低氧环境下侏罗纪煤低温氧化动力学特性研究

本文主要探讨了氧体积分数与煤在低温条件下的氧化动力学参数之间的关系。针对煤矿采空区、储煤仓和封闭区等低氧环境，这些区域由于煤的自然发火风险而引起了研究者的关注。研究者通过精心设计的煤低温氧化实验，发现随着供气氧体积分数的降低，煤炭的氧化过程呈现出明显的动态变化。 首先，实验结果显示，当氧气供应减少时，缓慢氧化阶段（也称为蓄热期）的持续时间显著增长。这是由于在较低的氧含量条件下，煤炭与氧气的接触减少，从而减缓了氧化反应的速度，使得热量的积累变得更加明显。这个阶段是煤炭自燃风险的关键阶段，因为它为火灾的发生提供了必要的能量积累。 然而，令人意外的是，快速氧化阶段（通常涉及较高的反应速率和能量消耗）的表观活化能受到的影响相对较小。这表明尽管氧气浓度下降，但煤炭内部可能存在一定的氧化活性，使得即使在低氧环境下，某些氧化反应仍能迅速进行，但整体速度受限于外部氧气供应。 通过深入的数据分析，研究者确定了一个临界值——氧体积分数11.7%，这意味着低于这个浓度，煤炭的自然发火风险会显著增加。这对于煤矿防灭火策略具有重要的指导意义，即在设计和管理这些低氧环境时，应特别注意控制氧气含量，以预防潜在的自燃危险。 此外，论文还提到了耗氧速率这一关键参数，它反映了氧气消耗的速度，对于理解煤炭氧化动力学过程中的氧气供需平衡至关重要。通过对耗氧速率与氧体积分数的关系的研究，可以优化通风系统的设计，确保足够的通风以降低氧气浓度，从而降低火灾风险。 这篇论文提供了一种定量的方法来评估不同氧体积分数对煤炭低温氧化行为的影响，这对于煤炭行业的安全管理和火灾预防具有实际应用价值。通过了解这些动态参数间的关联，工程师们可以更精确地制定防止煤炭自燃的措施，确保煤矿作业的安全。