煤自燃放热量及生成气体实验研究

摘要

本文研究了变质程度不同的10种煤样的自燃特性，包括工业分析、自燃特征温度点、活化能、指前因子、放热量、风量和变质程度对煤自燃过程中产生的指标气体的影响。
　　利用工业分析仪得到了变质程度不同的10种煤样的水分、灰分、挥发分及固定碳含量;然后利用同步热分析仪对10种煤样进行热重实验，得到了TG-DSC曲线，通过对TG曲线进行分析，将10种煤的自燃过程划分为预热失水、吸氧增重、燃烧三个阶段，得到了煤自燃过程中的各个特征温度点，对TG曲线数据进行计算后得到煤各阶段的活化能和指前因子，随着煤样变质程度的提高，煤自燃过程中各阶段的活化能逐渐增大，通过对DSC数据分析，得出了煤自燃过程中各个阶段的放热量，并发现随着煤变质程度的提高，煤自燃各阶段放热量也越大。
　　利用管式炉和气相色谱仪等仪器建立煤自燃测试系统，对不同风量条件下的褐煤进行了氧化自燃实验，得出风量越大，褐煤自燃过程中产生的指标气体浓度越低、氧气浓度越高;对变质程度不同的10种煤样在恒定风量条件下进行了氧化自燃实验，得到了O2、CO、CO2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2、C3H8等气体浓度及生成速率与温度之间的变化规律，为预防煤炭自燃的发生及制定煤矿火区灭火措施和救援方案提供了理论依据。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 煤自燃机理研究历程

1．2．2 大型矿井火灾实验研究

1．2．3 煤的热分析动力学研究

1．2．4 煤自燃的放热特性研究

1．2．5 煤的低温氧化特性研究

1．2．6 不同风量对煤自燃过程中气体产物的影响

1．2．7 不同煤种自燃过程中气体产物变化规律

1．3 存在的问题

1．4 研究意义和价值

1．5 研究内容和技术路线

1．5．1 研究内容

1．5．2 技术路线

2 煤氧化燃烧理论

2．1 煤的氧化特性

2．2 煤炭自燃条件

2．3 煤炭自燃过程

2．4 煤自燃影响因素

2．5 气体分析法预测煤炭自燃

2．6 煤氧化过程中放热量计算

2．7 本章小结

3 同步热分析实验

3．1 煤样的采集与制备

3．2 实验仪器

3．2．1 工业分析仪

3．2．2 同步热分析仪

3．3 工业分析结果

3．4 同步热分析实验过程

3．5 热失重分析

3．6 放热量分析

3．7 热动力学分析

3．8 本章小结

4 煤氧化自燃实验

4．1 实验材料及仪器

4．1．1 管式炉

4．1．2 气相色谱仪

4．2 煤自燃测试系统的构成

4．3 不同风量条件下褐煤氧化自燃实验研究

4．3．1 实验过程

4．3．2 气体初现温度及浓度分析

4．3．3 氧气浓度变化规律

4．3．4 碳氧化物变化规律

4．3．5 饱和烃变化规律

4．3．6 不饱和烃变化规律

4．4 不同变质程度煤氧化自燃实验研究

4．4．1 实验过程

4．4．2 气体初现温度及浓度分析

4．4．3 氧气浓度变化规律

4．4．4 碳氧化物变化规律

4．4．5 饱和烃变化规律

4．4．6 不饱和烃变化规律

4．4．7 主要指标气体的生成速率

4．5 实验过程中遇到的问题与解决方案

4．6 本章小结

结论

展望

参考文献

作者简历

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