煤堆自燃模拟分析：风速、孔隙率与发火规律

"多场耦合下煤堆自燃过程及影响因素分析" 本文主要探讨了煤堆自燃的特征、发火规律以及相关的影响因素。研究人员通过建立一个考虑风力和浮力驱动的多场耦合模型，其中包括速度场、温度场和氧气浓度场，来模拟煤堆自燃的过程。他们利用COMSOL Multiphysics这一专业软件进行数值模拟分析，以深入理解煤堆自燃的动态行为。 在风速为3.6 m/h的情况下，研究发现煤堆自燃的最高温度点出现在进风侧的煤堆中下部，且经过65天后，这个位置开始发生自燃。这表明风速对煤堆自燃的影响显著，当风速增加时，自燃点会沿着风向下游移动，同时自然发火的周期会缩短。这意味着更快的风速会加速煤堆的氧化过程，从而促进自燃的发生。 此外，研究还揭示了煤堆的物理特性对其自燃时间的影响。煤堆的孔隙率、高度和堆积角度是决定其自燃周期的关键因素。降低这些参数值可以有效地延长煤堆的自燃周期，这是因为孔隙率的减少会限制氧气的渗透，而高度和角度的减小则可能减缓煤与氧气的接触速度，从而延迟氧化反应，防止自燃的提前发生。 关键词所涵盖的"煤堆自燃"是指煤炭在堆积过程中因氧化发热导致的无明火燃烧现象，"多场耦合"是指在分析过程中考虑了多个物理场（如流体动力学、热力学和化学反应）的相互作用，"最高温度"指的是自燃过程中煤堆达到的峰值温度，"发火周期"是指从煤堆开始氧化到发生自燃的时间间隔，"发火点"则是指煤堆中首先开始自燃的位置。 该研究对于理解和预防煤炭储存过程中的自燃问题具有重要意义。通过科学的模型和计算方法，可以为煤矿企业制定有效的安全措施，减少因煤堆自燃造成的经济损失和环境风险。同时，对于煤炭行业的安全管理、火灾预防策略以及相关技术的研发提供了理论依据和实践指导。