煤堆自燃趨勢的評估與預報方法研究.pdf

1、為研究露天煤堆自燃趨勢，建立了基于多孔介質傳熱傳質及燃燒理論的煤堆自燃進程的數(shù)學模型。把煤的自燃看成是當量的熱傳導和質擴散過程。以帶內熱源的非穩(wěn)態(tài)熱傳導方程來描述煤堆的溫度場變化，以帶質量源項的擴散方程來模擬煤堆孔隙中氧氣濃度場的變化，兩者在源項上相互耦合，構成了一個非線性偏微分方程組，結合單值性條件，完成了對煤堆自燃進程的數(shù)學表達。以一個任意四邊形截面為研究對象，借助適體坐標系，通過坐標變換的方法，把物理平面上的煤堆斷面變換成規(guī)則的矩

2、形計算平面后進行離散化處理，并對離散化代數(shù)方程組進行了求解。將求解結果反變換到物理平面，得到任意四邊形截面煤堆的數(shù)值模擬結果。
　　計算了典型條件下任意四邊形截面煤堆的溫度場、氧氣濃度場的分布隨時間的變化規(guī)律，合理解釋了煤堆自燃的趨勢和著火位置。計算結果表明，煤堆表面的氧氣滲透條件可以影響煤堆的自燃進程，對表面滲透條件的限制可以有效的控制煤堆的自燃趨勢，降低煤堆溫度場。同時也考察了動力學參數(shù)中反應速率常數(shù)對自燃進程的影響，反應速率

3、常數(shù)的降低導致自燃進程大大變緩，自燃趨勢下降明顯。
　　在數(shù)值模擬的基礎上，對煤樣進行了試驗研究。采用小型實驗爐運用程序升溫法對煤樣自燃進程進行了試驗研究。借助小型實驗爐的方法使得試驗規(guī)模較小，試驗控制方便，試驗周期縮短，較好的完成了試驗，評估了煤樣的自燃溫度。同時對試驗結果進行了數(shù)值模擬比對，模擬結果和試驗數(shù)據(jù)較為吻合，給出了露天煤堆自燃的溫度范圍，同時模擬了當量導熱系數(shù)對煤堆自燃的影響，認為較小的當量導熱系數(shù)可以導致煤樣溫度飛