【摘要】：煤炭作為我國現階段最重要的能源,支撐著我國國民經濟的快速增長,然而,煤炭在采掘的過程中會伴生五大自燃災害,火災就是其中一個,而在煤礦火災中,一大部分又是自燃火災,近年來,國內外一大批學者都在致力于煤低溫氧化機理研究,其中煤氧復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,近年來不少作者也對其進行了研究。本文選取錫盟褐煤(XM)為研究對象,在對煤樣進行工業(yè)分析和元素分析的基礎上,對其進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行推導,接著分別討論耗氧速率對單一影響因素的模型,在綜合分析的基礎上對煤低溫氧化耗氧速率的多因素作用模型進行推導,得到以下結論:(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規(guī)律性,前兩者與耗氧速率呈指數關系,后者與耗氧速率呈負指數關系。(2)在煤恒溫氧化實驗中,由于實驗在密閉罐中進行,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),隨著煤氧復合作用的進行,氧氣逐漸被消耗,當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良好的規(guī)律性,前兩者與耗氧速率呈指數關系,后者與耗氧速率呈負指數關系。(4)恒溫氧化實驗中,溫度在383.15K之后,煤氧復合作用加劇,耗氧速率迅速上升,氧氣消耗加劇,到達臨界氧濃度后,耗氧速率開始下降,煤氧化進入富氧化物狀態(tài),在這種狀態(tài)下,氧化時間在30min~150min時間段內氧化時間、氧化溫度、及煤樣粒徑三者均與耗氧速率呈現規(guī)律性,前兩者與耗氧速率呈指數關系,后者與耗氧速率呈負指數關系。(5)恒溫氧化實驗中,溫度在383.15K之后,當氧化時間超過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。(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對比,發(fā)現各自的系數在另外兩個變量改變時,基本保持不變。(8)在兩種實驗中,根據耗氧速率與各自變量的模型關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 恒溫氧化實驗反應裝置圖Fig. 2-2 Isothermal oxidation reaction experimental device選取一組（12 個）改裝的水熱反應蓋作為氧化實驗反應器（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，易導熱）；以及其他附件。通過測定連續(xù)時間間隔內反應器內氣體化過程中氣相產物釋放過程進行解析。其中，煤樣反應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行取樣，，反應氟化硅墊片保證；盛裝煤樣反應罐的不銹鋼殼體稱為罐體反應釜，它，一是進行導熱，二是保證氣密性良好。圖 2-3 為煤樣反應器示意
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TD752.2

【參考文獻】

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1 李宗翔;劉宇;吳邦大;張慧博;賈進章;陳顯奎;;基于封閉耗氧實驗的窒熄帶氧臨界體積分數研究[J];煤炭學報;2017年07期

2 李宗翔;劉宇;賈進章;吳邦大;李海濤;;煤氧化實驗精度改進及封閉耗氧實驗方法[J];中國礦業(yè)大學學報;2017年02期

3 王月紅;關雅潔;張九零;牛寶云;;多參數遺煤耗氧速度耦合模型研究[J];煤炭工程;2017年01期

4 劉志飛;薛李建;張君瑞;;煤炭自燃過程中耗氧率和溫度的關系[J];內蒙古煤炭經濟;2015年01期

5 宋澤陽;朱紅青;徐紀元;秦曉峰;張振;;地下煤火高溫階段貧氧不完全燃燒耗氧速率的計算[J];煤炭學報;2014年12期

6 朱紅青;王海燕;楊成軼;徐紀元;;松散煤低溫耗氧速率的多因素作用特征及模型[J];中南大學學報(自然科學版);2014年08期

7 姚彥娜;王俊峰;鄔劍明;張平;;基于耗氧量的煤低溫氧化反應機制的試驗[J];煤礦安全;2014年08期

8 王涌宇;張玉龍;王俊峰;鄔劍明;;限定封閉環(huán)境煤粒徑對煤氧化反應速度的影響[J];煤礦安全;2014年05期

9 張樹川;;煤樣粒徑對煤低溫氧化影響的實驗研究[J];安徽理工大學學報(自然科學版);2013年04期

10 文虎;周洋;翟小偉;何龍偉;夏傳友;;煤恒溫條件下的氧化過程實驗研究[J];煤礦安全;2013年10期

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1 梁運濤;煤自然發(fā)火期快速預測研究[D];浙江大學;2010年

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1 劉俊;移動最小二乘散點曲線曲面擬合與插值的研究[D];浙江大學;2011年

2 梁運濤;煤自燃過程熱物理場效特性實驗研究[D];煤炭科學研究總院;2002年

本文編號：2660905