低温阶段程序升温法对煤氧化过程影响的研究

基于温控方式对煤氧化指标测试的重要性,采用自主研制的煤氧化模拟试验系统,通过与恒温测试法对比煤氧化升温过程中CO的生成量,研究低温阶段程序升温法对煤氧化过程的影响。结果表明:程序升温法能较好地表现出煤的氧化能力,但程序升温会造成煤样罐中温度场分布不均匀,温度梯度逐渐增大,煤体氧化程度不相同。低温条件下,程序升温法对煤氧化过程的影响总体上还比较小,且程序升温法采用程序控制温升,升温连续性好,操作简单,是一种可靠的温控方式,可以替代恒温测试法进行测试,有很好的应用价值。     

氧浓度对煤绝热氧化过程特征的影响

为研究不同浓度氧气对煤低温自然发火的影响,对煤自燃灾害防治的理论研究和现场实施提供支持,设计煤在通入不同体积分数(20%,50%和100%)氧气条件下的绝热氧化试验方法,得到3种试验条件下煤自热升温的温度-时间关系曲线,分析升温速率(R)、表观活化能(Ea)以及特征温度(Tc)与氧浓度的关系。结果表明:随着氧浓度的升高,煤的自热升温速率增大、升温过程缩短,而表观活化能值和特征温度均无明显变化。     

升温速率及氧浓度对长焰煤煤氧复合过程特性的影响

利用热重试验对粒径小于0.2 mm的长焰煤煤粉进行了不同氧体积分数(21%、40%、50%、60%和80%)和升温速率(20℃/min、30℃/min、40℃/min、50℃/min和60℃/min)的25种工况下煤氧复合过程中热解特性的测定,分析了两种因素对各特征值的影响。结果表明:以热失重速率为基准,长焰煤在含氧气氛下的热解过程可分为失水失重阶段、氧化增重阶段及着火、燃烧和炭化3个阶段;通用着火特性指标越大,煤样燃烧特性越好,自燃点越小,煤样工业分析结果应与其实际生产过程中的自燃危险性相结合;升温速率不变时自燃点随氧体积分数上升而下降,而煤氧复合时间随氧体积分数上升呈现先降低再微弱增加的趋势;氧体积分数一定时自燃点随升温速率上升而上升,煤氧复合时间则随之下降。对自燃点及煤氧复合时间进行均值无量纲化,并将其与无量纲化升温速率进行拟合,决定系数(R~2)约为1.0;提出了煤氧复合难易程度参数(D),计算结果表明,即使自燃点随升温速率上升发生滞后,煤氧复合难度仍然减弱。     

不同煤种升温氧化过程中气体产物特征研究

以不同煤种的煤样为研究对象,对其进行程序升温氧化实验,采集不同温度时煤样所产生的气体,进行气相色谱分析,研究不同煤样升温氧化过程中产生的气体种类以及气体浓度的变化特征。实验结果表明:不同煤样升温氧化过程中产生的气体种类不同,气体产生先后顺序依次是CO、C2H6、C2H4、C3H8,气体产生量与温度都近似呈指数变化关系;随煤变质程度的增高,煤样气体产生率急剧上升的拐点温度也变高,煤样氧化能力降低,相同时间段内煤样产生气体量却减少。     

乐平树皮煤升温氧化过程中气体解析规律研究

为了防止煤炭自燃.深入了解煤在升温氧化过程中气体的解析规律,利用煤升温氧化系统对乐平树皮煤进行了升温氧化实验研究.结果表明,树皮煤在升温氧化过程中,不同气体的初析温度tm和解析速率各不相同,CO、CO2,CH4、C2H6、C2H4、C3H8、C3H6、i-C4H10和n-C4H10 9种C1～C4气体的tm依次为70℃、20℃、20℃、20℃、100℃、20℃、130℃、100℃和70℃.20～210℃为煤的缓慢氧化阶段,从树皮煤中依次缓慢解析出吸附态的气体CO2、CH4、C2H6、C3H8和CO等;210～290℃为煤的快速氧化阶段,从煤中解析出较大量的9种C1～C4气体产物,气体的浓度以指数速率增加;290～400℃为煤的急速氧化阶段,9种C1～C4气体的浓度以直线关系急剧增加.不同类型的煤在不同的氧化阶段具有不同的氧化特征,可选择不同的气体作为预测煤自燃特性的标志气体.     

腐朽坑木与煤混合物升温氧化特性研究

为研究煤层及腐朽坑木着火特性,采集巷道内腐朽坑木与煤样并进行混合,对其混合物进行燃点测定和程序升温实验;通过对不同煤木混合物在升温过程中产生气体的规律性进行分析,优选出混合物产生的单一气体指标及复合指标.研究结果表明:随朽木在混合物中的比例上升,混合物燃点呈下降趋势,且CO,C2 H4等指标气体出现更早,CO产生量更大...     

硅化煤低温氧化过程CO产生特性研究

为研究硅化煤在低温氧化过程中CO来源及其产生特性,分别对硅化煤与未受硅化煤进行工业分析试验、程序升温试验、原位红外试验及在空气与氮气氛围下的破碎试验。结果表明：由于煤体受高温煌斑岩浆入侵发生了热接触变质作用,煤的物理和化学性质均发生了相应改变;在30～150℃范围内,硅化煤低温氧化生成的CO气体量比未受硅化的煤要多,且在同一温度下生成的CO气体量要远多于未受硅化的煤;硅化煤分子结构中酮基、醌基及醛基在温度较低时便可与氧发生反应,且与未受硅化煤相比,反应更为强烈;试验证明CO大多是由硅化煤与氧反应生成的,并不是煤体吸附的。研究成果对硅化煤开采矿井CO来源分析及煤自燃超前防控具有理论指导意义。     

基于热重分析的煤升温氧化及煤氧复合特性分析

为了探讨煤氧化自燃特性,将来自平顶山、某电厂(混合煤)、山西的3类共7组煤样在干空气氛围中以固定升温速率(20℃/min)进行热重试验。结果表明:煤样在含氧氛围中的升温氧化过程可分为吸附自热和氧化增重2个阶段;同源煤样的自燃点(T)与煤氧复合作用时间(t)随着火特性指标(FZ)增大而减小,FZ越大,煤氧复合越容易,其自燃点也越低;对于非同源煤,除PDS2之外,山西煤、平顶山煤、电厂混合煤之间表现出良好的线性关系;建立了无量纲化自燃点(T')、煤氧复合作用时间(t')与煤氧复合难易指标(Icod)的函数关系,Icod可较好地反映不同品质煤样的自燃难易程度,Icod越小煤氧复合越容易进行,在7组试验煤样中PDS1的Icod最大(1.08),山西煤次之,电厂混合煤的Icod最小(0.80),表明电厂混合煤具有更高的自燃倾向性。     

程序升温实验中用键能变化量估算煤的氧化放热强度

本文提出程序升温煤自燃过程中,根据实测的氧浓度,ＣＯ和ＣＯ２浓度,推算出煤氧复合的耗氧速度、ＣＯ和ＣＯ２产生速率,再用键能变化量估算出煤氧复合放热强芳的最大值和最小值,构成了一个放热强度与煤温组成的平面,实际放热强度将介于最大值和最小值构成的区域之间。     

不同升温条件TN梁火灾行为的有限元分析

采用有限元法对H型简支钢梁在火灾下的热、结构响应进行模拟，得到了瞬态温度场分布，挠度、轴向变形随温度变化的曲线，构件的耐火时间和耐火温度以及屈曲破坏形态，并与试验结果进行了比较；分析了不同升温条件下钢梁的温度场分布和变形规律；研究了升温速率对钢梁火灾性能的影响。结果表明：火灾升温速率不同时，梁截面呈现出不同的非线性温度梯度；升温速率小，截面温度梯度小，耐火时间长，梁变形主要为热膨胀；升温速率大，环境温度高，截面温差大，耐火温度高，屈曲破坏时能承受的挠度也大，但耐火时间短，梁变形为热膨胀和热弯曲的组合。     

室内火灾升温速率的试验研究

在大量试验数据的基础上,通过分析室内火灾热烟气层温度的变化,研究了热烟气层的升温速率与内衬材料的热惯性、开口的通风因子、燃料面积及热烟气层温度本身等因素的关系,并对研究结果在实际消防工作中的应用进行了初步探讨。     

温升速率对某防火保护简支钢梁耐火时间的影响

在钢结构抗火研究中通常基于标准温升曲线分析钢构件的火灾响应特性,采用更接近实际火灾场景的BFD自然温升曲线,运用有限元分析软件ANSYS研究了不同火灾温升速率对某防火保护简支钢梁耐火时间的影响,并与经验公式法进行比较。结果表明:有限元分析结果与经验公式法的计算结果基本一致;不同温升速率会导致钢梁温度场变化的差异性,进而影响钢梁的耐火时间;在快速温升时,荷载大小对钢梁耐火时间的影响较大;当荷载较大时,钢梁耐火温度降低,快速温升下钢梁耐火时间较短。     

从煤和瓦斯的耦合作用及煤的失稳破坏看突出的机理

以含瓦斯煤力学为基础，研究煤与瓦斯的耦合作用对煤和瓦斯突出的影响及突出发生的失稳机理，提出煤和瓦斯突出的固流耦合失稳理论，为煤和瓦斯突出的预测提供了理论基础     

煤层自燃火区温度检测技术的研究与应用

在煤矿自燃火区的治理过程中 ,同位素测氡法探测煤层自燃火源精确位置是火区治理的关键技术 ,而火区温度信息的采集为灭火方案及灭火参数提供可靠依据。笔者介绍了综合利用火源位置精确探测技术与火区温度探测技术的方法 ,为煤矿火区的预测预报提供了可靠的手段 ,节省大量的防灭火资金 ,提高防灭火工作效率。     

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     

不同温度下混凝土受热痕迹的扫描电子显微分析

本文利用扫描电子显微镜对经历不同温度的混凝土试块的显微结构进行观察，发现混凝土的显微结构在受热后会产生一些变化，在不同温度下C—S—H凝胶结构、Ca(OH)2晶体以及骨料与胶体之间的界面等显微结构各有不同的特征，这些特征可以用来鉴定混凝土的受热温度。     

水对防治煤炭自燃的作用及注水周期的研究

通过对水在采空区遗煤氧化及自燃的作用机理两重性的分析以及实验室试验与现场应用实际效果研究 ,证实了笔者提出的清水灌注措施是一种新的、经济有效的、操作简便的防治采空区遗煤自燃的技术措施。同时 ,对传统的黄泥灌浆技术措施中的泥浆浓度要求提出了新的看法。此外 ,还对往采空区注水的周期进行了专门的研究     

安全流变理论及其在煤矿事故中的应用

提出了“安全流变理论”,分析了事物“安全流变”的基本特征和理论基础 ,描述了煤矿事故的安全流变特性 ,同时指出煤矿事故的发生和发展可以用“安全流变理论”进行解释 ,进而说明“安全流变理论”是符合事物发展变化规律的。     

煤炭自燃发火危险程度识别研究

对影响煤炭自燃发火危险程度的主要因素进行主观判断，运用逐步聚类分析法，对开采煤层煤炭自燃发火的危险程度进行识别，为判定煤炭自燃发火危险程度提供了一种理论方法