温升速率的煤自燃倾向性测定方法.docx

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1、温升速率的煤自燃倾向性测定方法摘要：为了准确断定煤炭真实条件下自燃倾向性，选取具有代表性的2种褐煤、2种烟煤及2种无烟煤在煤自燃测定装置上展开研究。研究结果表明，褐煤在低温缓慢氧化阶段、高温加速氧化阶段升温速率最快，烟煤次之，无烟煤最慢。利用热分析仪对煤样的着火温度进行了测定，发现褐煤着火温度最低，烟煤次之，无烟煤着火温度最高;综合评判煤自燃倾向性断定指数，I200为强自燃倾向，200I400为中等自燃倾向，I400为弱自燃倾向。关键词：自燃倾向性；温升特性；着火温度；断定指数煤炭自燃是影响煤矿安全生产、煤炭存储最重要的灾祸之一，寻求一种能准确、快速断定煤自燃倾向性的方法显得尤为重要。煤的自燃

2、倾向性鉴定方法很多，中国主要采用色谱吸氧鉴定法判定煤自燃倾向性，然而该方法只体现出煤的物理吸附性能，并不能真实地体现煤氧混合的根本性质1。陈鹏等2评述了国内外煤自燃倾向性测试方法的研究现状和目前存在的主要问题。靳玉萍3等利用偏微分方程数值解法，对煤自燃进行了数值模拟分析，模拟结果与试验结果相符合，其他相关研究主要采用活化能4、红外分析法5等手段研究煤本身属性对自燃的影响，但是实验条件较煤炭真实的条件差异较大。怎样真实、准确的评判煤炭开采、存储经过中煤的自燃倾向性是目前亟需解决的问题。本文克制现有技术中存在的上述缺乏，提供一种较为真实的模拟煤场储煤状况、测试结果准确可靠的自燃倾向性的测定方法。为

3、断定实际条件下的煤炭自燃及其动态发展变化的经过提供理论根据，指导煤炭开采及存储，防止煤炭自燃的发生。1试验煤样及装置1.1试验煤样选取具有代表性的褐煤、烟煤、无烟煤各两种，分别表示为HM1、HM2、YM1、YM2、WYM1、WYM2，根据GB475商品煤样人工采取方法6的规定在煤场采取煤样。根据GB474煤样的制备方法7制备煤样，将原煤样制备成标称最大粒度为6mm的煤样，经二分器缩分出两份2.5kg左右的煤样，一份煤样根据正常程序制成一般分析试验煤样进行化验分析，另一份煤样以备试验，其余煤样密封后放置适宜位置存放。试验煤样煤质分析如表1所示。褐煤与烟煤、无烟煤相比，水分、挥发分较高，固定碳、发

4、热量较低，开展不同煤种的自燃倾向性试验研究，以期得到全面、准确的煤炭自燃倾向性测定方法。1.2实验装置本实验装置能较为真实地模拟煤炭真实状态，测试系统主要由气瓶、气体预热铜管、煤样反响器、铂电阻温度计、恒温箱、数据采集器、计算机等部分组成。将制备好的煤样装入煤样反响器中，连接好气路，检查气路气密性，首先通入氮气，将煤样中空气排空，然后设定恒温箱以2/min升温速率升温，待煤样反响器中煤样温度升至70时，且煤样中心温度与对应恒温箱中心温度温差小于0.1时，打开空气阀，通入空气，流量为50mL/min，同时打开数据采集装置采集数据，气体经预热铜管预热，确保送入煤样反响器中的气体温度与控温箱环境温度

5、接近，煤样由本身氧化导致温度升高，设定恒温箱升温程序，跟踪煤样温度，但不高于煤样温度，确保煤样是由本身氧化导致的升温，数据采集装置按6次/min的频率采集煤样中心点温度及对应恒温箱温度，连续采集30min。设定恒温箱以2/min升温速率升温，待煤样反响器中煤样温度升至120时，且煤样中心温度与对应恒温箱中心温度温差小于0.1时，打开空气阀，通入空气，流量为50mL/min，连续采集30min，试验结束，保存数据并处理。2试验结果与分析2.1低温缓慢氧化阶段温升曲线采用煤样70的温升速率V70表征煤样低温缓慢氧化阶段的自燃特性，6种煤样低温缓慢氧化阶段温升曲线如图2所示，从图2中能够看出，两种褐

6、煤升温速率最快，两种烟煤次之，两种无烟煤升温速率最慢。造成上述结果的主要原因是两种褐煤挥发分和水分含量最高，炭化程度低，构造疏松，而无烟煤挥发分和水分含量最低，碳化程度最高，构造严密。煤样水分含量与耗氧速率有关，含水量越大，耗氧速率也越大，放出的大量热量加速了煤氧复合氧化反响速率8，使得褐煤绝热氧化温升速率最大;含水量越少，耗氧速率也越小，使得无烟煤绝热氧化温升速率最小。另外挥发分与煤的氧化自燃有很大关系，挥发分越低，煤的耗氧速率、放热强度越小，越不易自燃9。2.2高温加速氧化阶段温升曲线采用煤样120的温升速率V120表征煤样高温加速氧化阶段的自燃特性，6种煤样高温加速氧化阶段温升曲线如图3

7、所示。从图3能够看出，6种煤样120温度随时间线性升温，两种褐煤升温速率最快，两种烟煤次之，两种无烟煤升温速率最慢。与煤样70温升速率相比，6种煤样的温升速率明显升高，主要原因是随着温度升高，煤样中的水分蒸发析出，使得煤样内部构成空气通道，加速了煤样复合作用。HM1和HM2比照发现，HM1的挥发分和热值均高于HM2，导致HM1的高温加速氧化阶段温升速率较HM2快，一样煤种不同煤样间也存在差异，有必要开展不同煤种不同煤样的研究。2.3着火温度的测定着火温度是燃料着火性能的主要指标，着火温度越低，表明着火性能越好。煤样的着火温度代表了煤样着火难易程度，着火温度越高，越难着火，到达着火需要的能量越高

8、。本实验采用TG-DTG10方法确定着火温度Ti。本试验采用PYIS型TGA热分析仪对煤样的着火温度进行测定。仪器升温最高至1550，升降温速率最高50/min。TG解析度为0.2g。实验从30以20/min升温速率升至900，其后降至室温。样品质量约为5mg，反响气氛为空气，流量20mL/min，实验煤样经过枯燥、破碎、筛分等步骤制成实验样品。6种煤样低温缓慢氧化阶段温升速率V70、高温加速氧化阶段温升速率V120及着火温度Ti。煤炭开采、存储损耗及自燃等问题遭到了越来越多的关注，通过升温速率断定煤炭自燃倾向特性的方法的研究，将煤自燃倾向性分为强自燃倾向、中等自燃倾向和弱自燃倾向3类，准确测定煤样低温缓慢氧化阶段升温速率、高温加速氧化阶段升温速率及着火温度，计算断定指数，快速测定煤炭自燃倾向性，指导煤炭开采、存储，降低煤炭在开采、存储经过中的氧化及自燃损耗。