煤低温氧化的实验研究及动力学分析

运用热分析的技术研究阳泉煤的氧化热解反应。将实验煤样进行连续加热氧化到一定温度再恒温和分别加热到一定温度然后恒温这两类实验,对比分析该煤样的低温氧化受热情况并进行动力学分析。得出:两类实验中的热重曲线位置的改变陡缓度不一样,试样量越大,气体的扩散阻力越大,相应的热重曲线位置的改变也越显著;煤低温氧化属于一级化学反应,煤低温氧化反应的活化能随着煤的反应过程的深入而增加,而且煤氧化反应过程是个分阶段的、多步反应以及相互联系促进的过程。     

煤氧化-热解进程的增失重阶段与动力学三因子分析

为分析煤氧化-热解进程的增失重阶段与动力学三因子,根据同一氧体积分数、5种不同升温速率下煤氧化-热解的TG-DTG曲线,探讨了煤氧化-热解进程经历的增失重阶段,基于Popescu法计算了不同阶段的动力学三因子。结果表明实验煤样的氧化-热解进程可分为失水失重、氧化增重、燃烧失重和燃尽恒重4个阶段。失水失重、氧化增重和燃烧失重阶段的反应机理分别为Mample单行法则、三维扩散模型和相边界反应的收缩球体模型;活化能分别为54.128 kJ·mol-1、152.252 kJ·mol-1和134.458 kJ·mol-1;指前因子的自然对数分别为16.832 s-1、32.597 s-1和18.365 s-1。     

林南仓矿煤低温氧化动力学实验研究

为了研究林南仓矿煤的低温氧化的动力学特性,选取来自不同煤层和采区的3个煤样为实验煤样。通过工业分析和元素分析确定了煤的种类为中高挥发分烟煤,自燃等级为Ⅱ类自燃。分析热重实验结果将低温氧化过程分为失重阶段和增重阶段,确定两阶段为一级化学反应,随着反应深入氧化所需的能量增加。升温氧化实验过程中气体的质量浓度和种类随温度升高而增加,利用电子自旋共振波谱仪研究不同氧化温度下煤中自由基的数量,结果显示自由基浓度出现先减小后增加的趋势。从宏观和微观两个角度提出随着反应程度的加深反应所需能量以及气体产物和自由基数量之间的关系,进一步揭示煤自燃的发展进程。     

一种炼焦煤尾煤热重动力学分析及热解产富氢气体

基于热重分析试验和固定床热解试验,研究了升温速率和温度对高矿物质含量的炼焦煤尾煤热解特性的影响.尾煤热解过程可分为室温～400℃、400～600℃及600～950℃3个阶段.采用CoatsRedfern积分法拟合计算了尾煤热解的动力学参数,表明炼焦煤尾煤热解反应过程可以用3个二级反应进行描述,其热解反应活化能介于22.6～66.2 kJ/mol.固定床试验结果表明,温度对尾煤挥发分的析出有重要影响,高温有利于尾煤中高分子有机组成裂解和挥发分析出,最终决定了尾煤的热解反应进程.600℃前气体缓慢析出,之后,随温度升高,气体产量和热值增加显著,H2和CO随温度升高而增加,CH4和CO2先增加后减少.H2在600℃前析出缓慢,600℃后大量析出,在900℃左右达到最大析出量,贯穿整个反应过程.CO在900℃左右达到最大析出量;CH4和CO2在800℃左右达到最大值,之后开始下降.终温950℃时,30 g尾煤热解产气4 300 mL,H2产量1 722mL;焦煤产气7 950 mL,H2产量2 716 mL.尾煤热解富H2体产量达焦煤热解气产量的54％,具有较高的再利用价值.     

煤低温恒温氧化过程反应特性的试验研究

为进一步揭示煤低温氧化机理、指导煤矿安全开采过程中的煤自燃火灾防治工作,根据CO,CO2是煤低温氧化的主要气体产物这一反应特性,同时CO是判断煤自燃程度的重要指标性气体这一工程实际,采用恒温试验方法研究某烟煤在30℃,50℃和70℃解吸附和解吸附后再氧化过程中的CO,CO2气体产物的产生特性。研究结果表明,新鲜煤中就存大量活泼的络合物,并且这种络合物在高于常温的情况下就可以自身发生分解,产生的主要气体产物为CO2,在较高的温度下,CO的生成量才逐渐增加;在煤的低温氧化阶段,煤与氧气发生的化学反应并不强烈,气体产物CO和CO2主要由络合物分解产生。因此,在煤自燃火灾防治时要及时控制煤在低温情况下,由于络合物分解放热而使煤温逐渐升高从而导致自燃发生。     

煤的低温氧化实验研究及红外光谱分析

对不同温度下的氧化煤样通过红外光谱分析其微观结构及特征,得到煤样在不同低温氧化阶段的基团变化,从微观角度掌握煤样氧化过程的变化规律.通过对唐口煤矿1302工作面煤样的低温氧化和红外光谱分析,得到唐口煤矿煤样在低温氧化阶段的自燃倾向性和氧化过程中微观结构的变化规律,该成果为制定矿井内火灾的防治技术提供了科学依据.     

典型热塑性聚合物热解行为研究

利用热失重分析仪采用不同的加热速率对典型热塑性聚合物PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)和PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)在空气氛围中的热解行为进行了研究,通过热失重TG和微商热失重DTG分析了三种聚合物的热解过程及加热速率对热解过程的影响,通过Coats-Redfern方法建立了聚合物的热解动力学模型,并分析讨论了聚合物的热解机理和氧气对热解的影响,最后通过计算曲线和实验曲线的比较,验证了该文聚合物热解动力学模型的可靠性。     

硫化亚铁氧化自燃倾向性的实验研究

含硫油品储罐腐蚀产物FeS的氧化自燃是引起储罐火灾爆炸事故的主要原因。用同步热分析仪(STA)在30～900℃范围内对FeS进行热重热流分析,从物理吸附和化学反应的角度分析了不同粒径和不同升温速率FeS的自然氧化倾向性,计算了不同升温速率FeS的活化能。结果表明,FeS样品粒径越小,越容易发生氧化自燃反应;升温速率越大,FeS越不容易氧化。同时,不同升温速率条件下的FeS反应机制各不相同。从实验得出的动力学参数看出,FeS的氧化反应较复杂,而非简单的放热反应。     

贫烟煤氧化热解反应的动力学分析

通过运用热分析的技术研究平顶山烟煤以及郑州嵩枫贫煤氧化热解反应的动力学特性.依据转化率将煤样的TG曲线划分为两个不同的温度区间进行动力学机理函数的探讨.通过对比分析整个TG曲线的氧化受热情况,将线性较好的机理函数带入DSC曲线进行分析验证,并求解出动力学参数以分析其氧化热解反应的特点.研究得出:这两种煤的氧化热解过程相似但同等条件下反应程度不同;在不同的反应阶段其化学反应级数不同并且相应过程中的TG曲线和DSC曲线反应级数一致;煤反应的活化能随着煤与氧反应过程的深入而增加,指前因子随着活化能的增加而增加且煤氧化反应过程是个分阶段的、多步反应以及相互联系促进的过程.     

双（对羧苯基）苯基氧化膦阻燃改性聚酯的热解和燃烧特性和实验研究

本文以双苯苯氧化膦为阻燃体,合成了阻燃共聚酯。     

煤氧复合热效应的影响因素分析

煤的氧化放热是引起煤自燃的主要原因。煤氧复合热效应与耗氧速率和表面反应热有关。通过分析得出 ,q(z,n,CO2 ,T,d5 0 ) =h(Z) .g(n) .f (CO2 ) .I(T) .Ψ (d5 0 )。其中主要影响因素为煤结构、温度、氧浓度及粒度。根据威斯化学结构模型、本田化学结构模型及煤分子中包含的 7种表面活性结构 ,推出煤自燃表面分子结构模型 ,并分析其表面活性结构的种类、数量、活泼性 ,它们随煤体不同而千差万别 ;表面活性结构随温度变化的氧化活泼性及反应过程不同 ,造成煤表面氧化反应热 H不同。外在主要影响因素—煤的温度、氧浓度、粒度不同造成了耗氧速率 VO2 不同 ,使煤的放热强度不同。对此 ,通过 XK型煤自然发火实验台及 XKS程序升温实验台进行了实验分析     

几种木质地板材料差热特性分析

为正确认识木质地板材料的燃烧特性,应用差热分析方法比较几种木质地板材料的燃烧性能。采用CRY-1型差热分析仪对8种木质地板与普通松木试样依据标准升温曲线进行差热试验,研究试样受热期间的峰特征。试验结果表明:不同品牌的复合地板在燃烧性能上基本相同,而实木地板由于所选基材材种不同,其热特征有很大的区别。总体上,复合地板火灾危险性高于实木地板。所选8种木质地板与普通松木的火灾危险性大小为试样③﹥试样⑦﹥试样⑥﹥试样②﹥普通松木﹥试样⑧﹥试样⑤﹥试样④﹥试样①。     

基于可拓理论的煤矿安全预警模型研究

基于可拓理论的综合预警模型是基于参变量物元的动态评价模型,该模型利用层次分析法确定各预警指标的权重,以综合关联度作为评价准则,避免了预警模型的主观性.该模型在河南神火煤电股份有限公司新庄矿安全预警分析中应用,指出了该矿的整体安全状况及存在的问题,并提出相应的改进对策,表明该方法计算简便,易于推广使用.     

建筑装璜中几种常用板材热解特性及动力学研究

对建筑装璜中几种常用板材变工况的热解行为进行了热重分析（TG）和差分热重分析（DTG）研究。通过对TG和DTG曲线的分析,深入研究了影响样品热解过程的几个重要因素：升温速率、样品粒径和试样量对热解过程的影响,通过对十种模型的比较,发现热解过程符合两阶段一级反应模型。并得出了各阶段的动力学参数、表观活化能和频率因子。     

煤炭企业安全投资保障机制及其系统动力学分析

针对我国目前煤炭企业安全投资保障中所面临的问题,构建了"多方制约、良性互动"的煤炭企业安全投资保障机制,并从该机制各方"互赢"和制约性出发,将政府的安全监察、煤炭行业协会的安全预防、保险公司的安全保险对煤炭企业安全投资的保障作用进行了分析。然后,根据系统动力学(SD)原理,对其动力学特点进行了系统分析和论证。在此基础上,建立了煤炭企业安全投资保障机制的SD模型,并寻求保证煤炭企业一定收益水平的安全投资水平,以改善和优化煤炭企业安全投资保障行为的机会和途径,为综合评价煤炭企业安全投资保障机制运行效果提供了一种思路。     

Low-temperature oxidation of coal at elevated pressures

A mathematical model is presented to describe steady-state mass transfer and oxidation processes in coal at low temperatures in a fixed-bed flow reactor. The model incorporates the effects of partial pressure of oxygen, temperature and coal particle size, and accounts for the rate of coal oxidation and the composition of oxygenated products at high pressures. This is an important development since previous models did not include the effect of pressure in their formulation. It is found that, when the partial pressure of oxygen increases the rate of oxygen consumption increases accordingly. However, the influence of partial pressure of oxygen on the rate of oxidation is less pronounced when the pressure surpasses 1 MPa. In addition the model predicts that, for a constant partial pressure of oxygen, higher rates of oxygen consumption occur at lower total pressures. The same trends are also found for the concentration of oxygenated products at the reactor outlet. It is suggested that, the variation of partial pressure of oxygen leads to different concentration levels of oxygen at the surface and within the pores of coal particles, substantially affecting the rate of oxidation.     

干燥条件下高硫煤低温氧化特性研究

为进一步揭示不同环境条件下高硫煤的低温氧化特性,选取含硫量较低、自燃倾向性较高的褐煤,向其添加不同比例的FeS2,配制成含量分别为3%,5%,7%的混合高硫煤样,利用中国矿业大学自行研制的煤氧化模拟试验系统,测试分析干燥混合煤样在低温氧化过程中,交叉温度和指标气体CO产生量体积的变化。试验结果表明,在低温干燥的条件下,随着FeS2含量的增加,煤样的氧化特性受到抑制:交叉点温度升高;指标气体CO产生量在相同温度时体积降低。因此,在高硫煤层自燃火灾防治过程中,应尽量控制煤层周围环境的干燥度。     

电催化氧化处理焦化废水静态实验研究

用电催化氧化处理焦化废水,研究了电压、电流密度、电解时间和电解质浓度对COD去除效果的影响,并通过多因素正交试验确定了该工艺最佳操作参数:电压为20 V,电流密度为94 mA/cm2,电解时间2.5 h,NaCl电解质质量浓度为1 g/L。结果表明,在此参数下出水COD水质指标稳定,并能达到国家《工业循环冷却水处理设计规范》(GB 50050—2007)标准。