[發明專利]一種松散煤體氧化熱測試方法

無效

• 申請號: 201010501825.3
• 申請日: 2010-09-27
• 公開（公告）號: CN101984349A
• 公開（公告）日: 2011-03-09
• 發明（設計）人: 楊永良;李增華;高思源;劉震;楊啟軍
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01N25/22
• 分類號: G01N25/22
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 唐惠芬

技術領域

本發明涉及一種松散煤體氧化熱測試方法，尤其適用于對煤體自燃過程傳熱傳質規律進行研究，準確測試松散煤體自熱過程中的氧化熱測試。

背景技術

煤氧反應放熱是煤體能夠自熱升溫的主要熱源，而煤體氧化熱是描述其放熱性能的主要指標，只有準確測定煤體氧化熱，才能搞清煤的氧化放熱性能，進而準確預測預報煤體自燃，防止火災事故的發生。因而如何測定煤低溫氧化熱成為研究煤自燃特性的關鍵。

由于煤低溫氧化過程非常緩慢，所釋放出的熱量也非常小，尤其在30～70℃溫度段用一般的實驗方法很難準確測量出煤的氧化放熱量。國內外關于煤體氧化熱的測試方法主要有熱平衡法、鍵能估算法、絕熱量熱計或微量量熱計直接測試法、差示掃描量熱法及參比氧化法等。目前的大型實驗臺測試法測試結果較為準確，但具有實驗周期長，不適合大批量煤樣測試的需求；化學鍵能估算法是在推導煤自燃反應過程基礎上進行的，但煤自燃過程受較多因素影響，煤氧復合的吸附及反應過程的描述較為困難，難以保證其準確性，利用化學鍵能估算法測試氧化放熱強度勢必會產生一定誤差；微量量熱計直接測試法在國內煤炭行業還未進行應用，且該方法對儀器的要求較高；而差示掃描量熱法不能準確測試50℃以下的氧化放熱量，且僅針對10mg左右的小試樣進行測試，不能反應煤體氧化的實際情況。因此，很多學者在計算過程中直接引用了煤體氧化熱的經驗數值。故需進一步探討煤低溫階段氧化熱的實驗測量方法。

煤自燃是由于煤氧復合作用并放出熱量而引起的，取決于煤的供氧情況、氧化放熱特性及散熱狀況。當煤體放熱速率大于散熱速率時，煤體內部積聚的熱量使煤體溫度升高，最終導致煤體自燃。影響這一過程的關鍵參數有：煤氧化熱力學參數(氧化熱)、煤體的熱物性參數(導熱系數、氧氣擴散系數及滲透系數)及煤氧化動力學參數(活化能及耗氧速度)。要準確測試煤體氧化熱，必須在分析松散煤體氧化熱與煤自燃特性參數之間的耦合關系、煤自燃過程傳熱、傳質規律的基礎上，根據多孔介質傳熱學理論，建立松散煤體氧化熱的理論測試方法。

發明內容

技術問題：本發明的目的是提供一種方法簡單易行，能夠在較短時間內準確測試松散煤體氧化熱，滿足大批試樣測試需求松散煤體氧化熱測試方法。

技術方案：本發明的松散煤體氧化熱測試方法如下：

(1)將新鮮煤樣進行破碎，并篩分為不同粒度范圍的煤樣；

(2)在絕熱柱狀反應容器中沿軸心線位置布置熱線，并在垂直熱線的同一平面上按距熱線約1cm、2cm、3cm處各布置一排溫度測點和氣樣測點，熱線的軸向至少有三排溫度測點和氣樣測點；

(3)選取篩分好的一種粒度范圍的煤樣稱重后裝入絕熱柱狀反應容器內，開啟供風控制系統，連續向煤體內通入氮氣直至煤體完全處于氮氣環境下，封閉絕熱柱狀反應容器；

(4)開啟絕熱柱狀反應容器中沿軸線位置布置的熱線加熱源，以恒定功率給煤體加熱，當煤體溫度達到預定值后關閉電源，在煤體處于自然降溫條件下，對布設的溫度測點連續采集溫度，直至煤樣溫度降至環境溫度；

(5)建立導熱系數計算模型：