學(xué)會優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文集[C];2005年

2 王儒軍;高廣偉;姚廣田;張志;楊宏民;喬鳳龍;趙宏;劉貴文;梁運(yùn)濤;;平莊煤業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司六家煤礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化及煤自然發(fā)火規(guī)律研究[A];2003年度中國煤炭工業(yè)協(xié)會科學(xué)技術(shù)獎獲獎項(xiàng)目匯編[C];2004年

3 程根銀;王玉懷;陳紹杰;馬玉姣;;興源礦煤自然發(fā)火標(biāo)志氣體實(shí)驗(yàn)分析研究[A];中國職業(yè)安全健康協(xié)會2008年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2008年

4 劉學(xué)武;張平;;露天煤礦褐煤自然發(fā)火化學(xué)防治技術(shù)[A];第六次全國煤炭工業(yè)科學(xué)技術(shù)大會文集[C];2005年

5 陳舸;陳孟伯;;煤自然發(fā)火促成瓦斯爆炸作用的討論[A];2012年全國煤礦安全學(xué)術(shù)年會論文集[C];2012年

6 張衛(wèi)亮;;CO/CO_2作為煤自然發(fā)火指標(biāo)氣體研究[A];第六屆全國煤炭工業(yè)生產(chǎn)一線青年技術(shù)創(chuàng)新文集[C];2011年

7 張衛(wèi)亮;梁運(yùn)濤;楊宏民;;CO/CO_2比值作為煤自然發(fā)火指標(biāo)氣體在安家?guī)X井工礦中的應(yīng)用[A];煤礦重大災(zāi)害防治技術(shù)與實(shí)踐——2008年全國煤礦安全學(xué)術(shù)年會論文集[C];2008年

8 孫紅麗;葉斌;趙敏;;基于MATLAB6.1的煤自然發(fā)火煤體溫度灰色預(yù)測研究[A];陜西省煤炭工業(yè)科技成果評估探討論文集[C];2004年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 曹凱;綜放采空區(qū)遺煤自然發(fā)火規(guī)律及高效防治技術(shù)[D];中國礦業(yè)大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 桑朋;麻家梁礦采空區(qū)遺煤自然發(fā)火規(guī)律實(shí)驗(yàn)研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2015年

2 戴小平;無煙煤自然發(fā)火的實(shí)驗(yàn)研究及機(jī)理的探討[D];重慶大學(xué);2003年

3 吳曉光;煤自然發(fā)火實(shí)驗(yàn)臺溫度場數(shù)值模擬研究[D];西安科技大學(xué);2005年

4 姬文龍;魯班山北礦煤自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報及防治技術(shù)研究[D];西安科技大學(xué);2010年

5 李曉晨;孔隙尺度下煤自然發(fā)火過程的數(shù)值模擬研究[D];大連理工大學(xué);2014年

6 孫宗賢;煤自然過程與臨界著火條件的模擬研究[D];大連理工大學(xué);2010年

7 張福勇;檸條塔礦2~(-2)煤自然發(fā)火特征溫度及其影響因素研究[D];西安科技大學(xué);2011年

8 馮玉龍;吉新煤礦煤自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報及防治技術(shù)研究[D];西安科技大學(xué);2013年

9 谷斐;煤自然發(fā)火的實(shí)驗(yàn)?zāi)M和氣體吸附的研究與應(yīng)用[D];太原理工大學(xué);2009年

10 王陽;靈武2號煤低溫自燃臨界溫度及其特性實(shí)驗(yàn)研究[D];西安科技大學(xué);2009年

本文編號：2521539