温庄煤自燃指标气体产生规律及影响因素分析

针对温庄煤矿,搭建了煤自燃指标气体程序升温实验台,经对比实验找出了当实验初始温度、程序升温速率、干空气流量、煤样粒度和煤样量等实验条件发生变化时,对煤自燃程序升温实验中气体产生规律造成的影响。其中,初始温度是影响气体产生规律的关键因素,煤样质量和程序升温速率次之。     

煤炭低温氧化自燃过程指标气体影响因素关联分析

对煤炭自燃指标气体问题展开了进一步的研究.经对比实验,分别找出当实验初始温度、程序升温速率、干空气流量、煤样粒度和煤样量等实验条件发生变化时,对煤自燃程序升温实验中气体产生规律造成的影响.并运用邓氏关联度分析法及斜率关联度分析法对实验数据进行定量分析,从CO的角度分析,初始温度的设定对CO气体产生规律的影响最大;从C2H4的角度分析,程序升温速率对C2H4产生规律的影响最大,煤样质量对其的影响次之.综合考虑,针对低温矿井煤矿的煤自燃程序升温实验,初始温度是影响气体产生规律的关键因素,煤样质量和程序升温速率次之.     

煤自燃指标气体产生规律及影响因素分析

在查阅了大量文献的基础上,对煤炭自燃指标气体展开了进一步的研究。通过煤自燃指标气体程序升温实验,研究了实验初始温度、程序升温速率、干空气流量、煤样粒度和煤样量等实验条件发生变化时,煤自燃程序升温实验中气体产生的规律。实验表明,初始温度是影响气体产生规律的关键因素,煤样质量和程序升温速率次之。此研究成果对煤炭自燃防治工作具有指导意义。     

煤样质量对煤自燃指标气体产生规律的影响研究

采用煤自燃综合测试系统对不同质量的煤样进行了程序升温氧化实验,研究了煤样产生自燃指标气体的初始温度变化情况,结果表明,煤样质量越大,指标气体产生的温度越低。通过对交叉点温度变化的研究得到,选取煤样质量5、20 g进行指标气体分析比较合适。通过红外光谱仪对不同质量的煤样进行了差谱分析,研究了煤样中活性基团的变化情况,即煤样质量越小,煤中活性基团变化越大,利于指标气体的产生;但煤样质量越小,低温下产生的气体量越少,存在检测困难的问题。最终通过实验获得,煤样质量20 g时为指标气体最佳实验条件。     

空气流量对遗煤自燃特性影响研究

通过将潞安集团潞宁矿的原煤按质量等分成5组,利用自主研发的煤程序升温实验装置分别对5组煤样进行程序升温实验,利用气相色谱仪对程序升温过程中生成的气体进行分析并计算,研究了升温过程中空气流量对煤的实际耗氧速率、标准耗氧速率和标准放热强度的影响。研究结果表明:不同空气流量下标准耗氧速率曲线和标准放热强度曲线都呈指数增长;标准耗氧速率曲线和标准放热强度曲线的变化不受空气流量大小的影响。     

西山煤层自燃气体指标试验测试分析

对采集的新疆西山煤样进行了室内煤样自燃升温试验,测试了试验溢出的各种气体的成分,并对4种空气流量指标下的各种气体初始温度和不同煤样温度的气体浓度进行了测试。试验表明:西山煤样应选择CO和C2H4作为煤炭自燃氧化的指标气体,选CH4、C2H6、O2作为煤炭自燃辅助预警指标。试验分析结果可为西山煤层自燃程度的判断提供技术依据。     

空气流量对不同粒径煤样氧化升温影响实验研究

为了确定在不同粒度条件下空气流量对煤氧化程度的影响,通过程序升温法,测定了色连3号矿五种粒径煤样在不同空气流量下O2、CO以及活化能的变化差异。结果表明,0~0.9mm的小粒径煤样耗氧量对空气流量变化反应较为敏感,且小粒径低空气流量的煤样反应活化能最低;在干裂温度120℃前后空气流量不同,CO产生速率会出现突变点。     

煤场储煤氧化温升特性试验研究

为研究煤场储煤自燃氧化特性,选取褐煤、烟煤、无烟煤各一种,研究温度、空气流量对3种煤样自燃氧化特性的影响。结果表明,3种煤样自燃氧化温升特性差异较大。在环境温度70℃时,随着空气流量增加,煤样的温升速率先增加后减小,但是褐煤与烟煤、无烟煤达到最大升温速率的空气流量不同。在空气流量30 mL/min条件下,随着环境温度升高,3种煤样温升速率先升高后降低,褐煤的温升速率最大,无烟煤最小。     

基于油浴程序升温试验系统的煤自燃特性研究

为了掌握煤自燃的规律,采用油浴程序升温试验系统,对亭南煤矿不同粒径煤样进行了程序升温试验,发现油浴程序升温试验系统比空气介质的程序升温系统稳定;可以采用CO和C2H4作为自燃预测预报的指标气体;亭南煤样自燃临界温度为55～70℃,干裂温度为90～110℃,煤样粒径越小则煤自燃的临界温度和干裂温度也越小;煤样耗氧速率、气体产生速率随煤温的升高而增大,煤样粒径分布范围越宽的煤样的耗氧速率越大.     

煤自燃特性的油浴程序升温实验研究

煤自燃严重威胁着煤矿的安全生产,研究煤的自燃特性,掌握煤自然发火规律,对预测和预防煤层自燃火灾具有重要的理论指导意义。采用油浴程序升温实验系统,分别对亭南煤矿和白胶煤矿不同粒度煤样进行程序升温实验,根据煤样氧化后出口气体浓度的变化分析,得出了不同煤样的耗氧速率、放热强度、气体产生速率等参数和与煤样温度的对应变化关系。通过分析计算,确定出了亭南煤样和白胶煤样的自燃临界温度,最后得出了煤样粒度对自燃临界温度的影响关系。     

苏门答腊褐煤制作喷吹煤的试验研究

为研究干馏时间和干馏温度对印度尼西亚苏门答腊岛(以下简称苏门答腊)褐煤半焦挥发分残留率的影响规律,对该褐煤进行了煤质特性分析和低温干馏试验,并在试验基础上提出了苏门答腊褐煤制作喷吹煤的六项关键技术。试验结果表明,在干馏时间为30 min、干馏温度分别为600℃和750℃的条件下,苏门答腊褐煤半焦分别满足普通喷吹煤和特级喷吹煤的基本指标。该研究为苏门答腊褐煤制作喷吹煤的工艺研发和示范工程建设提供理论依据和试验基础。     

程序升温条件下煤的自燃特性研究

利用煤样程序升温自燃性测试实验装置,模拟煤自然的整个发火过程。通过考察煤样的煤温变化、O2消耗量、CO产生量、CO2产生量及其他气体的变化规律,并确定煤的临界温度、气体产生率、最大放热强度及最小放热强度等极限参数,研究东保卫矿煤的自燃倾向性。因此,对该矿的安全生产、自燃火灾的预测以及防灭火具有积极的指导作用。     

吸附作用对原煤渗透特性的影响

为了解吸附作用对原煤渗透特性的影响,利用自制的煤岩三轴渗透仪,在不同轴压和围压组合条件下,对以打通一矿低渗透突出煤层的原煤试样,采用稳态渗流法进行CO2和N2渗流试验。从渗流力学的观点,分析不同吸附性气体对原煤渗透率的影响。试验结果表明:气体吸附作用越强,气体吸附量越多,则煤样渗透率越低;气体吸附性越强,煤样受围压影响越小,煤样对气体吸附量增加幅度越大;气体压力与原煤渗透率呈乘幂函数关系。同时,给出了吸附膨胀应力与渗透率的关系表达式。研究结果对探索煤层真实的瓦斯运移规律具有一定的参考价值。     

含瓦斯风流条件下煤自燃产物CO生成规律的实验研究

针对高瓦斯采空区漏风流内含有瓦斯的实际情况，自制了含瓦斯风流条件下煤的低温氧化实验系统，按拟定的配气方案开展了低温氧化实验，分析了CO的生成规律。结果表明：随氧气体积分数的降低或甲烷体积分数的升高，CO生成的初始温度滞后，相同温度时CO的生成量减小。因此，用新鲜空气来预测高瓦斯采空区的煤自燃状态，易造成错判、误判。根据气固多相反应动力学原理，分析了化学反应速率变化的原因，从而合理解释了实验结果。     

基于CO浓度求解煤自燃临界温度的影响因素分析

临界温度是表征煤自燃倾向性的重要指标,基于程序升温条件下利用CO浓度与温度的变化求解临界温度是一种准确快捷的测试方法。研究分析了煤样粒径、水分含量及气体流量对煤临界温度测定结果的影响;并确定了最佳实验条件,即煤样粒径0.12～0.18 mm,干燥温度50℃,气体流量100 mL/min。     

煤自燃指标气体的吸附与浓缩规律

针对煤自燃指标气体在井下风流中浓度小而无法有效预报煤炭自燃程度的缺点，采用煤自燃指标气体的吸附浓缩实验系统，通过对煤样在不同温度条件下热解放出的烃类指标气体吸附浓缩前后检测结果分析，得出烃类指标气体的吸附浓缩规律，以及气体吸附浓缩后甲烷比、乙烷比、烯烷比与煤温的变化关系，使得相同温度下经吸附浓缩后可检测出的组分增多，且各组分气体检出的初始温度大幅降低，使检测出指标气体的初始温度平均提前了90 ℃左右，提高了各组分气体检测的灵敏度.     

煤自燃全过程高温区域及指标气体时空变化实验研究

煤自燃是煤矿开采过程中诱发瓦斯爆炸灾难的主要安全隐患之一,为了研究煤自燃高温区域的动态变化规律,利用煤自然发火实验炉模拟了煤样从常温至着火点的全过程,全面分析了煤自然发火过程中高温区域、指标气体的时空变化规律,得出：① 在煤自燃过程中,高温点首先出现在低氧浓度分布区,逐步向高氧浓度分布区偏移,即高温点由离进气孔较远的上部逐渐向下部进气孔位置移动。低温阶段,高温点下移缓慢;高温阶段,高温点快速下移。煤体高温点最终停留在约为煤堆高度的3/10处;② 实验中炉内各个区域温度变化差异较大,相应区域指标气体生成速率也随之不同。实验确定了煤自氧化加速点（130 ℃）,当煤体温度达到大约130 ℃时,高温点所处的高度大约为127 cm（煤堆高度的6/10处）,各项指标气体的生成速率v急剧增大,127 cm可作为指标气体生成速率的分界线。分界线之上,v缓慢增大,指标气体产量占总量的比例极小;分界线之下,v急剧增大,指标气体产量所占总量的比例极大。     

热重-红外联用分析污泥水煤浆的气化特性

利用热重-红外联用仪对城市污泥、神华煤水煤浆及污泥水煤浆的气化特性进行了分析,考察了污泥对神华煤水煤浆气化特性的影响。结果表明:污泥和神华煤基础性质不同,气化过程中两者总失重率、失重速率和气化起始温度存在明显差异;污泥反应后的气体产物中含有少量的烃类物质,且污泥产生CO的初始温度和含量均低于神华煤水煤浆;污泥水煤浆的气化起始温度因污泥的掺入降低约30℃,随着污泥掺混比例的提高,污泥水煤浆的气化起始温度逐渐降低,反应完成所需的时间逐渐减少,反应特性指数Rs逐渐增大。通过对污泥碱性指数B的计算,可以看出污泥的"碱性指数"B>1,说明污泥对污泥水煤浆气化具有促进作用。