惰气驱替不同粒径煤体中氧气的实验研究

摘要

为揭示不同惰气预防煤自燃的效果及阻燃规律,通过开展惰气等温动态驱替不同粒径煤体中氧气实验,分析了He,N2,CO2驱替出氧气浓度、驱替时间、驱替量及驱替速率等表征驱替过程的参数.实验结果表明:①惰气驱替出的氧气浓度变化可划分为3个阶段.首先,惰气驱替出的是气体检测仪内管路中的氧气,体积分数为21％左右;然后,惰气驱替出煤样罐中游离态和部分吸附态氧气,氧气浓度保持平稳;最后,惰气已经全部驱替出煤样罐中游离态氧气,氧气浓度呈负指数变化.②不同惰气驱替煤体中氧气的时间总体上随着粒径增大而下降;CO2驱替氧气的总时间最长,He次之,N2最短.③对于同一粒径,氧气驱替量呈现出明显的拐点,拐点出现前氧气驱替量基本上呈线性增加,拐点出现后氧气驱替量随时间增加缓慢增加并最终保持平稳;不同惰气作用下氧气累计驱替量均随着粒径增大而减少,CO2对氧气的累计驱替量最大,He次之,N2最小.④不同惰气作用下氧气驱替速率均呈先紊乱后稳定下降的特征,其中CO2驱替氧气的速率紊乱阶段尤为明显;在氧气驱替速率稳定下降阶段,同一时间内氧气驱替速率随着粒径增大基本上呈减小趋势.