升温速率与氧浓度对煤表观活化能的影响分析

"本文主要探讨了升温速率和氧浓度对煤表观活化能的影响，通过同步热分析仪对长治常村矿的煤样进行了热重试验，以确定不同条件下的煤氧反应特征点温度，并利用Coats-Redfern积分公式计算煤的表观活化能。实验结果显示，升温速率的增加会降低煤的表观活化能，反应速率随之增加，煤氧反应变得更加容易；而氧浓度的提高则导致表观活化能增大，需要更多的能量来激活煤分子中的活性基团与氧分子反应。" 在煤炭自燃的研究中，表观活化能是一个关键参数，它反映了煤在特定条件下发生化学反应的难易程度。本研究中，通过对不同升温速率（2、5、10、20、30℃/min）的煤样进行热重试验，发现煤的表观活化能在95.2618至160.7346 kJ/mol的范围内变化，且随着升温速率的增加呈指数函数下降。这意味着更快的升温速率会促进煤的氧化反应，降低反应的能量阈值，从而增加自燃的风险。 另一方面，研究还发现氧浓度对煤表观活化能有显著影响。当氧体积分数分别达到5%、10%、15%、21%、30%时，煤的表观活化能依次增加，从85.8254 kJ/mol上升到155.5716 kJ/mol，这遵循对数函数的变化规律。氧浓度的增加意味着更多的氧气可以与煤分子中的活性基团反应，但这也需要更高的活化能。因此，高氧环境下，虽然反应可能性增加，但需要克服更大的能量障碍。 这些发现对于理解和预测煤炭自燃的预防策略具有重要意义。在煤矿安全工程中，控制升温速率和调节工作环境中的氧浓度是防止煤炭自燃的关键措施。通过优化这些条件，可以有效地降低煤的氧化反应速率，从而减少自燃事故的发生。同时，这一研究也为开发更有效的煤炭储存和运输方法提供了理论依据，有助于提升整个行业的安全水平。 关键词: 煤自燃；特征点温度；升温速率；氧浓度；表观活化能 中图分类号: TD713 文献标志码: A 文章编号: 0253－2336(2015)11－0049－05