基于指标气体增长率分析法测定煤自燃特征温度_邓军
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利用指标气体预测预报煤自燃火灾
马银戌;申张勇;严忠
【期刊名称】《能源技术与管理》
【年(卷),期】2007(000)006
【摘要】煤炭在低温氧化过程中,产生多种成分复杂的化学气体,当煤炭的温度继续升高时,生成的化学气体成分含量会发生变化,研究表明煤炭在氧化过程中,煤温和各化学气体的含量有一定的关系,因此通过分析气体含量可推测出煤的温度,从而达到预测预防煤炭自燃的目的.
【总页数】3页(P34-35,39)
【作者】马银戌;申张勇;严忠
【作者单位】华北电力大学,机械系,河北,保定,071003;华北电力大学,机械系,河北,保定,071003;华北电力大学,机械系,河北,保定,071003
【正文语种】中文
【中图分类】TQ531.8
【相关文献】
1.利用指标气体预测预报煤矿自燃火灾 [J], 王永湘
2.煤自燃火灾指标气体预测预报的几个关键问题探讨 [J], 许延辉;许满贵;徐精彩
3.利用煤自燃的气体指标监测矿井自燃火灾 [J], 彭伯平
4.水浸长焰煤自燃预测预报指标气体试验研究 [J], 朱建国; 戴广龙; 唐明云; 叶庆树; 李鹏
5.黄陵二矿煤自燃预测预报指标气体分析试验 [J], 黄兴利
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气体分析法预测预报煤炭自燃煤炭氧化自燃不仅会引发矿井火灾,破坏井下绿色开采环境,甚至还将导致瓦斯爆炸,严重威胁工作人员的生命健康,造成煤炭资源的浪费。
在实践中,检测煤层或煤堆排出的气体浓度是公认的一种跟踪与预测煤炭自燃与自热的有效方法。
大量的研究表明:煤炭低温氧化过程中释放的CO2和CH4气体有些是氧化产生的,有些是煤炭中本身就存在的,同时它们的浓度变化规律不强,因此,CO2和CH4不能作为预测预报煤炭自燃的指标气体。
但是,一些研究表明:可以通过煤炭氧化过程中释放的CH4、C2H6、C3H8、C4H10等烷烃气体的浓度比值对煤炭自燃发展阶段进行判断,这一指标通常被称为链烷比。
链烷比主要分为两类:一类为C2H6、C3H8、C4H10与CH4的浓度比值;一类为C3H8、C4H10与C2H6的浓度比值。
实际应用中应该选择哪个比值作为判定指标需根据不同矿区的实际情况决定。
生产实践中采用最多的预测预报煤炭自燃的指标气体是CO,有两方面的原因:一是煤炭氧化时在较低温度(30~40℃)下即可产生CO;二是CO生成量和温度之间呈指数变化关系,具有一定的规律性和可测性。
通过气体分析法,一旦发现煤炭有自燃征兆,可以采用徐州吉安研发的普瑞特防灭火技术,该技术集凝胶、黄泥灌浆、三相泡沫、氮气和阻化剂的防灭火优点于一体,特别是继承了泡沫的扩散性能和凝胶良好的固水特性。
一方面,水浆生成泡沫之后,缓慢形成凝胶,能把大量的水固结在凝胶体内,避免了浆液中大量水流失或者溃浆的缺点,大幅度提高了浆水在采空区里的滞留率;另一方面,形成的凝胶能以泡沫为载体对采空区的高、中、低位火源或浮煤大范围全方位的覆盖,且能固结90%以上水分并形成凝胶层,防火时能持久保持煤体湿润并隔绝氧气,灭火时能长久地吸热降温,防止火区复燃。
采空区煤自燃高温点识别与探测技术研究与展望邓军;王津睿;任帅京;王彩萍;屈高阳;马砺【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2024(49)2【摘要】我国因采煤活动造成的采空区总量大、范围广,针对采空区煤自燃高温点的有效识别与探测是煤矿安全生产的重要保障。
从采空区煤自燃发生过程、高温点的形成运移特点概述了采空区高温点的生成演化特性,为采空区煤自燃高温点的有效识别与探测提供基础理论支撑。
围绕地下直探技术、地表及空天探测技术的基本原理、研究进展以及现场实际应用效果,从可靠性、稳定性等方面进行多元比较,剖析现有煤自燃高温点识别探测技术的适用性。
针对探测中存在的实际难点,拓展分析了矿井声波温度信息探测、基于量子技术的热源探测、毫米雷达波探测技术等新兴技术的研究现状和应用潜力,进一步推动采空区隐蔽火源精细化探测技术发展创新。
通过对现有技术的综合性研判及新兴技术的前瞻性思考,展望了煤自燃隐蔽火源探测技术的未来发展趋势,结合当前物探技术和多元信息融合理论的发展趋势,提出了采空区高温点动态运移智能可视化系统构想,从“空-天-地-孔”的综合化分时分区多维探测模式应用、“特征获取-场景仿真规划-动态决策”逐级时空演化数字孪生模型两方面阐述了矿井开采全生命周期平台建设的现实意义。
通过该构想的逐步实施,为实现采空区隐蔽火源的高效识别预测和矿井智能化建设提供新的决策思路。
【总页数】17页(P885-901)【作者】邓军;王津睿;任帅京;王彩萍;屈高阳;马砺【作者单位】西安科技大学安全科学与工程学院;陕西省煤火灾害防治重点实验室【正文语种】中文【中图分类】TD75【相关文献】1.高瓦斯大采高工作面采空区煤自燃防治技术研究2.高瓦斯易自燃工作面高抽巷瓦斯抽采与采空区遗煤自燃相互影响研究3.大采高综采工作面撤架期间采空区浮煤自燃防治技术研究4.高瓦斯易自燃采空区瓦斯与煤自燃耦合模拟研究5.大采高采空区遗煤自燃氧化规律及防灭火技术研究因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
煤自燃火灾指标气体猜测预报的几个关键问题探讨煤在氧化升温过程中,会释放出CO、CO2、烷烃、烯烃以及炔烃等指性气体。
这些气体的产生率随煤温上升而发生规律性的变化,能猜测和反映煤自然发火状态。
CO贯穿于整个煤自然发火过程中,一般在50℃以上就可测定出来,出现时浓度较高;烷烃〔乙烷、丙烷〕出现的时间几乎与CO同步,贯穿于全过程,但其浓度低于CO,而且在不同煤种中有不同的显现规律;烯烃较CO和烷烃出现得晚,乙烯在110℃左右能被测出,是煤自然发火进程加速氧化阶段的标志气体,在开始产生时,浓度略高于炔烃气体;炔烃出现的时间最晚,只有在较高温度段才出现,与前两者之间有一个显然的温度差和时间差,是煤自然发火步入激烈氧化阶段〔也即燃烧阶段〕的产物。
因此,在这一系列气体中,选择一些气体作为指标气体,以及准确检测,就能可靠判断自然发火的征兆和状态。
C2H6浓度C3H8浓度预报结果处理措施<50×10-6无无正常〔50~500〕×10-6无无采空自燃隐患查明原因,注胶防火〔500~1 000〕×10-6 无有有无有采空区已自燃采空区已自燃采空区已自燃马上注胶灭火马上注胶灭火停止生产,马上注胶灭火〔1 000~3 000〕×10-6 有有采空区有明火停止生产,马上注胶灭火 C2H6浓度C3H8浓度预报结果处理措施〔0~24〕×10-6〔24~100〕×10-6>100×10-6无无无无无无正常有自燃隐患有明火查明原因,尽快采用注胶防灭火马上停止生产,查明原因,迅速采用有效防灭火措施5 结论指标气体在煤自然发火状态的猜测预报和该类火灾的早期预防方面有积极的意义,早就被世界各主要采煤国家采纳。
但由于指标选择及现有的检测技术问题,往往不能正常发挥指标气体的作用。
结合现场使用状况系统地总结了“七·五〞及其以后我国关于指标气体研究的重要成果,对指标气体的选择有指导性意义。
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《基于DSC的煤自燃倾向性鉴定实验研究》篇一一、引言煤炭自燃是一种常见的煤炭储存和运输过程中的问题,它不仅会对煤炭资源造成浪费,还会对环境和人员安全造成威胁。
因此,对煤自燃倾向性的鉴定显得尤为重要。
近年来,随着科技的发展,差示扫描量热法(DSC)作为一种新型的煤自燃倾向性鉴定方法,已经在国内外得到了广泛的应用。
本文旨在通过DSC实验研究,探讨煤自燃倾向性的鉴定方法及影响因素,为煤炭的安全储存和运输提供理论支持。
二、实验原理及方法1. 实验原理DSC是一种热分析技术,通过测量样品在加热或冷却过程中的热效应,可以研究物质的物理和化学性质。
在煤自燃倾向性鉴定中,DSC通过测量煤样在加热过程中的热流变化,反映煤样的氧化反应程度和自燃倾向性。
2. 实验方法(1)样品准备:选取不同地区、不同煤种的煤炭样品,进行破碎、筛分、干燥等处理,制备成符合实验要求的煤样。
(2)DSC实验:将煤样置于DSC仪中,设置不同的加热速率和温度范围,记录煤样在加热过程中的热流变化。
(3)数据处理:对DSC实验数据进行处理,计算煤样的氧化反应程度和自燃倾向性指标。
三、实验结果与分析1. 实验结果通过DSC实验,我们得到了不同煤样在加热过程中的热流变化曲线,以及相应的氧化反应程度和自燃倾向性指标。
2. 结果分析(1)煤的自燃倾向性与煤的化学成分、物理性质、环境条件等因素密切相关。
通过DSC实验,可以定量地反映煤的氧化反应程度和自燃倾向性,为煤的自燃倾向性鉴定提供了一种有效的方法。
(2)DSC实验中,加热速率和温度范围对实验结果有影响。
加热速率过快或温度范围设置不当可能导致煤样的氧化反应不完全或误判。
因此,在实验过程中需要合理设置加热速率和温度范围,以保证实验结果的准确性。
(3)不同地区、不同煤种的煤炭自燃倾向性存在差异。
通过DSC实验,可以比较不同煤样的自燃倾向性,为煤炭的安全储存和运输提供依据。
四、影响因素及改进措施1. 影响因素(1)煤的化学成分和物理性质:煤的化学成分和物理性质对自燃倾向性有重要影响。
不同变质程度煤二次氧化自燃的微观特性试验邓军;赵婧昱;张嬿妮;王彩萍【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2016(041)005【摘要】为探讨煤二次氧化特性,采用煤质分析、FTIR傅里叶红外光谱分析和程序升温实验分别对榆树井褐煤、黄陵烟煤和汝萁沟无烟煤的原始煤样及其氧化后(二次氧化)煤样进行微观自燃特性对比研究.结果表明:二次氧化煤样中C含量减小,0含量增大,水分减少;而比表面积与孔隙率增大,导致与氧发生反应的面积增大,致使氧化反应前期二次氧化过程中产生的CO浓度大于一次氧化.随着温度的升高,氧化反应后期煤分子中羟基、脂肪烃等活性官能团数量随之变化并大量消耗和再生,裂解产生C2H4气体,导致二次氧化过程中产生的CO浓度和C2H4浓度小于一次氧化.此外,二次氧化煤样特征温度点均提前于原始煤样,使得发生自燃的时间提前,说明二次氧化煤样氧化性强于原始煤样,更容易自然发火.【总页数】9页(P1164-1172)【作者】邓军;赵婧昱;张嬿妮;王彩萍【作者单位】西安科技大学西部矿山开采与灾害防治教育部重点实验室,陕西西安710054;西安科技大学能源学院,陕西西安710054;西安科技大学西部矿山开采与灾害防治教育部重点实验室,陕西西安710054;西安科技大学能源学院,陕西西安710054;西安科技大学西部矿山开采与灾害防治教育部重点实验室,陕西西安710054;西安科技大学能源学院,陕西西安710054;西安科技大学西部矿山开采与灾害防治教育部重点实验室,陕西西安710054;西安科技大学能源学院,陕西西安710054【正文语种】中文【中图分类】TD752.2【相关文献】1.低变质程度煤二次氧化自燃特性试验 [J], 邓军;赵婧昱;张嬿妮;王彩萍;王凯2.基于热重红外联用的煤二次氧化自燃特性研究 [J], 张辛亥;卢苗苗;白亚娥;秦政3.高地温对不同变质程度煤自燃微观结构影响试验研究 [J], 马冬娟; 唐一博4.水浸煤二次氧化自燃危险性实验研究 [J], 文虎;陆彦博;刘文永5.上榆泉煤矿采空区二次氧化煤体自燃特性试验研究 [J], 陈俊涛因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
基于温升速率的煤自燃倾向性测定方法张磊;秦岭;包军;陈剑;李小江【摘要】为了准确判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判定指数,I<200为强自燃倾向,200≤I≤400为中等自燃倾向,I>400为弱自燃倾向.%In order to judge the coal spontaneous combustion tendency under the real condition accurately,two kinds of lignite,two kinds of bituminous coal and two kinds of anthracite have been selected to research coal spon -taneous combustion characteristics by using the measurement device of coal spontaneous combustion.The field ex-perimental results showed that the lignite has the largest temperature oxidation heating rate in the low temperature slow oxidation phase and high temperature accelerated oxidation phase,while anthracite has the minimal.The igni-tion temperature of coal samples were determined using thermogravimetric analysis.The results indicated that lignite has the minimum ignition temperature,while anthracite has the highest ignition prehensive evalu-ation index of coal spontaneous combustion propensity is determined I<200 for strong spontaneous combustion tend-ency;200≤I≤400 for secondary spontaneous combustion tendency,and I>400 for weak spontaneous combustion tendency.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2017(017)030【总页数】4页(P186-189)【关键词】自燃倾向性;温升特性;着火温度;判定指数【作者】张磊;秦岭;包军;陈剑;李小江【作者单位】华电电力科学研究院,杭州310030;华电电力科学研究院,杭州310030;华电电力科学研究院,杭州310030;华电电力科学研究院,杭州310030;华电电力科学研究院,杭州310030【正文语种】中文【中图分类】TD75煤炭自燃是影响煤矿安全生产、煤炭存储最重要的灾害之一,寻求一种能准确、快速判定煤自燃倾向性的方法显得尤为重要。
【论文推荐】邓军课题组揭示风化煤高温氧化发展演化规律这是西安科技大学邓军教授课题组的最新成果。
创新点为:采用高温程序升温试验系统模拟了风化煤的高温氧化自燃过程,得到了从常温到650 ℃高温氧化过程中的宏观自燃特性及其表征参数,并应用指标气体的增长率分析法确定出风化煤高温氧化的特征温度点。
这项研究得到了国家自然科学基金、中国博士后科学基金、陕西省自然科学基金的资金支持。
在矿井实际生产中,广泛存在露头煤和浅埋煤层风化煤的开采,这些煤经过了风化作用,自燃特性已发生改变。
目前许多学者对煤低温氧化阶段(200 ℃以下)开展了大量研究。
但对高温(200~650 ℃)氧化条件下煤的自燃特性研究较少。
试验装置及条件采用XKGW-1型高温程序升温试验系统对采自准格尔大源柳林沟露天煤矿的风化煤进行测试。
煤样在空气中进行破碎并筛分出粒度0~0.9、0.9~3、3~5、5~7、7~10 mm的煤样各1 kg,并将这5种粒径的煤样按比例1∶1∶1∶1∶1均匀混合成混合煤样1 kg,其平均粒度为4.18 mm,试验所需煤样总计6 kg。
下图为高温程序升温试验装置。
试验过程首先用砂纸去除煤表面氧化层,再使用鄂式破碎机将新鲜煤样破碎,经过筛分、混合后制成试验所需煤样。
然后将煤样装进煤样罐,连接好进出气口,检测装置气密性,控制流入煤样罐的气体流量为120 mL/min,调试好仪器。
为了使出气口气体组分稳定,先通30 min空气,再开始升温。
煤温每升高20 ℃取一次气样,对产生的气体浓度进行分析。
试验煤样初始温度为33 ℃,30 min后试验煤样达到53 ℃,开始取气,进行色谱分析。
15 h以后,煤温达到650 ℃,终止试验。
试验结果风化煤在高温低氧浓度条件下仍能持续发生氧化反应,并放出大量的热量,来维持其自燃。
风化煤内含有的腐植酸会随着煤温的升高,逐渐发生热分解反应,从而导致氧化反应,产生的CO2、CH4、C2H4、C2H6浓度增加,且CH4、C2H4、C2H6浓度随煤温的变化规律相似,由于风化煤受到化学风化作用,使这3种气体在低温阶段的浓度都比较小,之后随着温度的升高而迅速增大。
煤自燃性测试技术及数值分析
文虎;徐精彩;葛岭梅;邓军
【期刊名称】《北京科技大学学报》
【年(卷),期】2001(023)006
【摘要】利用装煤量850 kg的XK型煤自然发火实验台,真实地模拟了煤的自燃过程.根据实验测定的温度场和气体浓度场变化,结合流体力学和传热学理论,推算出不同温度时煤氧复合的耗氧速度、放热强度,为煤自燃性的定量分析及自然发火预测提供理论依据.并根据煤自身的氧化放热性能及其所处的蓄热环境,应用热平衡法推导出煤自燃极限参数的计算方法,为煤自燃预测及防治提供了量化的理论判据.【总页数】3页(P499-501)
【作者】文虎;徐精彩;葛岭梅;邓军
【作者单位】西安科技学院,西安,710054;西安科技学院,西安,710054;西安科技学院,西安,710054;西安科技学院,西安,710054
【正文语种】中文
【中图分类】TD752.1
【相关文献】
1.煤的粒度与低温自燃性关系的研究 [J], 邓军;徐精彩
2.低渗透煤储层孔隙测试技术研究进展 [J], 吴金刚;陈同庆;毛俊睿
3.采空区浮煤粒度与自燃性关系的测试 [J], 徐精彩;邓军
4.不同煤层煤氧化自燃性实验分析 [J], 张嬿妮;张帆;邓军;王凯
5.煤中水分含量对煤的自燃性的影响 [J],
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煤自燃过程中耗氧速率与放热强度的时空变化规律
关欣杰;李晓龙;邓军
【期刊名称】《山西焦煤科技》
【年(卷),期】2024(48)3
【摘要】为研究煤自然发火过程不同区域的动态发展规律,使用大型煤自然发火模拟实验台测试松散煤体在恒风量条件下从常温至140℃的自燃氧化过程,分析了耗氧速率和放热强度在时间及空间上的变化规律。
结果表明:松散煤体自燃过程温度随煤体高度的变化在不同温度阶段趋势差异较大,高温点由煤体中上部位置向着进风侧方向移动;不同煤体高度耗氧速率与时间呈现指数增长,且耗氧速率和放热强度随着煤体高度的高温点的运移规律相吻合。
75℃前后煤体呈现缓慢和快速增长分阶段特性;松散煤体进风口的放热强度逐渐增强,温度超过75℃后,不同煤体高度的放热强度随时间增长逐渐增长。
【总页数】5页(P6-9)
【作者】关欣杰;李晓龙;邓军
【作者单位】陕西煤业化工技术研究院有限责任公司;渭南陕煤启辰科技有限公司;煤炭绿色安全高效开采国家地方联合工程研究中心;中煤科工集团西安研究院有限公司;西安科技大学安全科学与工程学院;陕西省煤矿水害防治技术重点实验室【正文语种】中文
【中图分类】TD752.2
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1.煤自燃过程中自由基变化规律特性研究
2.煤炭自燃过程中耗氧速率与温度耦合研究
3.活性污泥系统比耗氧速率在线检测与变化规律
4.煤自燃氧化特性测试系统的耗氧规律分析
5.烟煤持续耗氧过程中自由基变化规律研究
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