[發(fā)明專利]一種煤田火區(qū)治理的復(fù)燃預(yù)判測試方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201810722022.7 | 申請日： | 2018-07-04 |
| 公開（公告）號： | CN108896430A | 公開（公告）日： | 2018-11-27 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 辛海會;馬李洋;康文杰;戚緒堯;沈云鴿;竇國蘭;王德明 | 申請（專利權(quán)）人： | 中國礦業(yè)大學(xué) |
| 主分類號： | G01N5/04 | 分類號： | G01N5/04;G01N21/359;G01N21/3563 |
| 代理公司： | 北京科億知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350 | 代理人： | 湯東鳳 |
| 地址： | 221116 江蘇省徐*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 煤田 火區(qū) 復(fù)燃 治理 預(yù)判 煤燃燒 氧氣 傅里葉變換紅外光譜儀 氧氣濃度條件 測試 程序升溫 復(fù)燃能力 濃度狀態(tài) 燃燒特性 燃燒狀態(tài) 實驗數(shù)據(jù) 同等條件 殘余煤 殘余物 分析儀 溫度點 煤樣 破碎 三維 強弱 篩選 燃燒 引入 應(yīng)用 分析 | ||
本發(fā)明涉及一種煤田火區(qū)治理的復(fù)燃預(yù)判測試方法，根據(jù)煤田火區(qū)治理后煤火的環(huán)境條件，引入了在不同氧氣濃度下，煤在不同溫度點停止燃燒時殘余物的可燃組分指標以表征煤田火區(qū)治理的復(fù)燃特性。在具體操作時，首先利用熱重分析儀將破碎篩選的煤樣進行不同氧氣濃度狀態(tài)下的程序升溫燃燒特性分析，而后通過傅里葉變換紅外光譜儀獲得同等條件下煤燃燒過程的原位紅外三維譜圖，基于以上實驗數(shù)據(jù)計算出復(fù)燃指標，用以表征不同溫度和氧氣濃度條件下煤燃燒停止時殘余煤結(jié)構(gòu)的復(fù)燃性強弱，即能夠預(yù)判不同燃燒狀態(tài)煤田火區(qū)治理后的復(fù)燃能力大小，指導(dǎo)煤田火區(qū)治理防復(fù)燃工作的開展，可廣泛應(yīng)用于煤田火區(qū)治理技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及煤田火區(qū)治理技術(shù)領(lǐng)域，適用于在煤田火區(qū)治理時，判別不同燃燒條件下火區(qū)煤燃燒剩余結(jié)構(gòu)的復(fù)燃可能性大小，具體是指一種煤田火區(qū)治理的復(fù)燃預(yù)判測試方法。
背景技術(shù)
我國煤田火災(zāi)十分嚴重，煤田發(fā)火后沿著煤層逐步發(fā)展成對煤炭資源和周圍環(huán)境造成較大危害的大面積煤燃燒現(xiàn)象，也稱地下煤火或煤火。在煤田火災(zāi)實際發(fā)生的過程中，受供風(fēng)條件的限制，地下煤層多處于高溫陰燃狀態(tài)，即同時發(fā)生煤及煤焦結(jié)構(gòu)氧化和熱解的競相作用，其殘余結(jié)構(gòu)組分隨氧濃度和溫度的改變處于動態(tài)變化之中。
熱分析是目前研究煤熱解及燃燒特性最常用的測試技術(shù)，主要包括熱重分析、差熱分析和差熱掃描。熱分析技術(shù)由于具有數(shù)據(jù)精確采集、多反應(yīng)條件控制和人實驗可重復(fù)性等特點，使其在煤這種復(fù)雜非均質(zhì)結(jié)構(gòu)的升溫?zé)峤饧叭紵匦詼y試方面具有很好的應(yīng)用性。前人為了有效評定煤熱解過程中半焦的再燃特性，基于半焦中殘余揮發(fā)份含量建立了半焦熱解度指標。然而，相比煤熱解半焦的再燃特性指標，煤燃燒過程中涵蓋的反應(yīng)過程更復(fù)雜，不僅包括結(jié)構(gòu)熱解，還涉及結(jié)構(gòu)氧化，隨燃燒環(huán)境中氧濃度和溫度的變化，兩條反應(yīng)路徑在不同燃燒階段的競相比例也不斷演變，造成殘余結(jié)構(gòu)及其復(fù)燃特性的改變。
目前對于不同溫度、氧氣濃度條件下煤燃燒停止時剩余煤結(jié)構(gòu)的復(fù)燃性強弱問題，以及對不同燃燒狀態(tài)煤田火區(qū)治理后的復(fù)燃能力大小的預(yù)判，還沒有相關(guān)研究問世。
發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：一種煤田火區(qū)治理的復(fù)燃預(yù)判測試方法，包括以下步驟：
(1)在真空條件下取煤田火區(qū)原生煤塊的中心部分進行破碎，篩分出顆粒粒徑為0.053～0.075mm之間的煤粉，而后在110℃下的真空干燥箱中干燥至恒重，得到干燥基煤樣；
(2)取步驟(1)中重量為M0的干燥基煤樣置于熱分析儀氧化鋁坩堝中，并在氮氣吹掃下，以2℃/min的溫升率由25℃升至1000℃后恒溫加熱，直至煤樣熱解至恒重，記恒重時樣品重量為M+coal，得到干燥基煤樣揮發(fā)分含量Avcoal＝(M0-M+coal)/M0；
(3)將步驟(2)中的氮氣吹掃切換為干空氣吹掃，保持1000℃恒溫，使剩余物燃燒至恒重，記恒重時樣品重量為Mdcoal，得到干燥基煤樣灰分含量Adcoal＝Mdcoal/M0，以及得到干燥基煤樣固定碳重量MFccoal＝M+coal-Mdcoal；
(4)取步驟(1)中重量為M0的干燥基煤樣置于熱分析儀氧化鋁坩堝中，以2℃/min的溫升率由25℃起升溫，并在氧氣濃度為CO2的氧氣-氮氣混合氣體吹掃下燃燒至恒重，記恒重時樣品重量為Mdchar，得到在不同溫度下干燥基煤樣燃燒剩余物結(jié)構(gòu)重量MTchar及相應(yīng)的煤焦灰分含量Adchar＝Mdchar/MTchar；
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