煤炭低温氧化动态模拟：自燃预测与改进模型

煤炭低温氧化过程的动态模拟是一项针对我国煤炭工业面临的关键问题的研究。煤炭作为重要的能源来源，广泛分布且储量丰富，是我国经济发展的支柱。然而，国有和地方重点煤矿中约有一半存在自燃发火的风险，特别是在推广综放顶煤技术后，这一问题愈发严重，威胁着矿井的安全。煤炭自燃的复杂性导致现有的火灾预报系统存在滞后，因此，建立快速、准确的预测预报机制对于保障矿井安全至关重要。 本文的作者，张乾坤和李建伟，深入分析了影响煤自燃的各种因素，如煤的性质、温度、氧气供应等，并在此基础上，他们继承了前人的研究成果，构建了一个煤氧反应动力学模型，以模拟煤自燃的过程。他们通过建立煤自燃发火台的数学模型，并利用有限差分法来求解这个模型，这种方法可以精确地处理动态变化的情况。 他们以义马煤为例进行模拟，通过对比模拟结果与实际观测，对模型的有效性和准确性进行了评估。这种动态模拟有助于理解煤自燃的规律，为开发适用于不同煤种的自燃预测预报系统提供了科学依据。目前，虽然大型煤自燃发火实验台如西安科技大学的设施能够提供一定程度的模拟，但这些方法依赖于特定煤种的放热特性，对其他煤种的适用性有限，且实验周期较长。 针对这一问题，本文作者进一步引入了煤氧化反应动力学公式，构建了一个对流-扩散-反应的数学模型，旨在提高模型的普适性，使其能更好地适应不同煤种的自燃特性。通过有限差分法进行数值求解，他们得以对义马煤的自燃过程进行动态模拟，并验证模型的实用性。这一创新的方法有望改进现有的自燃预测技术，从而为煤矿行业的安全生产提供更为精准的预警系统。