煤热解残余物复燃特性研究

摘要

煤自燃火灾现象在我国十分普遍，因此衍生出的煤矿封闭工作面启封复燃问题也极为严重。目前针对煤矿复燃现象的研究只停留在煤样二次氧化实验分析以及防灭火技术研究方面，关于采空区大片受高温放热影响的未燃烧区域煤体燃烧特性研究尚未开展。因此本文利用热重实验和红外测试等手段，分析三种典型易自燃煤样的热解残余物结构质量特性以及氧化放热特性，发现受高温放热影响的煤体更易自燃且燃烧强度更大，为研究煤体热解残余结构氧化机理以及防治技术提供了相应的理论依据。主要的研究内容包括以下几个方面： （1）采用同步热分析仪对三种煤样进行不同温度下的恒温热解实验，分析不同热解程度下的热解残余结构的反应特征参数，确定其质量特性和阶段特性。结果证明随着热解温度升高，挥发分最大析出速度、挥发分散失量增大，挥发分恒温散失量先增后减，热解残余可燃组分质量减小。这些特征参数变化趋势在450?C时均有明显拐点出现，证明三种煤样的热分解前后阶段临界温度均在450?C左右，反应内容的改变造成了参数的变化。 （2）利用 FTIR 原位测试系统对三种煤样的原煤以及不同热解残余物进行测试，基于量子化学方法对实验红外光谱进行定量分析，计算出不同煤样中基团含量百分比。发现热解反应主要作用于羟基、脂肪烃和芳香烃三种基团，热解温度的升高会导致煤体中羟基、脂肪烃含量减少，芳香烃含量增大。 （3）对不同煤样热解残余物进行程序升温下的氧化热重实验，同步测试氧化热流量，分析煤样氧化特征参数以及放热量随热解程度的变化情况。发现随着热解程度加深，煤样着火点温度先降后升，燃烧强度和燃烧集中程度加强，氧化放热量增大。即煤样热解残余物更易自燃且燃烧强度更大，燃烧放热也更多。

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