煤堆自燃趨勢的評估與預(yù)報(bào)方法研究.pdf

1、為研究露天煤堆自燃趨勢，建立了基于多孔介質(zhì)傳熱傳質(zhì)及燃燒理論的煤堆自燃進(jìn)程的數(shù)學(xué)模型。把煤的自燃看成是當(dāng)量的熱傳導(dǎo)和質(zhì)擴(kuò)散過程。以帶內(nèi)熱源的非穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)方程來描述煤堆的溫度場變化，以帶質(zhì)量源項(xiàng)的擴(kuò)散方程來模擬煤堆孔隙中氧氣濃度場的變化，兩者在源項(xiàng)上相互耦合，構(gòu)成了一個(gè)非線性偏微分方程組，結(jié)合單值性條件，完成了對煤堆自燃進(jìn)程的數(shù)學(xué)表達(dá)。以一個(gè)任意四邊形截面為研究對象，借助適體坐標(biāo)系，通過坐標(biāo)變換的方法，把物理平面上的煤堆斷面變換成規(guī)則的矩

2、形計(jì)算平面后進(jìn)行離散化處理，并對離散化代數(shù)方程組進(jìn)行了求解。將求解結(jié)果反變換到物理平面，得到任意四邊形截面煤堆的數(shù)值模擬結(jié)果。
　　計(jì)算了典型條件下任意四邊形截面煤堆的溫度場、氧氣濃度場的分布隨時(shí)間的變化規(guī)律，合理解釋了煤堆自燃的趨勢和著火位置。計(jì)算結(jié)果表明，煤堆表面的氧氣滲透條件可以影響煤堆的自燃進(jìn)程，對表面滲透條件的限制可以有效的控制煤堆的自燃趨勢，降低煤堆溫度場。同時(shí)也考察了動(dòng)力學(xué)參數(shù)中反應(yīng)速率常數(shù)對自燃進(jìn)程的影響，反應(yīng)速率

3、常數(shù)的降低導(dǎo)致自燃進(jìn)程大大變緩，自燃趨勢下降明顯。
　　在數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，對煤樣進(jìn)行了試驗(yàn)研究。采用小型實(shí)驗(yàn)爐運(yùn)用程序升溫法對煤樣自燃進(jìn)程進(jìn)行了試驗(yàn)研究。借助小型實(shí)驗(yàn)爐的方法使得試驗(yàn)規(guī)模較小，試驗(yàn)控制方便，試驗(yàn)周期縮短，較好的完成了試驗(yàn)，評估了煤樣的自燃溫度。同時(shí)對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了數(shù)值模擬比對，模擬結(jié)果和試驗(yàn)數(shù)據(jù)較為吻合，給出了露天煤堆自燃的溫度范圍，同時(shí)模擬了當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)對煤堆自燃的影響，認(rèn)為較小的當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)可以導(dǎo)致煤樣溫度飛