预氧化煤低温氧化放热和动力学特性研究

摘要：

现有氧化煤自燃特性研究大多以较低氧化温度和空气条件下制取的煤样为研究对象,缺乏对预氧化煤氧化过程中动力学特性的分析.针对上述问题,利用C80微量热仪以不同氧化温度(100,200,300℃)和氧气体积分数(21％,15％,5％)条件下制取的预氧化煤为对象,研究了其低温氧化反应的放热和动力学特性,并探讨了氧化温度和氧气浓度对预氧化煤低温氧化反应活化能的影响.预氧化煤低温氧化放热特性分析结果:①预氧化煤低温氧化进程滞后于原煤样,且滞后程度随氧化温度和氧气浓度升高而增大.②预氧化煤低温氧化反应的放热量低于原煤样,且放热量随氧化温度和氧气浓度升高逐渐降低.当氧化温度为100℃时,不同氧气浓度预氧化煤的t1(热流＞0时对应的温度)、t2(热流增长率最大值对应的温度)及低温氧化过程的反应热基本相等.③随着氧化温度升高,氧气浓度对t1、t2 及低温氧化过程的反应热的影响才逐渐明显.表明氧气浓度对预氧化煤低温氧化反应的影响在较高的氧化温度下才体现.但是,太高的氧化温度导致预氧化煤低温氧化反应进程严重滞后且反应放热量＜0.预氧化煤低温氧化动力学参数分析结果:①预氧化煤低温氧化反应加速氧化阶段的活化能高于原煤样,快速氧化阶段的活化能低于原煤样.表明预氧化煤氧化反应进入加速氧化阶段的门槛提高,却更容易进入快速氧化阶段.②从指前因子数据可看出,预氧化煤低温氧化反应相较于原煤样更为迅速.③预氧化煤低温氧化过程的活化能没有随氧化温度和氧气浓度的变化表现出明显的规律性:在加速氧化阶段活化能随氧化温度升高而增大,随氧气浓度升高呈先降低后升高趋势;在快速氧化阶段,当氧化温度为100℃,活化能随氧气浓度升高呈先降低后升高趋势,而氧化温度为200℃时则相反.

关键词：煤自燃、氧化煤、预氧化煤、低温氧化、动力学参数、加速氧化、快速氧化、氧化温度、氧气浓度、活化能、指前因子

所属期刊栏目：48

分类号：TD713(矿山安全与劳动保护)

资助基金：陕西省自然科学基础研究计划项目S2019-JC-LH-QY-SM-0065

在线出版日期：2022-09-05（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：135-141