【摘要】：煤炭資源在我國(guó)能源領(lǐng)域的地位舉足輕重,但是煤炭生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)過程的事故卻屢見不鮮。其中,煤炭自燃問題就是一個(gè)嚴(yán)重的事故源頭,尤其是以褐煤為代表的低品質(zhì)煤炭。褐煤在我國(guó)煤炭資源儲(chǔ)量占比較高,具有燃點(diǎn)低、自燃傾向性高、開發(fā)利用難度較大的特點(diǎn),由此研究褐煤自燃問題具有十分重要的意義。本文以F-K自燃模型為理論基礎(chǔ),借鑒“籃子法”交叉溫度實(shí)驗(yàn)原理,進(jìn)行了多次煤炭自燃特性實(shí)驗(yàn)測(cè)定。實(shí)驗(yàn)煤樣選用內(nèi)蒙古白音華礦區(qū)的錫盟褐煤,根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求將原煤制備為6種不同粒徑。實(shí)驗(yàn)觀測(cè)了不同粒徑的煤樣,在不同堆積狀態(tài)下的氧化自燃情況,并應(yīng)用有限體積分析法對(duì)煤堆的溫度場(chǎng)、風(fēng)流場(chǎng)和氣體濃度場(chǎng),進(jìn)行了計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬輔助分析。使用自主研發(fā)的數(shù)據(jù)處理軟件生成相關(guān)圖形,分析煤堆氧化自燃過程的內(nèi)在特征因素與時(shí)間、粒徑的關(guān)系。煤炭自燃特性測(cè)定過程是以3個(gè)不同尺寸的正方體網(wǎng)籃,對(duì)不同粒徑的煤樣進(jìn)行反復(fù)實(shí)驗(yàn),觀察其在不同堆積狀態(tài)下的內(nèi)部升溫過程。結(jié)果得出煤堆內(nèi)部升溫過程總是呈四個(gè)階段:初始升溫階段、緩慢過渡階段、溫度回升階段、溫度突變(急劇升溫自燃或溫度逐漸回落)階段,并且升溫過程的階段性變化與煤樣粒徑無關(guān)。探討了粒徑對(duì)臨界著火點(diǎn)溫度、交叉點(diǎn)升溫速率、表觀活化能的影響。對(duì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行了升級(jí)改造,實(shí)現(xiàn)了開放式常態(tài)恒溫實(shí)驗(yàn)的氣體成分測(cè)定。通過分析CO、CO2、CO/CO2指標(biāo)氣體隨煤堆升溫過程的變化,更加明確了不同階段下煤的氧化反應(yīng)程度。根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)論結(jié)合數(shù)值模擬輔助分析,拓展研究了煤堆自燃過程中各內(nèi)在特征因素在時(shí)空上的耦合關(guān)系,可以為工程實(shí)際提供有效的理論參考。
【圖文】：

圖 1.1 中國(guó)近幾年內(nèi)煤炭?jī)?chǔ)量變化趨勢(shì)Fig. 1.1 The trend of coal reserves in recent years in China 研究意義

于不同粒徑的煤堆自燃特性測(cè)定系列實(shí)驗(yàn)，總結(jié)分析不同粒徑煤堆的低溫氧化反應(yīng)過程及其特性的變化規(guī)律。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖2.1所示，系統(tǒng)主要包括溫控爐、數(shù)據(jù)采集器和數(shù)據(jù)處理PC機(jī)等設(shè)備。通過溫控爐為實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)提供穩(wěn)定的環(huán)境溫度，使用不同規(guī)格的正方體銅制網(wǎng)籃盛放煤樣，以網(wǎng)籃幾何中心呈軸線式布置多支熱電偶，設(shè)定環(huán)境溫度后啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)，便可連續(xù)監(jiān)測(cè)煤堆熱反應(yīng)過程的特征變化。使用數(shù)據(jù)采集器記錄各個(gè)熱電偶的煤堆溫度實(shí)時(shí)測(cè)定值，，實(shí)驗(yàn)完畢后通過 PC 機(jī)使用自主研發(fā)的軟件對(duì)數(shù)據(jù)文件進(jìn)行整理分析。圖 2.1 “籃子法”實(shí)驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)圖Fig. 2.1 "Mesh method" experimental table system diagram煤堆在恒溫加熱過程中，煤堆中心點(diǎn)和中心偏移點(diǎn)溫度隨時(shí)間上升的變化趨勢(shì)，如圖2.2 所示。HR 點(diǎn)定義為煤樣中心溫度和爐內(nèi)環(huán)境溫度 Te相等時(shí)的交叉點(diǎn)，CPT 點(diǎn)定義為
【學(xué)位授予單位】：遼寧工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TD752.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2582607