[發(fā)明專利]為預(yù)防煤礦火災(zāi)提供數(shù)據(jù)的不同阻化劑阻化效果分析方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610446474.8
• 申請日: 2016-06-21
• 公開（公告）號: CN106950251A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董憲偉;艾晴雪;朱令起;王福生;張艷芳;宋艷嬌;趙悅紅;李森;侯欣然;許慎;曹聰聰;徐國宇
• 申請（專利權(quán)）人: 華北理工大學
• 主分類號: G01N25/22
• 分類號: G01N25/22
• 代理公司: 唐山永和專利商標事務(wù)所13103
• 代理人: 王永紅

1.一種為預(yù)防煤礦火災(zāi)提供數(shù)據(jù)的不同阻化劑阻化效果分析方法，其特征在于，該方法通過對阻化煤樣進行著火點溫度之前的煤炭氧化熱動力學實驗，計算此階段的煤燃燒反應(yīng)活化能，根據(jù)活化能數(shù)值大小比較不同阻化劑的阻化效果，包括以下步驟：①建立活化能的氧化動力方程；②方程求解；③最概然機理函數(shù)的確定；④活化能指標數(shù)值計算，比較分析不同阻化劑阻化效果；

(1)活化能的氧化動力方程建立為：

定溫條件下：

$\frac{d\mathrm{\α}}{dT}={\mathrm{Ae}}^{-E/RT}f\left(\mathrm{\α}\right)$

非定溫條件：

$\frac{d\mathrm{\α}}{dT}=\frac{A}{\mathrm{\β}}{e}^{-E/RT}f\left(\mathrm{\α}\right)$

其中：A—指前因子，β是實驗過程中恒定的加熱速率(K·min^-1)，e—活化能(KJ/mol^-1),R—普適氣體常數(shù)，f(α)即是微分形式下的氧化動力學機理函數(shù)；

(2)方程求解；根據(jù)已建立的動力學方程，求出煤樣在氧化過程中不同階段的活化能E，通過計算分析得到Coats-Redfern方程，在特定條件下，Coats-Redfern方程寫成其中，是分解過程中煤樣質(zhì)量的轉(zhuǎn)化率，其中W₀是煤樣初始重量，W是T(t)時刻的重量，W_∞是反應(yīng)終了時重量，當W_∞＝0時物質(zhì)完全分解；

(3)最概然機理函數(shù)的確定：

機理函數(shù)一方面表征煤的熱解過程某一階段所屬反應(yīng)類型，另一方面通過機理函數(shù)能夠求出反應(yīng)各階段的活化能，選取多個熱解動力學方程進行運算，對熱解動力學方程進行微分和積分處理，得到動力學曲線，求得最概然機理函數(shù)，當曲線的相關(guān)性系數(shù)R>0.98時，這一機理函數(shù)為最佳；

(4)添加阻化劑后煤樣活化能對比

煤樣在受熱分解階段活化能比吸氧增重階段增加一倍，在初期的吸氧增重階段，添加次磷酸鋁煤樣活化能增加9.82KJ/mol^-1，添加次磷酸鈉煤樣活化能增加6.72KJ/mol^-1，次磷酸鋁效果好于次磷酸鈉。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的為預(yù)防煤礦火災(zāi)提供數(shù)據(jù)的不同阻化劑阻化效果分析方法，其特征在于，煤的整個熱解過程分為兩段，前段為初期的吸附增重階段，后段為氧化失重階段。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的為預(yù)防煤礦火災(zāi)提供數(shù)據(jù)的不同阻化劑阻化效果分析方法，其特征在于，煤樣的反應(yīng)過程不同相應(yīng)的動力學機理函數(shù)也不同，利用處理后的數(shù)據(jù)作圖并進行線性擬合，得到不同反應(yīng)機制下的線性相關(guān)性系數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的為預(yù)防煤礦火災(zāi)提供數(shù)據(jù)的不同阻化劑阻化效果分析方法，其特征在于，煤樣的前段吸附增重階段符合一級化學反應(yīng)，后段氧化熱分解階段符合二級動力學模型。