煤低溫氧化CO和CO2生成動力學(xué)特性研究.pdf

1、煤低溫氧化自熱導(dǎo)致煤自燃，嚴(yán)重影響煤炭工業(yè)的發(fā)展，造成資源浪費(fèi)、人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。利用煤低溫氧化的基本理論，研究煤低溫氧化過程中CO和CO2生成動力學(xué)特性，分析CO和CO2表觀活化能，通過這兩種氣體的表觀活化能來揭示煤低溫氧化機(jī)理，這種方法可以為煤自燃預(yù)報(bào)預(yù)測提供技術(shù)服務(wù)，并可以指導(dǎo)煤礦現(xiàn)場的自燃火災(zāi)防治工作。
　　本文選取不同變質(zhì)程度煤種作為實(shí)驗(yàn)用煤，包括錫盟褐煤(XM)、神東次煙煤(SD)、棗莊煙煤(ZZ)和義馬氣煤（YM）

2、。利用反應(yīng)動力學(xué)理論，對四種煤低溫氧化CO和CO2生成的動力學(xué)進(jìn)行研究。同時探討了不同粒徑、不同質(zhì)量和反應(yīng)時間對在煤低溫氧化過程中氣相產(chǎn)物動力學(xué)特性的影響，得出以下結(jié)論:
　　(1)煤低溫氧化過程中O2的消耗規(guī)律:煤樣粒徑越小，煤與氧分子接觸面積越大，煤與氧氣反應(yīng)機(jī)率大，煤樣耗氧量越大。當(dāng)氧氣濃度降低到一定程度時，氧分子比較難擴(kuò)散到煤體內(nèi)部，煤與氧結(jié)合比較困難，因此在低氧濃度環(huán)境中，煤樣耗氧量并非隨煤樣粒徑的減少而單調(diào)增加。對于不

3、同煤種來說，煤體內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在差異，煤與氧分子結(jié)合的難易程度不同，導(dǎo)致其本身氧化能力存在差別。變質(zhì)程度越高，O2消耗量越少。
　　(2)煤低溫氧化過程中CO和CO2生成規(guī)律;溫度升高，CO和CO2生成表觀活化能都呈減小趨勢，且CO生成表觀活化能大于CO2生成表觀活化能，這表明煤低溫氧化過程中更容易釋放產(chǎn)生CO2。
　　(3)實(shí)驗(yàn)研究表明，煤氧化生成CO的表觀活化能與煤種有關(guān)。本文選取XM煤、SD煤、ZZ煤和YM煤，變質(zhì)程度越來

4、越高，CO生成表觀活化能隨著變質(zhì)程度的增高而變大，氧化溫度不同，CO釋放的途徑不同。但CO2生成表觀活化能與煤種無關(guān)。四種煤在不同階段的CO2生成表觀活化能相差不大，這說明四種煤樣分解生成CO2的過渡絡(luò)合物大體相同。
　　(4)煤低溫氧化過程，CO和CO2表觀活化能的值隨煤溫的變化而變化，研究表明:煤低的溫氧化是煤吸氧不斷氧化產(chǎn)熱，熱量激活活性官能團(tuán)，進(jìn)一步與氧反應(yīng)放出熱量，增加煤體本身熱量，促使煤氧持續(xù)反應(yīng)的現(xiàn)象。通過研究此機(jī)理