氧浓度影响含硫无烟煤自燃特性参数试验研究

作者：周西华; 姜延航; 白刚; 李东芳; 郝慧颖

来源：煤炭科学技术, 2022, 1-12.

DOI：10.13199/j.cnki.cst.2021-1396

• 氧气浓度
• 煤自燃
• 耗氧速率
• 放热强度
• 活化能

为研究不同氧浓度对含硫煤低温氧化自燃的影响，选取山西石港煤业有限责任公司14号和15号煤层煤样作为试验样品，开展不同氧浓度下管式炉程序升温试验。14号和15号煤样的氧浓度分别为21%、12.2%和12.1%、10.2%和10.1%、7.1%和7.2%、5.0%和5.1%、2.9%和2.8%，共6个组别，并联用气相色谱仪分析气体成分。研究了不同氧浓度下14号煤样与15号煤样在低温氧化阶段CO气体与特征温度变化规律。通过计算不同氧浓度、不同温度时刻的耗氧速率和放热强度，分析了耗氧速率、放热强度与温度之间的对应关系，并对氧浓度为21%时14号煤样与15号煤样耗氧速率和放热强度进行拟合。计算出不同氧浓度下14号煤样与15号煤样低温氧化表观活化能，分析了氧浓度与表观活化能之间的关系，根据煤自燃临界温度及表观活化能变化特性得出了14号煤样与15号煤样的自燃临界氧浓度值。结果表明：在试验测试范围内（氧浓度2.8%～21%，温度30℃～300℃），提高氧浓度有助于14号煤样与15号煤样氧化发展，降低氧浓度则抑制其发展，14号煤样的自燃倾向性大于15号煤样，14号和15号煤层自燃临界氧浓度分别为5.0%和7.2%；氧浓度恒定时，CO释放量、耗氧速率及放热强度均随温度升高而增大，符合指数函数变化规律，同一组别的14号煤样各温度点的CO释放量、耗氧速率及放热强度均大于15号煤样，表观活化能和自燃临界温度则小于15号煤样；温度恒定时，随着氧浓度的降低，CO释放量、耗氧速率及放热强度减小，表观活化能和自燃临界温度增大；耗氧速率、放热强度随温度变化的拟合曲线及自燃临界氧浓度值可为采空区煤自燃特性数值模拟及自燃危险区域划分提供重要参量。

• 单位
  辽宁工程技术大学