煤最易自燃临界水分分布研究

煤体空隙或孔隙中的水分直接影响煤的氧化自热过程，不同的水分含量及氛围对煤的自燃有催化或抑制作用。项目以不同水分含量下煤自燃氧化反应过程为研究对象，以热动力学理论为基础，以等温反应测试和非等温模拟为实验手段，以不同典型煤种为例，研究不同水分含量情况下煤的氧化热反应动力学特征，分析不同水分条件与气体产物及温度的关联规律，考察不同水分含量构成下煤的热释放、热生成、热反应特性，揭示低温氧化过程中水分对煤自燃性影响的基本规律，建立水分与煤自燃性之间的关联表征，并结合不同外部环境控制因素，研究给出典型煤种易自燃的临界水分分布区间，为煤层开采、煤炭运输、储存过程中的自然发火防治提供科学依据。

项目以差热－热重联用分析仪、差示扫描量热仪和煤自然发火实验台为依托，以热动力学为基础，以等温反应测试和非等温模拟为实验手段，研究了低温环境不同水分含量条件下的煤自热氧化气体产物规律，揭示了低温环境不同水分含量煤的热释放规律，分析了低温环境不同水分含量煤的自燃性特征，给出了典型褐煤和烟煤最易自燃临界水分分布区间，为煤层开采、煤炭运输、储存过程中的自然发火防治提供科学依据。. 对褐煤的两个不同水分含量（原始水分8.96%、配制水分18%）煤样气体生成规律进行分析，煤的氧化气体产物产生量、产生速率随水分含量的增加而增大，在150℃时水分含量18%煤样的CO2产生量是水分含量8.96%煤样CO2产生量的3倍，在75℃前，同一炉温下低水分煤样的煤温高于高水分煤样，高水分煤样煤温上升缓慢，抑制了煤初期氧化进程，但当炉温和煤温达到平衡后，高水分煤样升温速率高于低水分煤样。. 进行了褐煤、气煤和贫煤煤样的热释放规律实验研究，通过绘制DTA-TGA和DSC曲线，分析了不同水分含量煤的热流差零值点、峰值温度、氧化放热量和放热速率的变化情况。认为褐煤在35%水分时最易自燃，在30%水分时相对不易自燃；气煤在空气干燥基水分时最易自燃，大于等于30%水分时相对不易自燃；贫煤在空气干燥基水分时最易自燃，大于等于25%水分时相对不易自燃；贫煤的热流差零值点出现时对应温度较高，褐煤和气煤平均放热量大于贫煤平均放热量，褐煤和气煤的自燃性强于贫煤。. 分别将烟煤（2个）、无烟煤和褐煤制成6个不同水分含量的煤样。烟煤第一吸氧量峰值对应的水分含量差异较大，第二吸氧量峰值对应的水分含量均为18~20%；褐煤两个吸氧量峰值所对应的水分含量分别为25%和38%；无烟煤两个吸氧量峰值所对应的水分含量分别为1.5%和25% 。在低温氧化阶段，褐煤最大放热量时的水分含量为25%，烟煤最大放热量时的水分含量为15~20%或小于1.5%。无烟煤最大放热量时的水分含量为25%。. 以绝热氧化测试装置为手段，考察近似绝热条件及外加恒热流源项条件下的不同水分褐煤和烟煤的自燃关键特征，褐煤的氧化过程各段温升速率较烟煤大，褐煤的氧化性高于烟煤。褐煤初期氧化温升速度快，而烟煤相对较慢，说明烟煤在氧化初期氧化放热量少，需要有能量积聚过程。由于煤的不同水分含量和煤在氧化过程中释放出热量，烟煤和褐煤都存在煤是否发生自燃或者燃烧的