高温松散煤体自吸氧规律研究：热源与空隙率影响

"含热源高温松散煤体自吸氧规律数值分析，徐越群，吴晋湘，河北工业大学能源与环境工程学院，石家庄铁路职业技术学院" 本文详细探讨了松散煤体内的氧气输运机制及其影响因素，尤其是热源强度和空隙率对高温区域自吸氧过程的作用。作者通过自行设计的高温松散煤体自吸氧实验装置，利用计算流体力学（CFD）软件进行了数值模拟，以揭示自吸氧现象的内在规律。 首先，研究发现热源强度对松散煤体内气流运动有显著影响。随着热源强度的增加，由于浮升力的作用，气流的速度也随之提升，这使得更多的氧气能够被快速输送到高温区域，从而加剧了煤体的氧化反应。浮升力是由于温度差异导致的密度差所引起的，热源越强，温差越大，浮升力也就越强。 其次，分析了距热源端距离对气流速度的影响。结果显示，随着与热源距离的增加，气流速度逐渐减小。这意味着离热源越远，氧气的供应量相对减少，这在一定程度上限制了高温区域的氧化进程。 此外，文章还指出，在热源强度恒定的情况下，煤体内的气流速度与空隙率正相关。这意味着空隙率越高，气体流动的空间越大，氧气的输送效率也相应提高。然而，空隙率对松散煤体内气体总压的分布影响较小，这可能是因为总压主要由热源产生的压力梯度决定，而空隙率主要影响局部的流动特性。 最后，研究强调了垂直方向的漏风供氧通道（出风流通道）在自吸氧过程中的重要性。这种通道有助于形成并促进高温火区的自卷吸供氧，因为它为氧气的进入提供了直接路径，加速了煤体与氧气的接触，进而可能导致煤体自燃。 本研究通过数值模拟深入剖析了高温松散煤体自吸氧的物理过程，揭示了热源强度、空隙率以及特定通风结构对氧气输运和煤体自燃潜力的关键影响。这些发现对于理解和预防煤矿火灾的发生，以及优化通风策略以降低煤炭自燃风险具有重要的理论和实践意义。