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煤自燃机理及研究方法煤『I燃証自然界存在的…种客观现象’我［3大约的75%的开采煤址狂也『」然发火危险。
据有栄缆计、煤自燃造成的火灾占煤常火灾总数的96.5%左右,每年燈成的经济#1先超过50亿朮卩汽随着厚煤层和特厚煤层髙产髙效放灰煤开采技术的摧广应用，煤层白燃将故呈现上升笛趋對：，煤n燃匹豆彩晌煤矿安全主产. 给煤炭生产企业谡戍巨人经济损失.绪井下丁人的生命安仝造成极大威胁，给人类淞叹牛行的环境逍成阿亜污染.wtt,开展防灭火理论和技术研究，炖减少媒哄「业统济损先，提高人们居住环境*宅活质戢以及保障国民经济的健世发展都具有十分寧罢的现实意义和理枪意义.木课题开展的化学阻化剂抑制煤氣化的实验研究，粹在提岀化学阻化剂抑制煤瓠化的物逼化学机埋，为以后正确认识阻化刑的作用规补匸（找高效、绿色的煤氧化抑制列，制定煤F1燃的防治描施提供理论依据。
研究化学m比刑对煤氧化的抑制机理*首先也换对冇x煤n燃氣化的化学动力学机理和动力学模里研究现状有所了解。
从检索到的国内外研究诜料來?h关『煤tli^Yi化的动力学理论研穽己右大匾报道.就其研究深麼來说.U经从宏观謀入乳檄观•从煤給构中活性犢閒（官能闭）的变化，研究其械化机饉以&直化烷生、发展规祎，井根据实验站果对只进存氧化动力学模拟研究。
就研究内容和方法來说，主嘤包扌屆（1）煤自燃过程的热特性硏究徐跃年回对煤的热分解过程UttfT热重实验硏究.探讨了煤种、煤样料度对煤热分解的影响，并进行了煤热廿解应宦的动力学研究.确宦了反应的动力学方E.采用n编程序ii 算了热分解功力学方程聲敌.舒新前岡对焦坪煤、灵武煤、神府煤的氧化n燃过程进打了热重分析研究，得到煤戦化过程的黑特性变化曲线’认为煤门燃灿•个分阶段敏化取魚过趨：辿过硏丸DAT和TG曲线.得到煤氣化过程中的車最变化多数和恃征温度点，通过分析对比得到了不同煤的氧化I I燃视律及煤门燃程质的差并性。
昊强，陈文胜⑴利川热分析仪通过热分析模拟实验，得到了煤的自然发火过稈的实质.H卩煤门燃是个煤riciu化加速的过稈・煤的氧化速度过快.鐵化产生的热吊來不及向外界扩赦.从而导致了煤的门燃：通过非定温热币分析和微分热車分析手段，探讨了兴安、南山、人陆、兴山4种煤样然发火机埋，然后利用Arrhenius方程分析/ 4种煤样的动力学参数,计算了4种煤氧化的活化能,结合煤自燃倾向性得出自燃倾向性高,活化能低,越容易自燃。
煤炭的燃烧过程一、煤碳的燃烧过程煤从进入炉膛到燃烧完毕，一般经历四个阶段：水分蒸发阶段，当温度达到105℃左右时，水分全部被蒸发；挥发物着火阶段，煤不断吸收热量后，温度继续上升，挥发物随之析出，当温度达到着火点时，挥发物开始燃烧。
挥发物燃烧速度快，一般只占煤整个燃烧时间的1/10左右；焦碳燃烧阶段，煤中的挥发物着火燃烧后，余下的碳和灰组成的固体物便是焦碳。
此时焦碳温度上升很快，固定碳剧烈燃烧，放出大量的热量，煤的燃烧速度和燃烬程度主要取决于这个阶段；燃烬阶段，这个阶段使灰渣中的焦碳尽量烧完，以降低不完全燃烧热损失，提高效率。
良好燃烧必须具备三个条件：1、温度。
温度越高，化学反应速度快，燃烧就愈快。
层燃炉温度通常在1100~1300℃。
2、空气。
空气冲刷碳表面的速度愈快，碳和氧接触越好，燃烧就愈快。
3、时间。
要使煤在炉膛内有足够的燃烧时间。
碳燃烧时在其周围包上一层灰壳，碳燃烧形成的一氧化碳和二氧化碳往往透过灰壳向外四周扩散运动，其中一氧化碳遇到氧后又继续燃烧形成二氧化碳。
也就是说，碳粒燃烧时，灰壳外包围着一氧化碳和二氧化碳两层气体，空气中的氧必须穿过外壳才能与碳接触。
因此，加大送风，增加空气冲刷碳粒的速度，就容易把外包层的气体带走；同时加强机械拨动，就可破坏灰壳，促使氧气与碳直接接触，加快燃烧速度。
如果氧气不充足，搅动不够，煤就烧不透，造成灰渣中有许多未参与燃烧的碳核，另外还会使一部分一氧化碳在炉膛中没有燃烧就随烟气排出。
对于大块煤，必须有较长的燃烧时间，停留时间过短，燃烧不完全。
因此，实际运行中，一般采取供给充足的氧气，采用炉拱和二次风来加强扰动，提高燃烧温度，炉膛容积不宜过小等措施保证煤充分燃烧。
二、链条炉排的燃烧特点链条炉排着火条件较差，主要依靠炉膛火焰和炉拱的辐射热。
煤的上面先着火，然后逐步向下燃烧，在炉排上就出现了明显的分层区域，如图共分五个区。
燃料在新燃烧区1中预热干燥，在炉排上占有相当长的区域。
煤的自燃发展过程煤炭自燃一般是指：煤在常温环境下会与空气中的氧气通过物理吸附、化学吸附和氧化反应而产生微小热量，且在一定条件下氧化产热速率大于向环境的散热速率，产生热量积聚使得煤体温度缓慢而持续地上升，当达到煤的临界自热温度后，氧化升温速率加快，最后达到煤的着火点温度而燃烧起来，这样的现象和过程就是煤的自燃（或称之为煤的自然发火、煤矿的自燃火灾）。
根据现有的研究成果，认为煤炭的氧化和自燃是基链反应，一般将煤炭自燃过程大体分为3个阶段：即低温氧化阶段、自热阶段、燃烧阶段。
（1）低温氧化阶段煤在低温情况下与空气接触时，吸附空气中的氧（O2）而生成不稳定的氧化物羟基（—OH）与羧基（—COOH），并放出少量的热。
这一阶段既观测不到煤体温度的变化，也体验不到周围环境温度的上升，煤的氧化进程平稳而缓慢，是一个十分隐蔽的氧化过程，但煤的质量有所增加，其增加质量相当于所吸附氧的质量，化学性质变得活泼，着火点温度降低，很难发现其外部特征，故称为潜伏期或准备期。
由于煤的自燃需要热量的聚积，在该阶段因环境起始温度低，煤的氧化速度慢，产生的热量较小，因此需要一个较长的蓄热过程，它的长短取决于煤的自燃倾向性的强弱和外部条件。
（2）自热阶段经过低温氧化阶段之后，煤的氧化速度加快，发热量急剧增加。
如果热量来不及散失和导出，就会使煤的自热加速，不稳定的氧化物分解成水（H2O）、二氧化碳（CO2）、一氧化碳（CO）。
氧化产生的热量使煤温继续升高。
据硏究，煤的温度毎升高10℃，氧化速度就增加2~3倍，当超过自热的临界温度（60~80℃），煤温上升速度急剧加快，氧化进程加速，开始出现煤的干馏，生成芳香族的碳氢化合物（C x H y）、氢（H2）、一氧化碳（CO）等可燃性气体。
这时的特征是：空气中的氧含量减少，一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）含量增加，煤中的水分被蒸发，空气的温度升高并出现雾气，支架及巷道壁上有水珠，这就是煤的自热期（3）燃烧阶段如果煤的自热温度继续升高，当温度达到着火点温度（300~500℃）时，就会发生燃烧现象。
煤的燃烧过程及燃烧条件------------------------------------------作者xxxx------------------------------------------日期xxxx煤的燃烧过程及燃烧条件煤的燃烧是复杂的物理化学过程,煤进入炉内,收到高温烟气的加热,温度逐渐升高,在此期间经历干燥、干馏、挥发分着火燃烧、焦炭燃烧、焦炭燃尽等各个阶段.1、干燥：煤被加热时，首先是水分不断蒸发,煤被干燥，显然,煤中水分多，干燥多消耗的热量也多,时间也长。
2、干馏:煤被干燥后,继续被加热,达到一定温度就开始析出挥发分,同时生成焦炭，即是煤的干馏过程,每种挥发分越多,开始析出挥发分的温度越低，加热的温度越高,时间越长，析出的挥发分越多,因此，测定挥发分时规定了加热的温度和时间。
挥发分多，其中碳氢化合物也越多，重碳氢化合物在高温、缺氧的条件下,会进行热分解，形成微笑的碳粒，称为炭黑。
由于碳粒很小很轻，在炉内不易烧掉而随烟排走,形成黑烟,为了使燃烧充分,不冒黑烟，必须保证挥发分燃烧所需足够高的温度和充足的空气,例如加装二次风。
只有当挥发分达一定浓度,而且到一定温度时，才能着火燃烧，干馏阶段为燃烧前的准备阶段。
煤在燃烧的准备阶段中,非但不放热而且要吸收热量，所以必须组织好热量供应,其热源来自炉膛火焰或高温烟气、炽热的炉墙和炉拱等.热量供应情况就决定了准备阶段的时间长短。
3、挥发分着火燃烧:煤继续被加热，挥发分不断析出，而且温度也随之提高，挥发分中可燃物质与氧气的化学反应也在逐渐加快,当挥发分达到一定温度和浓度时，化学反应速度急速加快，着火燃烧，形成明亮的黄色火焰,这里，挥发分要加热到一定的温度时个重要条件.不同的煤的挥发分着火温度时不一样的，通常我们将挥发分着火温度看成煤的着火温度，挥发分燃烧时放出热量,将焦炭加热到赤红程度(已达到能够着火的温度），但是焦炭并不会立刻燃烧，因为挥发分包围了焦炭，挥发分首先遇氧将氧耗掉了,氧气不能扩散到焦炭的表面，焦炭只能被加热而不能燃烧。
煤炭的燃烧及燃烧产物煤炭作为一种主要的化石燃料，在我国的能源结构中占据着举足轻重的位置。
无论是工业、交通还是居民生活，都离不开煤炭的供应。
然而，煤炭的燃烧带来了许多环境问题，如二氧化碳排放、大气污染等。
因此，在煤炭的利用过程中，理解煤炭的燃烧过程及燃烧产物的特性，有助于制定出更加环保、可持续的能源政策并控制污染的害处。
一、煤炭的燃烧过程煤炭的燃烧可分为三个阶段：热解、氧化和燃烧后反应。
其中，热解是指煤炭在缺氧情况下被加热而分解成气体和固体产物的过程。
氧化即为煤炭与氧气反应并在此过程中吸热。
最后阶段为燃烧后反应，煤炭燃烧完毕后剩余的残留物与氧气继续反应。
热解阶段的主要反应会得到一些有害物质，如一氧化碳和苯等，这些产物对人体有害，同时也是大气污染的主要来源。
氧化阶段中，氧气与可燃物质反应放出热量。
这个过程相当于火焰，包括了氧化剂与可燃物质的反应，已经热反应（极佳的烟雾状），不同种类的煤炭会产生不同颜色的火焰。
在煤炭燃烧后反应阶段，会发生比较复杂的反应，产生一系列的二次污染。
二、煤炭燃烧产物的特性二氧化碳是煤炭燃烧产物中排放量最大的，其影响不仅在于排放一定量的大气污染物，同时还会影响全球气候变化。
一氧化碳的排放量相对较少，但危害较大，会使人体产生死亡或失去工作能力。
二氧化硫和氮氧化物则是导致酸雨和疾病的主要原因，对于环境质量和人类健康都有着非常重要的影响。
煤炭燃烧后会残留固体：灰渣，这也是固体废弃物的一种。
找到处理这些固体废弃物的途径也是十分重要的问题之一。
但是，近年来随着技术的发展，废渣的处理、气化等技术成为了主流趋势。
三、如何降低煤炭燃烧带来的污染由于煤炭在我国能源体系中所占比重巨大且其燃烧所产生的排放物对大气环境及人类健康乃至全球气候带来的危害，使之成为一个急需解决的难题。
为了降低煤炭燃烧带来的污染，可以循环经济的方式减少排放或是通过煤气化技术等方式实现无排放或排放极少的燃烧方式。
目前，一些创新技术也在积极寻求解决煤炭燃烧所带来的环境问题，比如，对煤炭的燃烧过程进行优化掌控，使用物理、化学或生物技术处理废渣等等。
第二章煤的自燃及其特性煤自燃是煤矿生产中的主要自然灾害之一。
自十七世纪以来，人们就开始对煤的自燃现象进行研究，提出了解释煤自燃的多种假说，但由于煤的化学结构非常复杂，人们至今还不能完全阐述清楚煤的自燃机理。
尽管如此，人们仍在对煤的自燃机理孜孜探求。
近些年来通过对煤自燃的宏观特性（氧化产热量、产物和耗氧量）与煤自燃过程中微观结构（官能团、自由基）的变化特征的深入研究，对煤自燃的认识不断深入。
本章将较全面地介绍煤炭自燃研究方面的新进展，较深入地对煤自燃过程及影响因素进行分析，较系统地阐述煤在低温氧化过程中的自燃特性和煤自燃倾向性、自然发火期等的测试与确定方法。
第一节煤的基础特性煤的自燃特性是由其基础特性决定的。
在对煤的自燃特性进行研究之前，有必要了解一下煤的形成、分类、组成特点、热物理性质和表面特性等相关知识。
一、煤的形成及分类煤是由植物形成的。
根据成煤植物种类的不同，煤主要可分为两大类[1]，即腐殖煤和腐泥煤。
由高等植物形成的煤称为腐殖煤，它分布最广，储量最大；由低等植物和少量浮游生物形成的煤称为腐泥煤。
通常所讲的煤，就是指腐殖煤。
由高等植物转化为腐植煤要经历复杂而漫长的过程，一般需要几千万年到几亿年的时间。
转化次序是：植物、泥炭、褐煤、烟煤、无烟煤。
整个成煤作用可划分为几个阶段：植物向泥炭转化作用过程，泥炭向褐煤的转化为成岩作用过程，褐煤向烟煤、无烟煤的转化成为变质作用过程，成岩作用和变质作用又合称为煤化作用过程。
中国煤炭分类[2]，首先按煤的干燥无灰基挥发分>37%、>10％、≤10%，将所有煤分为褐煤、烟煤和无烟煤。
然后烟煤又按挥发分>10%~20%、>20%~28%、＞28%~37%和>37%的四个阶段分为低、中、中高及高挥发分烟煤，同时还根据表征烟煤煤化程度的参数（粘结指数、胶质层最大厚度或奥亚膨胀度），将烟煤划分为长焰煤、不粘煤、弱粘煤、1/2中粘煤、气煤、气肥煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫瘦煤和贫煤。
