不同形态水分参与煤自燃过程的热效应及反应机理研究

基本信息
批准号:51704207
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:20.00
负责人:张玉龙
学科分类:
依托单位:太原理工大学
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:王俊峰,周春山,唐一博,王涌宇,周斌,王晓峰,王君宇,安帮
关键词:
反应模型热效应反应机理水分煤炭自燃
结项摘要

The moisture/water plays an important role in the process of coal spontaneous combustion. The study of the mechanism of the interaction between coal and moisture during coal spontaneous combustion has a vital theoretical and practical significance in coal mining, coal transportation, and the fire-prevention technology in the process of storage. In this project, the typical coals with different characteristics of coal spontaneous combustion in our country will be selected as the research objects. The process of spontaneous combustion will be simulated under experimental condition. With the help of various research techniques and methods, the effect of different form moisture including the inherent moisture, external water and moisture in the air on the characteristic parameters of coal spontaneous combustion will be studied. Based on these characteristic parameters, the method of the determination of critical water content in different forms will be established. The effect of different form moisture on heat change in the different stages of coal spontaneous combustion will be studied, and a diffusion-reaction model of mass and heat transfer among the water, coal and oxygen will be built. The experimental results will be used to modify the model. Based on these results, the thermal effect of different form moisture in the different stages of coal spontaneous combustion will be expounded. The effect of different forms of moisture on the change of active groups and free radical will be studied. According to the hydrogen isotope tracer method, using GC-MS technology, the mechanism of the interaction between coal and water involved in coal spontaneous combustion will be explored. The relevance of macro and micro characteristics of coal spontaneous combustion will be studied. The difference and collaborative effect of different forms moisture on the different stages of coal spontaneous combustion will be discussed, to explore their coupling effect on spontaneous combustion.

水分对煤自燃演化过程具有重要作用,其作用机制研究对于煤层开采、煤炭运输和储存过程中的防灭火技术方案制定具有重要的理论价值和现实意义。本课题选取我国不同自燃程度煤种作为研究对象,进行煤自燃过程模拟实验,借助于各种测试和表征手段,系统研究不同形态水分包括内在水分、外在水分、空气中水分和外来水分对煤自燃过程特征参数的影响,建立不同形态水分含量临界值的测定理论和方法;研究不同形态水分在煤自燃不同阶段所引起的热量变化,构建煤体、氧气和水分三者之间传质和传热以及扩散-反应模型,依据实验结果对模型进行修正,阐述不同形态水分在煤自燃不同阶段的热效应;研究不同形态水分对煤自燃过程中活性官能团和自由基浓度变化规律的影响,利用同位素示踪法,揭示水分参与煤自燃过程的反应机理;研究煤自燃过程中宏观表现与微观特性关联性,探讨不同形态水分对煤自燃不同过程影响的差异性和协同性,揭示不同形态水分对煤自燃过程耦合效应。

项目摘要

水分对煤自燃演化具有重要作用,其作用机制研究对于煤层开采、煤炭运输和储存过程中的防灭火技术方案制定具有重要的理论价值和现实意义。本课题选取了不同含水煤种作为研究对象,进行了煤自燃过程模拟实验,借助于各种测试和表征手段,系统研究不同形态水分包括内在水分、外在水分、空气中水分和外来水分对煤自燃过程特征参数的影响,建立了不同形态水分含量临界值的测定理论和方法;研究不同形态水分在煤自燃不同阶段所引起的热量变化和质量变化,建立了基于TGA-DSC的单一程序升温下的q/m的煤自燃倾向性判定方法;研究不同形态水分对煤自燃过程中活性官能团和自由基浓度变化规律的影响,利用同位素示踪法,揭示水分参与煤自燃过程的反应机理;研究煤自燃过程中宏观表现与微观特性关联性,探讨不同形态水分对煤自燃不同过程影响的差异性和协同性,揭示了不同形态水分对煤自燃过程作用机制。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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