地下煤层强制燃烧注气流量对含水煤燃烧动力学的影响研究
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煤炭科学技术
- 网络首发时间:2024-09-20 17:10:49
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作者
聂百胜 白凯丹 何珩溢 刘鹏
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单位
重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆大学资源与安全学院
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摘要
煤层地下原位燃烧取能是未来煤炭资源绿色安全开采的潜在路径。为探究原位含水煤层在不同注气流量下的燃烧特性及动力学特征,以典型含水率(11%~32%)褐煤为研究对象,利用热重-差热扫描量热(TG-DSC)联用技术,分析煤样在燃烧过程中特征温度、综合燃烧性能指数、最大放热速率等参数,同时采用Coats-Redfern积分法对煤燃烧过程进行动力学计算,得到煤样的活化能值E。结果表明:水分对煤燃烧及放热特性存在显著影响,随着含水率的增加,煤样着火温度及最大燃烧速率温度先降低后增加,而综合燃烧性能指数及最大放热速率先增加后降低,当含水率为22.8%时,煤样的着火温度最低,综合燃烧性能指数和放热强度最大,表明适量含水率有利于煤炭的快速着火及燃烧。注气流量显著影响煤的燃烧速率及放热强度,注气流量的增加提高了煤的燃烧速率,但当注气流量升高至80ml/min时,会显著降低放热强度,其原因是流量过大会带走更多煤燃烧释放的热量,不利于煤自身氧化升温。根据燃烧动力学参数计算结果得出,随着煤中含水率增加,其反应活化能先降低后增加,3种注气流量下,22.8%含水率煤的活化能数值最低,分别为54.55、54.18、57.97 kJ/mol,含水率11.6%和22.8%煤在50ml/min时活化能最小,其余含水率煤在20ml/min时活化能最小,而当注气流量为80ml/min时,煤样的活化能值显著提高,进一步证实了含水率22.8%煤在注气流量50ml/min时容易着火,较高的注气流量不利于含水煤的点火。研究结果丰富了煤炭燃烧机理的理论基础,同时为地下煤层原位点火及稳定燃烧提供理论指导。
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关键词
含水率注气流量特征温度燃烧及放热特性活化能
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文章目录
0引 言
1样品制备及实验设备
2实验方法
2.1TG-DTG及DSC分析
2.2燃烧动力学参数分析
3结果分析
3.1热重曲线分析
3.1.1不同含水率下煤的热重曲线分析
3.1.2不同注气流量下煤的热重曲线分析
3.2燃烧特性分析
3.2.1不同含水率影响下煤的燃烧特性分析
3.2.2不同注气流量影响下煤的燃烧特性分析
3.2.3含水率及注气流量对煤燃烧特性的综合分析
3.3放热特性分析
3.3.1不同含水率影响下煤的放热特性分析
3.3.2不同注气流量影响下煤的放热特性分析
3.3.3含水率及注气流量对煤放热特性的综合分析
3.4煤燃烧动力学对不同含水率及注气流量的响应特征
4讨 论
4.1含水率及注气流量对煤燃烧影响机理
4.2工程实际的相似流量
5结 论
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引用格式
聂百胜,白凯丹,何珩溢,等.地下煤层强制燃烧注气流量对含水煤燃烧动力学的影响研究[J/OL].煤炭科学技术,1-12[2024-09-21].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2402.td.20240920.1347.001.html.