弱还原性烟煤低温氧吸附与自燃动力学研究

本研究主要关注的是弱还原性烟煤在自然环境中的低温氧化过程以及其氧吸附动力学特性，目的是预防高温深井煤炭的自燃问题。研究者利用自制的固定床反应器，选择了哈密煤样(HM)和灵武煤样(LW)作为实验对象，分别进行了不同载气流量下的氧吸附实验，并对这些数据进行了动力学参数的计算分析。 研究发现，相较于载气中氧体积分数为25%，当氧体积分数降低到15%时，两种煤样的氧吸附量显著增加。特别是当温度达到160℃时，HM和LW煤样的固定床出口氧体积分数分别下降到了7.71%和6.41%，这表明氧气的去除对保持煤样的稳定性至关重要。对于HM煤样，当温度升至100℃时，尽管煤样中的氧吸附量随温度上升而增大，但载气中氧体积分数对煤样内部氧含量的影响相对较小。 对比分析了原煤和脱灰煤样以及干燥温度较高的煤样，结果显示，这些处理过的煤样比表面积增大，其中HM煤样的比表面积大于LW煤样，这使得HM煤样的吸附氧活性位点更多，因此即使在相同条件下，HM煤样在固定床出口的氧体积分数仍低于LW煤样。此外，实验还揭示了载气流量对氧吸附量的影响：当载气流量减小时，煤样中的氧吸附量会相应增大。 在不同载气流量下，HM和HM-D脱灰煤样的活化能最低，这意味着在40毫升/分钟的流量下，它们的自燃倾向性最强；相反，LW和LW-D脱灰煤样在80毫升/分钟的流量下活化能最小，其中LW-D煤样的活化能高于LW煤样，这可能提示着不同的自燃风险控制策略。 总结来说，这项研究提供了关于弱还原性烟煤氧吸附行为和动力学的重要数据，对于理解低温下煤炭的氧化过程、优化煤矿管理以及预防煤炭自燃具有重要的科学价值。通过控制氧浓度、温度和载气流量，可以有效地管理煤炭的储存和运输条件，减少潜在的安全隐患。