發(fā)布時間：2017-07-31 11:07

  本文關鍵詞：高活性煤粉低溫氧化特性及影響因素研究

  更多相關文章： 煤粉自燃 低溫氧化 表面結構 熱重分析 絕熱氧化

【摘要】：隨著經(jīng)濟社會發(fā)展和城市化進程的加速,我國大氣復合污染的態(tài)勢日益嚴峻,能源危機加重,高效、潔凈地利用化石燃料的呼聲日漲,隨之煤粉工業(yè)鍋爐在國內得到迅速推廣。而煤粉工業(yè)鍋爐所需的煤粉為揮發(fā)分高、小粒徑的高揮發(fā)分煤粉,在生產(chǎn)、運輸、存儲的過程中極易發(fā)生自燃事故,造成巨大的經(jīng)濟損失。煤自燃的內在屬性是其低溫氧化特性,而煤的低溫氧化機理一直存在爭議,因此,急需開展煤粉低溫氧化方面的研究。。本文以內蒙古補連塔長焰煤、內蒙古赤峰市元寶山褐煤及山西柳林焦煤為研究對象,開展相關研究。重點考察了補連塔長焰煤表面物理、化學結構隨著溫度的變化,煤自燃過程中的宏觀特征以及揮發(fā)分、升溫速率、氧氣濃度、粒度、水分等因素對補連塔長焰煤低溫氧化特性的影響。本文采用了掃描電子顯微鏡、比表面積及孔徑分析儀、原位漫反射紅外、自發(fā)火實驗臺、同步熱分析儀等多種近現(xiàn)代實驗手段對高活性煤粉的低溫氧化特性及影響因素進行了研究。結果表明：隨著氧化溫度的升高,煤樣表面變得粗糙,孔隙和裂隙增多；煤粉低溫氧化主要發(fā)生在大孔、中孔內；煤粉表面較為活潑的基團為脂肪烴和部分含氧官能團。采用絕熱氧化實驗模擬了煤粉自燃的過程,結果顯示,補連塔長焰煤為高自燃傾向性煤,其實驗室內自然發(fā)火期為1.13天；同時還使用氣相色譜對低溫氧化過程中氣體變化情況進行了定性測定,并結合官能團變化情況對煤粉低溫氧化過程的機理進行了大致推斷。采用同步熱分析儀研究了揮發(fā)分、升溫速率、氧氣濃度、粒度、水分等因素對補連塔長焰煤低溫氧化特性的影響,其中揮發(fā)分越高,升溫速率越小,粒度越小,氧氣濃度越大越容易自燃,而補連塔長焰煤最容易自燃的水分含量為9.3%～11.9%。本論文綜合采用了多種實驗手段較為全面地研究了高活性煤粉低溫氧化自燃過程以及影響因素,為制定煤粉儲存安全規(guī)范提供了理論支持,對儲存?zhèn)}的設計有一定指導意義,從而為煤粉工業(yè)鍋爐安全運行提供保障。
【關鍵詞】：煤粉自燃 低溫氧化 表面結構 熱重分析 絕熱氧化
【學位授予單位】：煤炭科學研究總院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD752.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 選題背景及意義10
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀10-16
• 1.2.1 煤自燃機理研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.2 煤自燃特性測試方法13-14
• 1.2.3 煤孔隙結構測試方法14-15
• 1.2.4 煤化學結構測試方法15-16
• 1.3 研究目的16
• 1.4 研究內容及技術路線16-18
• 1.4.1 研究內容16-17
• 1.4.2 技術路線17-18
• 第二章 實驗方法18-26
• 2.1 實驗煤樣的性質、制備和保存18-19
• 2.2 表面形貌分析19-20
• 2.2.1 實驗儀器19
• 2.2.2 實驗方法19-20
• 2.3 比表面積及孔隙結構測試20-21
• 2.3.1 實驗儀器20
• 2.3.2 實驗方法20-21
• 2.4 表面官能團的測試21-22
• 2.4.1 實驗儀器21-22
• 2.4.2 實驗方法22
• 2.5 熱重實驗22-24
• 2.5.1 實驗儀器22-23
• 2.5.2 實驗方法23-24
• 2.6 絕熱氧化實驗24-26
• 2.6.1 實驗裝置24-25
• 2.6.2 實驗方法25-26
• 第三章 煤粉低溫氧化過程中微觀結構變化26-41
• 3.1 煤粉表面微觀結構變化26-28
• 3.2 煤粉孔隙結構變化28-31
• 3.2.1 液氮等溫吸附實驗28-30
• 3.2.2 孔隙體積、比表面積隨煤化程度的變化規(guī)律30
• 3.2.3 孔隙體積、比表面積隨氧化溫度的變化規(guī)律30-31
• 3.3 煤粉表面化學結構變化31-39
• 3.3.1 光譜解析原理31-32
• 3.3.2 譜峰位置解析32-33
• 3.3.3 煤粉低溫氧化過程中官能團變化33-39
• 3.4 小結39-41
• 第四章 煤粉低溫氧化過程實驗模擬41-55
• 4.1 煤絕熱氧化理論41-43
• 4.2 煤粉低溫氧化溫升特點及相關指標的計算43-47
• 4.3 水分對煤粉低溫氧化特性的影響47-49
• 4.4 煤粉低溫氧化過程中標志氣體的變化規(guī)律49-52
• 4.5 煤粉低溫氧化過程機理推斷52-54
• 4.6 小結54-55
• 第五章 煤粉低溫氧化影響因素考察55-69
• 5.1 煤粉低溫氧化的熱重動力學求解方法55-57
• 5.2 揮發(fā)分對煤粉低溫氧化特性的影響57-60
• 5.2.1 TG-DTG曲線特征溫度57-59
• 5.2.2 熱重動力學分析59-60
• 5.3 氧氣濃度對煤粉低溫氧化特性的影響60-61
• 5.4 升溫速率對煤粉低溫氧化特性的影響61-63
• 5.4.1 TG-DTG曲線特征溫度61-62
• 5.4.2 熱重動力學分析62-63
• 5.5 粒度對煤粉低溫氧化特性的影響63-64
• 5.5.1 TG-DTG曲線特征溫度63
• 5.5.2 熱重動力學分析63-64
• 5.6 水分對煤粉低溫氧化特性的影響64-67
• 5.6.1 DSC曲線特征溫度64-66
• 5.6.2 放熱量分析66-67
• 5.7 小結67-69
• 第六章 結論和展望69-72
• 6.1 論文主要結論69-70
• 6.2 創(chuàng)新點70
• 6.3 煤粉倉安全保護措施建議70-71
• 6.4 今后研究工作展望71-72
• 參考文獻72-77
• 致謝77-78
• 作者簡介78
• 在讀期間發(fā)表文章及參與項目78

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