基于耗氧量的煤低溫氧化反應(yīng)活化能研究

1、基于耗氧量的煤低溫氧化反應(yīng)活化能研究基于耗氧量的煤低溫氧化反應(yīng)活化能研究尹曉丹12，王德明12，仲曉星12（1.煤炭資源與安全開(kāi)采國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇徐州2210082.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)安全工程學(xué)院，江蘇徐州221008）摘要：摘要：煤的低溫氧化是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，在不同的溫度階段存在不同的反應(yīng)過(guò)程?；罨苁茄芯棵旱蜏匮趸囊粋€(gè)重要的動(dòng)力學(xué)參數(shù)。本文利用煤氧化過(guò)程中耗氧量求解煤低溫氧化的表觀活化能。通過(guò)程序升溫實(shí)驗(yàn)測(cè)定了兩種不同煤樣的耗氧

2、量隨溫度的變化關(guān)系，然后根據(jù)阿倫尼烏斯方程經(jīng)線(xiàn)形處理發(fā)現(xiàn)煤在不同氧化階段的活化能存在差異。煤氧剛接觸時(shí)，主要發(fā)生物理吸附且吸附過(guò)程迅速導(dǎo)致活化能較??；隨著溫度升高，化學(xué)過(guò)程占據(jù)主導(dǎo)，活化能變大。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：煤；低溫氧化；耗氧量；活化能中圖分類(lèi)號(hào)中圖分類(lèi)號(hào)：TD752文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ATheresearchonactivationenergyofcoaloxidationatlowtemperaturebasedonoxygenc

3、onsumptionYINXiaoDan12WANGDeMing12ZHONGXiaoXing12(1.StateKeyLabatyofCoalResourceMineSafetyXuzhouJiangsu2210082.SchoolofsafetyengineeringChinaUniversityofMining&TechnologyXuzhouJiangsu221008)Abstract:Thelowtemperatureoxid

4、ationofcoalisaverycomplicatedprocess.Therearedifferentreactionsatdifferenttemperature.Activationenergyisanimptantkiicparametertostudythelowtemperatureoxidationofcoal.Inthispapertheapparentactivationenergywascalculatedbas

5、edonoxygenconsumptionduringtheprocessofcoaloxidationatlowtemperature.Therelationshipsbetweenoxygenconsumptiontemperatureoftwodifferentkindsofcoalwereobtainedbytemperatureprogrammedexperiments.thenaccdingtoArrheniusequati

6、onactivationenergyisdifferentatdifferentstagesofcoaloxidationbythelinearhling.Oxygennewtocoalthedominantphysicalabsptionquickadsptionprocessleadtosmalleractivationenergy.Asthetemperatureincreasesthechemicaladsptionenhanc

7、estheactivationenergyrises.Keywds:coallowtemperatureoxidationoxygenconsumptionapparentactivationenergy煤的低溫氧化是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，在不同的溫度階段存在不同的反應(yīng)過(guò)程。常溫基金資助基金資助：國(guó)家自然科學(xué)基金（50674088），專(zhuān)項(xiàng)基金項(xiàng)目（50927403），江蘇省創(chuàng)新攀登計(jì)劃（BK2009004）作者簡(jiǎn)介作者簡(jiǎn)介：尹曉丹（198

8、7），女，江蘇省溧水人，碩士研究生，從事礦井通風(fēng)及防滅火方面的研究。emailemail:xiaodanyin1987@TelTel:13852087303c為煤氧化過(guò)程中O2濃度，%。將（2）式代入（3）式，得：（4）dcVRTEAcSdxgO?????)exp(2將（4）式積分可得，（5）dcCdxRTEVSoutincCOLg??????21)exp(0式中，L為煤樣罐的長(zhǎng)度，m；cin為進(jìn)氣口氧氣濃度，為20.96%。（6）??

9、RTEAVVCCgoutin???exp)ln(式中，V為煤樣罐的體積，m3。將（6）式兩邊取自然對(duì)數(shù)可得，（7）????????????????????goutinVVATRECCln1)ln(ln從式（7）可以看出，ln(ln(cincout))與1T呈線(xiàn)性關(guān)系，直線(xiàn)斜率的變化即可表示活化能的變化。2煤程序升溫氧化實(shí)驗(yàn)2.1實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)采用中國(guó)礦業(yè)大學(xué)安全實(shí)驗(yàn)室研制的煤低溫氧化模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由預(yù)熱氣路系統(tǒng)、傳熱煤樣罐、程序控溫

10、箱、氣體采集及分析系統(tǒng)、多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。預(yù)熱氣路系統(tǒng)可以向煤樣罐提供經(jīng)過(guò)預(yù)熱干空氣；程序控溫箱為不銹鋼內(nèi)膽，外加石棉保溫層，能夠?qū)崿F(xiàn)恒溫、跟蹤升溫或者程序升溫；煤樣罐為圓柱型純銅材質(zhì)，內(nèi)置鉑絲溫度探頭。測(cè)試時(shí)煤樣罐放置在可程序升溫的恒溫箱中，干燥空氣從煤樣罐底部進(jìn)入，在出口處對(duì)氧化產(chǎn)物的成份和濃度進(jìn)行收集分析。三通煤樣罐隔熱層程序控溫箱PC機(jī)氣體預(yù)熱銅管加熱器風(fēng)扇流量傳感器氣阻壓力表穩(wěn)流閥穩(wěn)壓閥減壓閥氮?dú)馄扛煽諝馄靠刂破骷帮@示鍵盤(pán)

11、進(jìn)氣管出氣管采集數(shù)據(jù)氣相色譜分析儀溫度探頭圖1煤低溫氧化模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)示意圖Fig.1Systemofsimulatingspontaneouscombustionofcoal2.2實(shí)驗(yàn)過(guò)程選取北楊貧煤、前嶺無(wú)煙煤為測(cè)試煤樣。實(shí)驗(yàn)時(shí)破碎篩分出粒徑為0.18～0.38mm的煤樣為測(cè)試樣。將50g測(cè)試樣置于煤樣罐中，干空流量選取100mls，控溫箱以0.8℃min溫升速率程序升溫，煤溫在30℃至100℃之間每隔5℃檢測(cè)一次煤樣罐出口O2濃度。