水分对煤低温氧化特性参数的影响研究

摘要

影响煤自燃的因素众多，其中水分含量的变化是影响煤自燃的重要因素之一。研究水分对煤低温氧化过程特征参数的影响规律，能够为不同水分含量煤层自燃发火预测和火灾预防的研究提供依据，对完善水分对煤自燃的影响具有较好的意义。 本文以不同水分含量（原煤、5.83%、11.43%、16.31%）的桑树坪贫煤为研究对象，采用实验分析的方法，就水分含量对煤低温氧化阶段物理特性、自由基参数、氧化特性及热效应的影响进行了研究。通过工业、元素分析和真密度实验研究水分含量对煤质、孔隙率等参数的影响，得出煤物理特性随水分增加的变化规律;通过程序升温和热重实验研究水分含量对指标气体、热失重、特征温度点等参数的影响，得出煤氧化特性随水分增加的变化规律及指标气体和热失重之间的联系; 通过C80热分析实验研究水分含量对初始放热温度、总放热量、阶段性热量变化和活化能等参数的影响，得出水分对初始放热温度、最大吸热速率温度具有较大的影响，总放热量随水分含量增加先减小后增加。以是否放热及放热量大小为依据，将煤的低温氧化过程中热量的变化分为吸热、缓慢放热、放热速率减小和快速放热4个阶段，各阶段热量变化规律各不相同，快速放热阶段放热量占总放热量85%以上，该阶段煤体热量积聚较快，煤体内部温度逐渐升高;通过电子自旋共振实验研究水分含量对自由基浓度、g因子值、线宽的影响，得出自由基参数随水分增加的变化规律及水分与自由基之间的相互作用。通过对比不同水分含量煤样低温氧化特征参数实验结果，得出不同特征参数的变化之间大致呈正比例关系，确定了不同特征参数之间相互的影响作用。

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目 录

1.1 选题背景及研究意义

1.2 国内外研究动态及发展趋势

1.2.1 煤自燃机理研究

1.2.2 煤氧化过程特性参数研究

1.2.3 水分对煤自燃特性的影响研究

1.2.4 水分对煤微观结构的影响研究

1.3 研究内容及技术路线

1.3.1 研究内容

1.3.2 研究目标

1.3.3 技术路线

1.4 本章小结

2 水分含量对煤氧化过程中物理特性参数的影响

2.1煤样的采集及制备

2.1.1 实验煤样采集

2.1.2 煤样水分的选择与制备

2.1.3 各实验煤样的制备

2.2 工业分析实验

2.2.1 实验方法

2.2.2 实验结果分析

2.3 元素分析实验

2.3.1 实验方法

2.3.2 实验结果分析

2.4 真密度实验

2.4.1 实验方法

2.4.2 水分含量对煤孔隙率的影响

2.5 本章小结

3 水分含量对煤氧化过程中自由基参数的影响

3.1 实验方法

3.2不同水分含量煤样自由基参数计算

3.3 水分含量对自由基浓度的影响

3.4 水分含量对线宽的影响

3.5 水分含量对g因子值的影响

3.6 本章小结

4 水分含量对煤氧化过程中热效应的影响

4.1 实验方法

4.2 不同水分含量煤氧化过程的热流曲线

4.3 水分含量对煤最大吸热速率及初始放热温度的影响

4.3.1 水分含量对煤最大吸热速率温度的影响

4.3.2 水分含量对煤初始放热温度的影响

4.4 水分含量对煤总放热量的影响

4.5 水分含量对煤热量变化分段特性及规律的影响

4.5.1 不同水分含量煤样在不同阶段经历的温度范围

4.5.2 不同水分含量煤样在不同阶段内热量变化对比

4.5.3 不同水分含量煤样放热量随温度变化规律

4.6 水分含量对煤活化能的影响

4.7 本章小结

5 基于程控升温实验观测水分含量对煤氧化特性的影响

5.1 程序升温实验

5.1.1 实验方法

5.1.2 水分含量对煤耗氧速率和耗氧量的影响

5.1.3 水分含量对煤CO、CO2产生量的影响

5.2 热重实验

5.2.1 实验方法

5.2.2 水分含量对煤特征温度的影响

5.2.3 水分含量对热失重的影响

5.3 本章小结

6 不同水分含量煤低温氧化特性参数关联性分析

6.1 不同特性参数的表现特征及变化趋势

6.2 不同水分含量煤低温氧化特征参数关联性分析

6.3 本章小结

7 结论与展望

7.1 主要结论

7.2 展望

致 谢

参考文献

附 录