煤自热低温阶段“自限制”特征的理论与试验研究

摘要

为深入分析煤自燃特性,以有效减少煤矿内因火灾,根据气固反应动力学相关理论,提出外部环境允许条件下煤氧反应低温阶段温度也并非始终“加速上升”,在一定时期会内出现“自限制”特征,基于此,对颗粒煤低温绝热条件下的反应步骤进行分析,推导出考虑界面效应的煤低温绝热氧化升温理论模型,然后根据4个不同变质煤样的绝热氧化试验结果进行论证.结果 表明:煤颗粒的绝热氧化反应前期,温度随时间不断增长且升温速率随试验的进行而加快,呈类指数分布特征,但后期中低变质煤升温速率随试验进行开始逐渐减慢,服从半抛物线趋势变化;随着变质程度的提高,煤低温绝热氧化反应“自限制”温度有向高温方向偏移的趋势,极大升温速率逐渐降低;低温绝热氧化升温过程可分为物理吸氧放热升温阶段、自由加速升温阶段、受限减速升温阶段和全面反应阶段,其中受限减速升温阶段主要是由于“氧化层”界面作用产生,实际自燃状态分析中应注意该效应的影响.