典型动力煤煤粉自燃倾向性研究

论文摘要

煤是一种由多种官能团、多种化学键组成的有机大分子。所有煤种均有自热的属性,当自热积累的热量超过散失的热量时,将会发生自发燃烧。煤炭自燃是一个非常复杂的过程,包含了很多活性基团的变化,在不同反应阶段遵从不同的反应机理。本文选取三种典型动力煤为主要研究对象,主要从以下几个方面对其自燃特性进行了研究：（1）采用红外光谱技术研究不同氧化温度下煤样反应性,分析煤中各官能团在自燃过程中的变化趋势,得到了各官能团在煤氧化自燃过程中的反应顺序为：胺基>甲基、芳香亚甲基>羧酸、酯类、乙烯基>醚类。同时对三种煤样进行差谱分析,分析自燃特性为：黑山煤>神府煤>涪陵煤。（2）应用吸氧量法鉴定煤种的自燃倾向性,得到结果为：黑山煤0.68ml/g干煤,神府煤0.65ml/g干煤,涪陵煤0.50ml/g干煤。自然特性为：黑山煤>神府煤>涪陵煤。（3）采用热重法,研究煤自燃氧化升温过程,选取了6个特征温度点,对不同变质程度和不同粒度煤样的特征温度进行了分析,发现存在一定的变化规律。（4）采用DSC法研究不同含水率的神府煤样,发现神府煤存在一最易自燃的临界水分值,在12-16%之间。（5）采用活化能为鉴定煤自燃倾向的指标参数,将煤的热重反应分为三个阶段：初始失重阶段、增重阶段、着火后阶段,通过对38种机理反应模型参数的回归拟合,选定了不同的机理模型。并用Coats-Redfern法求解活化能。得到结论与红外分析和吸氧量法鉴定煤自燃倾向结果相同,为黑山煤>神府煤>涪陵煤。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 引言
• 1.1 煤炭自燃机理
• 1.1.1 黄铁矿导因
• 1.1.2 细菌导因
• 1.1.3 酚基作用
• 1.1.4 煤氧复合作用
• 1.2 煤炭自燃的基础理论
• 1.2.1 煤的自燃过程
• 1.2.2 影响煤炭自燃的因素
• 1.3 煤的自燃倾向性研究现状
• 1.4 自燃倾向性鉴定方法综述
• 1.4.1 双氧水法
• 1.4.2 吸氧量法
• 1.5 选题的目的和工作思路
• 第二章 煤自燃氧化过程中的分子结构研究
• 2.1 结构的红外光谱研究
• 2.1.1 实验设备和样品制备
• 2.1.2 实验过程
• 2.1.3 煤样红外吸收光谱特征
• 2.3 应用红外光谱分析煤的自燃特性
• 2.4 本章小结
• 第三章 吸氧量鉴定煤自燃倾向性研究
• 3.1 煤样的采取和制备
• 3.2 实验系统和实验方法
• 3.3 实验结果分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 煤氧复合热重实验
• 4.1 热重分析法简介
• 4.1.1 微商热重法
• 4.1.2 影响热重法测定结果的各种因素
• 4.2 差热分析法
• 4.2.1 差热分析法原理
• 4.2.2 差热分析的影响因素
• 4.3 热分析技术对煤的研究应用
• 4.3.1 在煤的工业分析中的应用
• 4.3.2 在煤热解特性研究中的应用
• 4.3.3 热重分析在煤的燃烧特性研究中的应用
• 4.4 热重实验研究
• 4.4.1 样品制备
• 4.4.2 仪器设备
• 4.4.3 实验过程
• 4.4.4 实验结果
• 4.5 对煤氧复合过程中特征温度点的分析
• 4.5.1 热重分析特征点的确定
• 4.5.2 煤氧负荷过程各特征温度点
• 4.5.3 特征温度点影响因素分析
• 4.6 水分含量对煤自燃特性的影响
• 4.6.1 实验条件
• 4.6.2 实验结果
• 4.6.3 曲线分析
• 4.7 本章小结
• 第五章 热重曲线动力学分析
• 5.1 热分析动力学分析基本方法与分类
• 5.1.1 热重动力学
• 5.1.2 热重动力学的数据处理方法
• 5.2 基于活化能指标对煤自燃的动力学分析
• 5.2.1 活化能作为自燃倾向性指标的可行性分析
• 5.2.2 活化能的动力学求解
• 5.3 机理函数的选择
• 5.4 活化能计算结果
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本文结论
• 6.2 今后展望
• 参考文献
• 致谢