煤自然活化機(jī)理及自燃過程實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、建立了煤自燃過程數(shù)學(xué)模型。依據(jù)模型確定出煤自燃過程數(shù)值模擬所需的關(guān)鍵參數(shù)為煤的耗氧速度和放熱強(qiáng)度及松散煤體內(nèi)的氧氣擴(kuò)散系數(shù)和滲透系數(shù)。并建立了一維狀態(tài)下的煤自燃全過程數(shù)學(xué)模型。
　　對(duì)具有代表性的9個(gè)煤樣進(jìn)行了絕熱氧化模擬實(shí)驗(yàn)，獲得了煤在理想狀態(tài)條件下的溫升曲線。通過數(shù)據(jù)分析得到了在煤低溫氧化過程中，隨著溫度的上升，煤的低溫氧化表觀活化能逐漸下降規(guī)律。這說明隨著溫度的升高，煤中活性結(jié)構(gòu)需要激活的能量不斷減小，溫度越高，煤中的活性結(jié)

2、構(gòu)越容易激活。
　　在上述研究的基礎(chǔ)上，提出煤自然活化機(jī)理，即：煤自燃過程是因?yàn)槊航Y(jié)構(gòu)中不同官能團(tuán)(活性結(jié)構(gòu))先后被激活，既而發(fā)生氧化反應(yīng)的結(jié)果，先被激活而發(fā)生氧化反應(yīng)的官能團(tuán)釋放能量使煤溫度升高。在煤體溫度升高后，煤中的活性結(jié)構(gòu)更容易被活化，需要較小的能量便能被激活，因此煤隨著溫度的升高變的越來(lái)越容易被活化，氧化反應(yīng)越來(lái)越劇烈，熱量釋放越來(lái)越多，溫度上升速度也越來(lái)越快，直至加速升溫而導(dǎo)致自然發(fā)火。
　　基于在對(duì)不同煤樣不同

3、溫度段的活化能進(jìn)行分析研究后，提出了零活化能理論，即：活化能為零。零活化能是煤活化能由正值向負(fù)值轉(zhuǎn)變的過渡值，零活化能意味著煤開始從被動(dòng)氧化進(jìn)入自發(fā)氧化。煤的零活化能與其R70值成一定的數(shù)值關(guān)系，因此可以利用零活化能來(lái)鑒定煤的自燃傾向性。在零活化能理論的基礎(chǔ)上提出了零活化能溫度值，即煤活化能為零時(shí)刻的溫度值。零活化能溫度意味著煤從此溫度開始，煤進(jìn)入自發(fā)反應(yīng)階段。零活化能溫度同樣與煤的R70存在一個(gè)數(shù)值關(guān)系。利用煤自然活化機(jī)理能對(duì)煤自燃現(xiàn)

4、象、一般規(guī)律和其特征進(jìn)行充分合理的解釋。
　　通過兩組實(shí)驗(yàn)煤樣的自燃發(fā)火全過程實(shí)驗(yàn)，得出了煤自然發(fā)火過程中溫度變化規(guī)律以及高溫點(diǎn)移動(dòng)規(guī)律。在實(shí)驗(yàn)開始階段，低溫下煤氧化反應(yīng)速度和溫度升高都處于緩慢狀態(tài)。隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，由于空氣將水蒸氣和熱量從下帶到上部，導(dǎo)致上部溫度升高，第2天時(shí)的高溫點(diǎn)出現(xiàn)在145cm處。之后，高溫點(diǎn)開始向下移動(dòng)，這是由于下部煤樣完全干燥，溫度上升迅速，最后高溫點(diǎn)出現(xiàn)在60cm處并發(fā)火自燃。
　　總結(jié)了指標(biāo)氣