煤快速氧化的单一与分段耗氧速率模型比较

本文主要探讨了煤的快速氧化过程中耗氧速率的理论建模问题，这是评价煤低温氧化性能的关键指标，对于预测煤自然发火期具有重要意义。研究者利用辅助热源恒热流加热技术构建了一个实验平台，以模拟煤在快速氧化条件下的升温过程。他们首先通过实验测定煤在快速氧化过程中的氧浓度变化，建立了以单一活化能为基础的耗氧速率计算模型，该模型基于对氧化反应动力学的理解，考虑了煤的单一能量梯度对耗氧速率的影响。 然而，考虑到实际氧化速率可能随着温度的不同阶段有所变化，研究者进一步采用双活化能模型，将耗氧速率划分为不同的段落，以便更准确地描述在不同温度区间内的氧化速率特性。这种分段模型考虑了煤在不同反应阶段可能存在的不同的反应机制和活化能水平。 最后，作者基于煤氧复合机理，构建了一种恒热流加热的煤快速氧化升温数学模型，这个模型不仅考虑了耗氧速率，还涵盖了温度变化对整个氧化过程的影响。通过将模型计算结果与实测的煤温与氧浓度数据进行对比，发现无论是单一活化能模型还是双活化能分段模型，都能较好地反映出煤快速氧化的实际过程，验证了模型的有效性。 本文的研究成果对于理解煤的氧化行为，优化燃烧过程控制，以及预防和控制煤炭自燃等工业应用具有重要的理论价值。它展示了通过实验、理论建模和数据分析相结合的方法，可以深入揭示复杂化学反应的动力学规律，为煤炭安全管理和利用提供了科学依据。