平庄古山矿煤层自燃特性的热重动力学实验研究

论文摘要

矿井下的火灾主要是由煤自燃引起的,因此科学地判断煤的自燃倾向性以及煤的自然发火期对减少和消除煤炭自燃所带来的危害具有十分重要的意义。论文采用热重分析技术和宏观动力学方法系统地研究了平庄古山煤矿5个典型煤种的自燃发火特性,并计算出煤的自然发火期,对于平庄古山矿煤的自燃早期预测预报具有重要的指导意义。论文首先针对中国现行的煤自然发火期确立方法的不足,采用热重分析方法,得出5个典型煤样的热重曲线的特征温度,分析了煤的自燃过程,其次运用不同动力学机制模型函数分别对实验数据进行处理和相关性分析,据此求出活化能、指前因子和自然发火期,并重点针对其吸氧增重阶段的吸氧量、放热量和着火点之前阶段的活化能相结合来研究煤的自燃倾向性。最后针对煤分段的活化能和指前因子分别求出相应的每段氧化反应速率,采用分段计算方法求出煤的自然发火期。此外在不同升温速率的实验曲线中,提高升温速率,TG曲线向高温方向移动;计算所求得煤样在不同升温速率下的活化能亦随着升温速率的增加而逐渐增大,其煤的自燃倾向性减小,即升温速率是一个影响煤的自燃倾向性表征的重要因素。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 煤的自燃理论研究
• 1.1.2 煤的自燃倾向性研究现状
• 1.1.3 煤自然发火期预测研究现状[5]
• 1.1.4 平煤古山矿煤炭自然发火特性研究的意义
• 1.2 本文的研究内容和研究方法
• 1.2.1 研究内容
• 1.2.2 研究方法
• 1.3 本章小结
• 2 煤的自然倾向性研究
• 2.1 煤的自燃倾向性概述
• 2.2 煤的自燃倾向性的鉴定方法
• 2.2.1 双氧水法
• 2.2.2 吸氧量法
• 2.2.3 绝热氧化法
• 2.3 我国采用煤的自燃倾向性鉴定方法及不足
• 2.4 本章小结
• 3 热分析动力学基础
• 3.1 热分析动力学理论
• 3.2 热重动力学
• 3.2.1 热重动力学的基本表达式
• 3.2.2 热重动力学的数据处理方法
• 3.3 差热动力学
• 3.4 DSC 动力学
• 3.5 本章小结
• 4 平煤古山矿煤层自然发火特性的热重实验研究
• 4.1 实验设备与实验方法
• 4.1.1 实验设备
• 4.1.2 实验方法
• 4.2 平煤古山矿煤层自燃的（低温氧化过程）特征温度实验研究
• 4.2.1 5 种煤样的 TG/DSC 曲线图
• 4.2.2 特征温度点研究
• 4.3 平煤古山矿煤层自燃热重动力学模型的建立
• 4.4 平煤古山矿煤层自燃热重动力学参数的求解
• 4.5 平煤古山矿煤层自燃倾向性分析
• 4.6 本章小结
• 5 平煤古山矿煤层自然发火期的研究
• 5.1 基于低温反应动力学的的煤自然发火期理论与求解方法研究
• 5.1.1 煤的自然发火期理论
• 5.1.2 煤的氧化速度的确定
• 5.2 平煤古山矿煤层自然发火期的确定与分析
• 5.3 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集