基于耗氧量的煤低溫氧化反應活化能研究

1、基于耗氧量的煤低溫氧化反應活化能研究基于耗氧量的煤低溫氧化反應活化能研究尹曉丹12，王德明12，仲曉星12（1.煤炭資源與安全開采國家重點實驗室，江蘇徐州2210082.中國礦業(yè)大學安全工程學院，江蘇徐州221008）摘要：摘要：煤的低溫氧化是一個非常復雜的過程，在不同的溫度階段存在不同的反應過程?；罨苁茄芯棵旱蜏匮趸囊粋€重要的動力學參數(shù)。本文利用煤氧化過程中耗氧量求解煤低溫氧化的表觀活化能。通過程序升溫實驗測定了兩種不同煤樣的耗氧

2、量隨溫度的變化關系，然后根據(jù)阿倫尼烏斯方程經(jīng)線形處理發(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，主要發(fā)生物理吸附且吸附過程迅速導致活化能較??；隨著溫度升高，化學過程占據(jù)主導，活化能變大。關鍵詞關鍵詞：煤；低溫氧化；耗氧量；活化能中圖分類號中圖分類號：TD752文獻標識碼文獻標識碼：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非常復雜的過程，在不同的溫度階段存在不同的反應過程。常溫基金資助基金資助：國家自然科學基金（50674088），專項基金項目（50927403），江蘇省創(chuàng)新攀登計劃（BK2009004）作者簡介作者簡介：尹曉丹（198

8、7），女，江蘇省溧水人，碩士研究生，從事礦井通風及防滅火方面的研究。emailemail:xiaodanyin1987@TelTel:13852087303c為煤氧化過程中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為煤樣罐的長度，m；cin為進氣口氧氣濃度，為20.96%。（6）??

9、RTEAVVCCgoutin???exp)ln(式中，V為煤樣罐的體積，m3。將（6）式兩邊取自然對數(shù)可得，（7）????????????????????goutinVVATRECCln1)ln(ln從式（7）可以看出，ln(ln(cincout))與1T呈線性關系，直線斜率的變化即可表示活化能的變化。2煤程序升溫氧化實驗2.1實驗裝置實驗采用中國礦業(yè)大學安全實驗室研制的煤低溫氧化模擬實驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)由預熱氣路系統(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。預熱氣路系統(tǒng)可以向煤樣罐提供經(jīng)過預熱干空氣；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。測試時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入，在出口處對氧化產(chǎn)物的成份和濃度進行收集分析。三通煤樣罐隔熱層程序控溫箱PC機氣體預熱銅管加熱器風扇流量傳感器氣阻壓力表穩(wěn)流閥穩(wěn)壓閥減壓閥氮氣瓶干空氣瓶控制器及顯示鍵盤

11、進氣管出氣管采集數(shù)據(jù)氣相色譜分析儀溫度探頭圖1煤低溫氧化模擬實驗系統(tǒng)示意圖Fig.1Systemofsimulatingspontaneouscombustionofcoal2.2實驗過程選取北楊貧煤、前嶺無煙煤為測試煤樣。實驗時破碎篩分出粒徑為0.18～0.38mm的煤樣為測試樣。將50g測試樣置于煤樣罐中，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℃檢測一次煤樣罐出口O2濃度。