抑制煤堆自燃新方法的理论与试验研究

抑制煤堆自燃新方法的理论与试验研究

一、抑制煤堆自燃的新方法的理论与实验研究(论文文献综述)

权欣[1](2021)在《热管抑制煤自燃联合温差发电的实验研究》文中研究表明煤田自热自燃现象一直是困扰世界主要产煤国家重大灾害问题。若将煤自燃产生的有害废热加以回收利用,不仅可以解决长期困扰矿区的煤自燃问题,同时也能将煤田热能进行再利用。热管移热降温是一种利用相变潜热来快速转移热量的过程。当热管插入煤堆时,通过煤堆内部氧化高温与外界环境温度差作为热管蒸发端起动热源,以使热管充分发挥相变连续移热特性,以实现煤堆降温的目的,同时在热电转换技术的作用下,将热管提取煤中的热量加以回收利用。本文通过搭建煤火热能提取与热电转化系统实验台,对煤-热管-温差发电系统三者之间的传热机理进行分析,为实验验证热电转换装置运行的可行性提供理论基础,并分别对不同因素如何影响发电系统的移热效果和热电转换性能进行分析讨论。通过研究发现热管当充液率为30%时,热管管内工质两相换热达到最佳状态,热管导热热阻最小,相应温差发电片的开路电压与短路电流达到最大值。热管布置间距为15cm时能够充分发挥热管对煤堆的移热性能,将煤堆平均温度降至最低,也将更多热能传递至温差发电模块,从而展现更出色的热电转换效能。模拟煤自燃的热源温度对温差发电系统热电转化影响较大。热源温度越高,使得温差发电模块冷热两端的温差加大,发电模块的输出功率也随之升高,发电模块的开路电压和短路电流随模块冷热端温差的增长而增加。同温度梯度下,开路电压越高对应的短路电流也越高。对系统发电模块进行最优化试验与分析,发现增加发电模块的数目可在一定程度下提高系统发电性能。但这种提高系统发电性能的方法并不是可持续的,串联热电片数目与热电转换性能存在动态平衡关系。本次搭建的实验系统安装最佳串联发电片数目为6片。系统中存在最佳匹配电阻17.3Ω,可使电阻两端的负载功率达到最大值。温差发电片的无量纲电优值与模块冷热端温差呈线性递增关系。为使整个温差发电系统可发挥最佳的热电转换性能,最好扩大冷热端模块的温度梯度。本文的“以用代治”的研究方法为治理煤田火区热害问题提供了新思路。

高婧[2](2021)在《褐煤低温氧化过程特性分析及煤堆自燃数值模拟》文中研究说明煤炭的自燃一直以来是影响煤矿安全的危险因素,科研工作者们也试图从宏观和微观方面探索煤自燃的机理。其中,煤自燃中的传热特性是煤自燃过程的显着特征,传热特性与自燃煤样的性质息息相关,深入认识煤自燃过程中的传热机理可以为防治煤自燃提供理论依据。本文从研究煤自燃的传热特性入手,将三种易自燃煤样的性质与自燃特性参数结合分析。并对三种褐煤样进行低温氧化动力学分析。动力学计算的结果可作为参数代入到煤堆模型进行模拟计算。模拟计算的结果也可为防治煤自燃提供依据。首先,试验的三种煤样煤化度低,挥发分高,自燃倾向等级均为Ⅰ级,均属于易自燃煤种。选用三种粒径,六种升温速率,分别研究三种煤样的自燃特性参数(着火温度,可燃指数,综合燃烧特性指数以及单位放热总量),并与红外等表征结果进行对比分析。对比发现,水分含量高,官能团含量多的昭通褐煤最易自燃。此外,粒径和升温速率也会对自燃特性参数造成一定影响。然后,进行低温氧化动力学分析,低温氧化分为缓慢氧化,加速氧化和快速氧化三阶段。通过Kissiniger-Akahira-Sunose(KAS)法对自燃特性最好的蒙东褐煤进行表观活化能计算发现,缓慢氧化阶段,粒径越小活化能越大,是由于该阶段主要受传质控制,在加速氧化和剧烈氧化阶段,粒径越大活化能越大,与这两阶段主要受传热控制有关。使用Coats-Redfern(Coats)法计算并对比了三种褐煤在低温氧化三阶段的动力学参数,发现缓慢氧化阶段活化能主要与含水量有关,由于游离水形成的过氧化络合物对煤与氧的反应有着催化作用,所以在缓慢氧化阶段含水量最高的昭通褐煤活化能最低。加速和剧烈氧化阶段的反应主要与活性位点的化学反应有关,所以含氧官能团较高的蒙东和小龙潭褐煤的活化能较低。此外,反应机理函数与所处反应阶段有关与粒径无关。最后,构建了煤堆模型以及处于烟囱效应处的煤柱模型,使用FLUENT软件将Coats法计算的指前因子和活化能代入模拟进行计算。得到随着风速的增大,空隙率减小以及时间增加,煤体受温度影响的区域增大,且最高温度点均水平向深部移动,同时随着风速增加最高温度点有垂直向上移动的趋势。风速和空隙度的增加均加速自燃,其中,空隙度影响的渗流量是自燃时间的重要控制步骤。进而以煤粉覆盖煤堆实验为原型进行模拟计算,发现覆盖粉煤越厚,阻燃效果越好,覆盖100cm厚的粉煤可达到较好的阻燃效果。实验与模拟吻合度较高,说明模型构建的准确性。最后使用该模拟方法对三种褐煤堆在缓慢氧化阶段(<90℃)进行自燃预测,得到水分含量高的昭通褐煤堆内部温度扩散范围较大,更易自燃,与动力学分析结果一致。同时说明该模型预测的方法对防治煤炭自燃具有重要的指导意义。该论文有图30幅,表15个,参考文献81篇

张晓昱[3](2020)在《不同形态水分对煤自燃作用机制研究》文中研究指明我国煤炭资源丰富,在创造经济效益的同时也带来了一些不容忽视的安全生产问题。其中煤炭自燃火灾是造成资源浪费、威胁安全生产的重大矿井灾害之一。煤炭自燃所受影响因素很多,其中水分已成为影响煤自燃过程的重要因素之一。从煤自燃防控的角度上来看,煤中水分可分为生产工艺过程带来的外来水分和原始赋存水分;外来水分可定义为煤层揭露之后由采煤过程和加工过程带入到煤体中的水分;煤中原始水分是指在煤层揭露之前煤中含有的水分,是在成煤过程中进入煤体的水分。在采空区疏放水、喷雾降尘、预防灌浆、洗选煤、提质干燥等生产工艺过程中都会改变煤中外来水分或原始水分,进而影响煤自燃特性,因此外来水分与原始水分参与煤自燃的作用机制研究对于煤炭生产、运输、储存以及加工过程中的煤自燃火灾防控以及易自燃临界水含量的确定具有重要意义。本文选取神东矿区长焰煤与锡盟褐煤为研究对象,通过浸泡与氮气条件下干燥来制备一系列不同外来水与原始水含量的煤体,通过分析程序升温氧化、热分析、低温氮吸附和漫反射红外光谱实验结果,探讨外来水与原始水对煤自燃过程作用机制,得出以下结论:(1)外来水含量3.50%的长焰煤与原始水含量5.80%的褐煤温升速率在加速氧化阶段快速增大;从煤化学的角度来说,含水量3.50%的长焰煤与5.80%的褐煤羧酸含量增幅超过其他煤样,在快速分解的同时生成大量CO2,这种趋势持续到煤氧化末期;就特征温度来说,上述两种煤样的临界温度点相较于同种类中其他含水量的煤较低,因此自燃倾向性更强,由此判断3.50%与5.80%分别为神东矿区长焰煤与锡盟褐煤的易自燃临界水含量。(2)长焰煤外来水分以外在水分为主,在升温氧化初期通过减小煤氧接触面积、蒸发消耗热量等方式抑制煤自燃,因此外来水含量越大的煤反应速率越慢;随着升温氧化进程的发展,外在水分蒸发速度加快,煤氧反应加剧;达到活性温度点后,外在水蒸发导致煤体生成大量新鲜活性点位,间接促进煤氧反应,加速煤分子中各基团生成与分解,加快过氧络合物生成,导致煤体明显增重;外在水分蒸发完后,长焰煤中内在水分参与反应,减小煤体比表面积,降低煤氧反应强度,煤中各官能团分解速度放缓,CO、CO2释放量趋于平衡。(3)褐煤原始水分以内在水分为主,由于褐煤变质程度低,在自燃过程中释放的CO、CO2浓度与常温状态下的比表面积较大。在升温氧化初期,褐煤中少量外在水分蒸发完后,大量内在水参与反应,抑制氧化反应;褐煤内在水分与煤体结合力较强,因此蒸发速度慢,水分的脱除使煤体持续坍塌碎裂,导致比表面积持续减小,反应速率低于以外在水分为主的长焰煤,官能团分解速率慢,因此煤体增重不明显;在氧化反应末期,内在水持续蒸发直到完全脱离煤体,含水量的不同对褐煤氧化反应的影响力度逐渐减弱直至平衡。

陈映光[4](2019)在《氯盐及其复合阻化剂预防乌海地区煤层自燃的实验研究》文中进行了进一步梳理煤矿自燃发火严重影响煤矿的安全生产。矿井火灾属于传统五大煤矿灾害之一,随着高产高效新技术的不断发展,矿井开采强度加大,采空区范围不断扩大,通风系统相对复杂化,使得煤层自燃火灾进一步成为影响煤炭安全生产的主要灾害之一。轻易地就能够对人员和井下财务造成伤害,其中,由于煤炭自燃造成的火灾在总火灾事故中占据半数以上,所以,研究煤炭自然发火的防治方法具有重要意义。阻化剂预防煤炭自然发火是一种简易、高效、经济的方法。本文选用两种常见的卤盐阻化剂氯化镁和氯化钙,并在其浓度为20%的基础上,添加聚乙酸乙烯酯作为复配阻化剂,将实验煤样经过阻化处理后,通过热重分析实验作为手段,以煤的活化能作为阻化效果的评价标准,通过对TG曲线进行化学动力学分析,研究了煤样经阻化处理后煤自燃特性变化规律。TG曲线反映的失水温度、着火点温度这些煤炭自燃特征温度值,添加阻化剂煤样的这些温度值都比添加阻化剂煤样要高。实验结果表明,在选用氯化钙和氯化镁作为阻化剂的基础上,添加一定量的聚乙酸乙酯可以提高煤的阻化效果。当选用氯化镁为阻化剂时候,选用20%氯化镁+聚乙酸乙酯乳液,以3:2比例可以作为最佳阻化剂;当选用氯化钙为阻化剂的时候,选用20%氯化钙和聚乙酸乙酯乳液以3:2比例为最佳配比阻化剂,能够有效抑制煤样的自燃发火,在相同阻化效果时,经济效益有明显提高,对于阻化剂的应用有一定的指导意义。经过阻化处理后,通过热重分析实验作为手段,以煤的活化能作为阻化效果的评价标准,应用Coats-Redfern积分法求得煤样的着火活化能E,指前因子A,用TG曲线计算阻化剂使用之后煤样氧化增重阶段的着火活化能。根据计算结果,计算了未添加阻化剂煤样和添加阻化剂煤样的反应活化能,在使用阻化剂之后活化能明显高于未使用时。经过本文实验研究和理论计算,得出的结果可以为之后的阻化剂复配阻化作用进行指导,对环保和成本低廉的效果显着的阻化剂,还有在预防火灾的实践使用都提供了理论和实践根据。

赖鑫琼[5](2019)在《超细水雾抑制储煤堆火灾实验研究》文中提出矿井自燃火灾的发生对于煤矿的安全生产以及人员的生命健康带来严重危害,不仅是煤矿井下采空区等区域自燃现象时有发生,煤炭在地面储存和运输过程中,如露天开采的煤层以及电厂、码头、远洋运煤船舶和铁路运煤车厢等储煤场所,自燃现象也普遍存在。目前存在的储煤堆自然发火防治方法主要为“打密眼”、浇水等,不仅防治效果有限而且对煤质损害严重。因此,本文试验了超细水雾抑制储煤堆火灾方法。本文从防治储煤堆自燃火灾出发,理论阐述了超细水雾防灭火机理、雾滴在雾场中的运动和受力分析;数值模拟了不同喷雾参数下雾滴速度、粒径的变化情况;实验测量了雾滴粒径大小、分析出粒径随时间的变化关系以及喷头在不同位置水雾对火源的熄灭效果。在此基础上,提出了应用于储煤堆引燃条件下自然发火的超细水雾防治方法,搭建了储煤堆超细水雾灭火实验平台,进行储煤堆超细水雾灭火实验研究,对实验结果进行总结分析。结果表明:喷嘴压力越大,雾滴速度越大,雾滴粒径越小;喷雾角度由20°增加到60°时,雾滴速度逐渐减小,但雾化范围更广,雾化角度为40°时雾化效果相对较好;采用双喷头喷射距离为50cm时喷雾灭火效果最好;储煤堆煤自燃过程中,储煤堆内部温度场分布存在着很大差异,不同区域温度差最大可达350℃;实验中的水雾发生设备生成的雾滴具有良好的运移扩散能力,能够达到对储煤堆进行降温的效果;超细水雾能够抑制煤体的燃烧、降低CO、CO2、C2H6、C2H4以及C2H2的生成量、降低储煤堆燃烧的耗氧量与CH4产生量,具有较好的灭火效果。该论文有图35幅,表9个,参考文献63篇。

张帆[6](2019)在《煤自然发火实验及数值模拟研究》文中研究表明煤自燃防治问题的研究,有利于中国西北地区低变质程度煤“绿色”开采利用,实现西北煤炭资源安全高效开采。采空区遗煤自燃集物理化学变化、能量集聚与迁移、流固相互耦合作用造成的,是自加速、火源隐蔽的矿井灾害。煤火防治原理涉及多个学科知识。利用仿真软件对煤自燃过程温度场、气体浓度场模拟可直观了解它们变化规律,为寻找井下遗煤隐蔽火源位置提供依据。以煤自然发火实验为基础,探究松散煤体在低温条件下与氧反应过程中温度、气体变化,结合热物性实验揭示松散煤体传热、导热特点,利用仿真软件将煤自然发火过程展现,来研究煤自燃温度场、气体场变化规律对不同进气量、厚度、煤质煤样热物性实验结果进行对比,分析松散煤体导热系数比热容值规律。得出同一煤样进风量增大时热扩散系数值减小,比热容会增大,而导热系数呈升高趋势但变化幅度不大。煤样变质程度越高,在加热氧化过程中热扩散系数值下降越快,且变化值越大。并根据煤自然发火实验选择模拟参数的函数方程。松散煤体低温氧化放热,是其升温的热源,也是模拟中的热源。利用煤自然发火实验研究整个升温过程气体分布和温度分布的变化规律。结果表明,煤温超过临界温度后高温点移动性较强,仅用发火期十分之一的时间即可移动原来距进风侧距离的三分之一以上;同时发现温度超过85℃后,距离进风侧65cm处温度下降趋势较明显根据煤自然发火实验装置特点,建立实验炉几何模型并划分网格,确定炉内气体流动为层流。基于煤体实际氧浓度值和温度值对耗氧速率、放热强度等参数进行修正,确立了煤自然发火数学模型,研究表明该耦合方法正确可行。通过Fluent仿真模拟,得到炉内温度场、O2浓度场、CO浓度场、CO2浓度场分布规律以及高温条件下模拟实验结果。研究发现,前期实验炉中CO2与CO分布状态相似,煤温较高时与CO分布有所不同,主要表现在CO2浓度分布不及CO集中;实验后期,实验炉内高温点体积占比小,表明采空区遗煤自燃高温点范围小,高温点隐蔽、易移动是矿井防灭火工作的难点。

孔彪[7](2018)在《煤岩燃烧及受热过程的电磁辐射效应研究》文中研究表明煤炭在开采、运输和储存过程中,均受到煤自燃的威胁。我国是世界上煤自燃火灾危害最严重的国家之一。煤自燃烧毁大量煤炭资源,污染生态环境,威胁矿井及周边人员生命财产安全。煤田、采空区遗煤、破裂煤柱和储煤堆(矸石山)等自燃隐蔽火灾形成初期很难被发现,虽然煤自燃高温火源探测技术已取得一定进展,但是由于煤自燃隐蔽火灾形成、发展以及影响因素的复杂性,煤自燃高温火源探测仍是一个世界性难题。高效快捷地非接触式探测并定位煤自燃隐蔽火源存在重大需求。本文针对煤自燃隐蔽火源探测的难题,通过实验室实验、理论分析和现场测试等手段研究煤燃烧及升温过程的电磁辐射信号变化特征,揭示煤升温及燃烧过程电磁辐射产生机制,提出煤田火区电磁辐射探测方法并进行现场应用。论文的主要成果和结论如下:研究揭示了煤升温及燃烧过程的电磁辐射信号时-频特征。分别建立了煤燃烧及升温电磁辐射测试系统,首先测试得到煤燃烧过程中能够产生显着的电磁辐射,且燃烧阶段和升温阶段电磁信号有差异;进一步精细化测试并分析了不同变质程度煤在升温过程中电磁辐射信号变化规律,电磁信号频率涵盖了低频至高频范围;电磁辐射信号与温度呈正相关变化,具有长程相关性,即随着时间和温度的增加,电磁辐射信号呈增大的变化趋势。依据多重分形理论,采用电磁辐射分形谱的形态以及分形参数Δα和Δf的动态变化表征了不同温度阶段煤的热损伤状态,随着温度的升高,电磁辐射时间序列离散性降低,煤体损伤复杂性减弱,热损伤程度增加。采用归一化处理方法分析了不同频率电磁辐射信号与CO的增长变化特性。分析了电磁辐射频域变化特征,煤升温过程中,电磁辐射频谱具有主频带变宽、主频降低及强度提高的变化特性;进一步通过电磁辐射主频和幅值的变化,分析了煤升温时的内部损伤破坏状态。对比分析了煤岩受热升温与受载破裂电磁辐射信号的变化特征及差异。建立了煤岩复合损伤受载破裂电磁辐射实验系统,测试了无约束条件下煤岩受热升温、常温条件下煤岩受载破裂、高温处理后以及升温加载条件下煤岩力学-变形-电磁辐射-声发射信号变化。分析了煤岩在升温加载条件下的变形及强度劣化特征,对比了上述4种条件下电磁辐射信号的特征差异;由于煤岩经受复合损伤,电磁辐射信号的测值及变化趋势明显高于单一受载或者升温条件下的信号变化,电磁辐射信号频率发生迁移,以高频信号为主,幅值呈逐渐增大变化。研究揭示了煤升温及燃烧过程产生电磁辐射的机制,建立了煤升温热电耦合模型。采用扫描电镜结合声发射技术精细化表征了煤岩热损伤宏微观裂隙的演化过程;煤受热升温热致变形破裂使得自由电荷积聚,加之煤体内部对偶极子瞬变以及热电子跃迁引发自由电子变速运动产生了电磁辐射;煤燃烧火焰产生带电离子以及带电离子链式反应能够形成感应电磁场,并产生电磁辐射。分析煤岩热膨胀系数的变化特性,定量计算了煤岩体在温度作用下的热应力大小;运用弹性模量的变化表征了煤岩体的热损伤程度,依据损伤力学等理论建立了煤氧化升温热电耦合模型。提出了煤田火区电磁辐射探测方法并进行了现场验证与应用。根据煤氧化升温及煤岩受载破裂电磁辐射频谱及传播特性,选择定向低频电磁辐射天线(范围:0100kHz)联合宽频天线(0500kHz)的方式进行现场探测,研究给出了电磁辐射定向定位煤田火区高温异常区域的判剧;选取新疆乌鲁木齐大泉湖典型火区,分别在高温区域和区域外测试了电磁辐射信号;分析了煤田火区电磁辐射信号的空间变化特征,高温区域内的电磁辐射信号与温度具有较好对应性;利用电磁辐射定向定位高温异常区域,结合钻孔温度进行了验证。研究成果为应用电磁辐射探测煤自燃隐蔽火源,在线监测预警煤田火区、煤堆火灾以及采空区自燃危险提供了依据。

刘星魁,杜学胜,常绪华[8](2018)在《含水煤堆自燃升温特征的实验研究》文中研究说明为了了解露天含水煤堆自燃过程中温度变化特性,利用模拟和实验手段研究了煤堆内部温度的动静态分布情况,结果表明:含水煤堆升温过程经历了升温—缓慢升温—快速升温三个阶段,水分的存在使煤堆在自燃中期升温速率放缓,水分含量越高,水分蒸发所需时间越长,煤堆安全保存期越长,水分蒸发完毕后煤堆进入快速升温阶段,温度模拟结果与煤堆升温实验数据在趋势上比较符合,降雨和注水作业都会对煤堆升温过程产生较大的影响,对高温煤堆进行大量注水,只会起到临时的灭火效果,本质上是促进自燃明火发生,适当的循环注水可以起到较长的冷却效果。

李贝[9](2017)在《煤矸石山非控自燃热动力学特征及移热方法研究》文中研究说明自燃煤矸石山是一种比较特殊的燃烧系统,具有易自燃、蓄热大、易复燃的特点。露天堆放的煤炭和煤矸石时常发生自燃,浪费资源、污染环境,严重的还会引发事故,造成巨大损失。常规治理手段主要从“隔氧”的角度来控制煤矸石山自燃,由于内部积聚的热量无法及时散除,随着时间推移多会发生复燃。本文基于“降温”的技术思路,提出自燃煤矸石山热棒深部移热降温理方法。从理论角度分析了煤矸石自燃热动力学过程及发火条件,研究风流渗透、水分等内外因与煤矸石山自燃特性之间的相互关系。公乌素煤矸石所含N、C、H元素、固定碳含量和比热容均低于公乌素煤;含水率、含灰分量、含硫量、热扩散系数和导热系数均高于公乌素煤。在相同的温度梯度下,煤矸石内部温度变化传播更迅速、温度扩散能力更大,比公乌素煤传导的能量更多。相同的热量加热下,煤矸石升温更快,更易自燃。煤矸石综合燃烧指数Sn(Vad+FCad)/Aad呈正相关,拟合系数R2=0.9759,煤矸石含挥发分和固定碳含量越高、灰分越低,其综合燃烧性能越好。综合燃烧指数Sn.点燃指数Di和燃尽指数Dh与FCad/Vad呈正相关,线性拟合相关系数分别为R2=0.8429、0.9258、0.9972,在充分供氧燃烧条件下,燃料比越大,煤矸石的燃尽性能越好。耗氧速率、CO浓度和产生率、第三火灾系数R3可作为预报煤矸石自燃的主要指标,CO2和CH4浓度及产生率、第一火灾系数R1第二火灾系数R2作为辅助指标。将煤矸石的热失重过程划分为脱附、氧化剂裂解、燃烧和热活化及相变4个阶段,得到了对应阶段失重率和特征温度参数。采用Achar微分法和Coats-Redfern积分法联合求解了煤矸石非控自燃动力学参数和机理函数。热棒影响煤堆内部温度场热行为的实验研究表明,试验期内单根热棒对煤堆的最大降温幅度为33.4℃,降温率39.6%;双根热棒作用下煤堆内出现了“马鞍”状温度场分布。推导了热棒在煤堆中的降温半径数学关系式,计算得到80 h热棒的散热量分别为1.0865、2.1680和3.3649 MJ。模拟验证了热棒对煤堆内部温度场的影响及分布规律。研究表明,热棒对煤堆的降温效果与距离成负相关,与自燃煤堆内部热源功率成正相关。热棒对煤堆的蓄冷降温能力随时间持续增加。另外,本文确定了热棒现场实施安装工艺,建立了热棒远程无线安全运行监测系统,研究了工业试验现场热棒轴向温度、煤矸石山水平、垂直温度分布特征和日温度变化特征,基于热棒在煤堆中热周转过程,推导并计算了评价、判断热棒移热降温效果的散热量等量化标准。本文的研究可为热棒技术在煤矸石自燃防灭火领域的大范围推广应用提供基础和指导。

董伟[10](2017)在《粒度对褐煤堆积体氧化自燃影响的实验及模拟研究》文中研究指明煤炭资源在我国能源领域的地位举足轻重,但是煤炭生产、储运过程的事故却屡见不鲜。其中,煤炭自燃问题就是一个严重的事故源头,尤其是以褐煤为代表的低品质煤炭。褐煤在我国煤炭资源储量占比较高,具有燃点低、自燃倾向性高、开发利用难度较大的特点,由此研究褐煤自燃问题具有十分重要的意义。本文以F-K自燃模型为理论基础,借鉴“篮子法”交叉温度实验原理,进行了多次煤炭自燃特性实验测定。实验煤样选用内蒙古白音华矿区的锡盟褐煤,根据实验需求将原煤制备为6种不同粒径。实验观测了不同粒径的煤样,在不同堆积状态下的氧化自燃情况,并应用有限体积分析法对煤堆的温度场、风流场和气体浓度场,进行了计算机数值模拟辅助分析。使用自主研发的数据处理软件生成相关图形,分析煤堆氧化自燃过程的内在特征因素与时间、粒径的关系。煤炭自燃特性测定过程是以3个不同尺寸的正方体网篮,对不同粒径的煤样进行反复实验,观察其在不同堆积状态下的内部升温过程。结果得出煤堆内部升温过程总是呈四个阶段:初始升温阶段、缓慢过渡阶段、温度回升阶段、温度突变(急剧升温自燃或温度逐渐回落)阶段,并且升温过程的阶段性变化与煤样粒径无关。探讨了粒径对临界着火点温度、交叉点升温速率、表观活化能的影响。对实验系统进行了升级改造,实现了开放式常态恒温实验的气体成分测定。通过分析CO、CO2、CO/CO2指标气体随煤堆升温过程的变化,更加明确了不同阶段下煤的氧化反应程度。根据实验测定结论结合数值模拟辅助分析,拓展研究了煤堆自燃过程中各内在特征因素在时空上的耦合关系,可以为工程实际提供有效的理论参考。

二、抑制煤堆自燃的新方法的理论与实验研究(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、抑制煤堆自燃的新方法的理论与实验研究(论文提纲范文)

(1)热管抑制煤自燃联合温差发电的实验研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景和意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 煤自燃抑制技术研究现状
        1.2.1 回填注浆抑制技术
        1.2.2 阻化剂抑制技术
        1.2.3 惰性气体抑制技术
        1.2.4 凝胶泡沫抑制技术
        1.2.5 热管相变抑制技术
    1.3 重力热管提取热能技术研究现状
    1.4 热管联合温差发电技术研究现状
        1.4.1 平板热管温差发电技术
        1.4.2 环路热管温差发电技术
        1.4.3 重力热管温差发电技术
    1.5 研究内容与技术路线
        1.5.1 研究内容
        1.5.2 技术路线
2 热管抑制煤自燃联合温差发电理论分析
    2.1 温差发电系统的工作原理
        2.1.1 Seebeck效应
        2.1.2 温差发电器的热电转换原理
        2.1.3 温差发电器的性能评价参数
    2.2 煤-热管-温差发电之间传热机理研究
    2.3 本章小结
3 煤火热能提取与热电转化系统设计
    3.1 热管热电转化系统
        3.1.1 实验所用煤样
        3.1.2 发电模块
        3.1.3 数据采集模块
        3.1.4 加热及温控系统
        3.1.5 热管选型及参数
    3.2 实验测试方案
        3.2.1 实验目的
        3.2.2 实验设计及过程
        3.2.3 数据参数处理方法
        3.2.4 系统的误差分析
    3.3 本章小结
4 煤自然热能回收系统热电转化效能的分析
    4.1 热管充液率对系统热电转换效能的影响
        4.1.1 热管转移煤堆内的移热量分析
        4.1.2 系统发电性能与热电转换状况分析
    4.2 热管布置对温差发电系统输出效能的影响
        4.2.1 热管间距对煤堆内温度场影响
        4.2.2 不同热管间距对系统温差发电性能的影响
    4.3 不同热源温度影响下热电转换性能分析
        4.3.1 168℃热源温度下发电模块特性分析
        4.3.2 268℃热源温度下发电模块特性分析
    4.4 开路电压与短路电流的变化对冷热端温度梯度的影响
    4.5 本章小结
5 发电模块参数变化对发电效能的影响
    5.1 串联发电片数目对系统热电性能的影响
        5.1.1 串联发电片数目对开路电压的影响
        5.1.2 串联发电片数目对输出功率的影响
    5.2 不同负载阻值对系统发电性能的影响
        5.2.1 最佳匹配负载阻值的确定
        5.2.2 不同负载阻值下热电转换效率的变化
    5.3 温差发电模块无量纲优值的变化规律
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 主要工作及结论
    6.2 本文研究方向展望
致谢
参考文献
附录

(2)褐煤低温氧化过程特性分析及煤堆自燃数值模拟(论文提纲范文)

致谢
摘要
Abstract
变量注释表
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究意义
    1.3 研究思路
    1.4 研究内容
2 文献综述
    2.1 煤自燃理论研究
    2.2 煤燃烧特征温度研究
    2.3 煤燃烧动力学研究
    2.4 煤自燃数值模拟
    2.5 本章小结
3 褐煤的自燃特性分析
    3.1 煤样基础表征
    3.2 煤样红外分峰
    3.3 褐煤自燃特性参数研究
    3.4 本章小结
4 褐煤低温氧化动力学研究
    4.1 KAS法动力学计算
    4.2 Coats法动力学计算
    4.3 动力学补偿效应
    4.4 本章小结
5 煤堆自燃数值模拟
    5.1 模型构建基础
    5.2 煤堆煤柱模拟结果
    5.3 煤粉覆盖防治煤自燃
    5.4 三种褐煤自燃预测
    5.5 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集

(3)不同形态水分对煤自燃作用机制研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 煤自燃机理
        1.2.2 水分对煤自燃过程影响研究现状
    1.3 研究内容
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线图
第二章 实验方法与实验过程
    2.1 煤样选取与制备
    2.2 程序升温氧化实验
    2.3 热分析(TD/DTG)实验
    2.4 低温氮吸附实验
    2.5 漫反射红外光谱实验
第三章 水分对煤自燃宏观特性影响
    3.1 水分对煤体温升速率与CO、CO_2释放量影响
        3.1.1 原始水分对煤温升速率与CO、CO_2释放量影响
        3.1.2 外来水分对煤升温速率与CO、CO_2释放量影响
    3.2 水分对煤自燃过程中特征温度与质量变化影响
        3.2.1 水分对特征温度点变化规律影响
        3.2.2 水分对煤自燃过程中质量变化影响
    3.3 本章小结
第四章 水分对煤自燃微观特性影响
    4.1 水分对煤自燃过程比表面积影响
    4.2 水分对煤自燃过程中活性官能团变化影响
        4.2.1 羟基吸收伸缩振动区间
        4.2.2 脂肪族C-H吸收伸缩振动区间
        4.2.3 羰基化合物吸收伸缩振动区
    4.3 本章小结
第五章 水分对煤自燃作用机制
    5.1 原始水分对煤自燃作用机制
    5.2 外来水分对煤自燃作用机制
    5.3 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读学位期间取得的科研成果
致谢

(4)氯盐及其复合阻化剂预防乌海地区煤层自燃的实验研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1.绪论
    1.1 项目背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 矿井火灾及煤炭自燃发火过程
        1.2.2 煤炭自燃发火理论
        1.2.3 预防煤炭自燃发火技术
    1.3 预防煤炭自燃理论
    1.4 研究内容、目标及技术路线
        1.4.1 研究内容及目标
        1.4.2 研究技术路线
    1.5 创新点
2.研究方法
    2.1 实验装置及条件
        2.1.1 实验装置
        2.1.2 实验条件
    2.2 实验药剂
    2.3 判定煤炭自燃难易
    2.4 热分析法
3.煤样热重实验分析
    3.1 实验煤样及制备
    3.2 实验过程
        3.2.1 煤样自燃特性分析
        3.2.2 实验结果分析
    3.3 本章小结
4.阻化后煤样热重分析
    4.1 实验原理
    4.2 阻化处理煤样热重实验分析
        4.2.1 实验步骤
        4.2.2 阻化煤样自燃特性分析
    4.3 本章小结
5.煤阻化前后氧化自燃的化学动力学
    5.1 热分析动力学
    5.2 氧化动力学方程的建立
    5.3 着火活化能测算
        5.3.1 测算过程
        5.3.2 测算结果
    5.4 煤阻化后着火活化能测算
    5.5 本章小结
6.结论
    6.1 主要结论
    6.2 展望
参考文献
在学研究成果
致谢

(5)超细水雾抑制储煤堆火灾实验研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文研究方法与内容
    1.4 本文研究技术路线
2 超细水雾防治储煤堆自然发火理论基础
    2.1 煤自燃理论
    2.2 超细水雾防灭火方法
    2.3 超细水雾的特性参数
    2.4 超细水雾雾滴的运动特性
3 超细水雾特性参数的实验测量与数值模拟研究
    3.1 超细水雾的特性参数及实验测量
    3.2 雾场数值模拟研究
4 储煤堆超细水雾灭火实验方法与实验模型
    4.1 实验方法
    4.2 实验模型及装置
5 超细水雾储煤堆灭火实验
    5.1 储煤堆燃烧实验
    5.2 储煤堆灭火实验
    5.3 实验结论总结
6 结论及展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集

(6)煤自然发火实验及数值模拟研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 煤自燃机理研究现状
        1.3.2 绝热氧化实验研究现状
        1.3.3 热物性实验研究现状
        1.3.4 煤自燃模拟研究现状
    1.4 研究内容
    1.5 研究目标与创新点
    1.6 技术路线
2 热传导特性实验研究
    2.1 元素分析和工业分析
    2.2 热传导特性实验研究
        2.2.1 实验测试原理
        2.2.2 设备简介
        2.2.3 条件设定
        2.2.4 实验结果及分析
        2.2.5 热物性参数与温度拟合函数的选择与分析
    2.3 本章小结
3 煤自然发火气体浓度场及温度场实验研究
    3.1 自然发火实验台简介及原理
    3.2 实验条件设定
    3.3 气温场结果及分析
    3.4 本章小结
4 煤自然发火数学模型构建与数值模拟方法
    4.1 Fluent软件应用
        4.1.1 化学反应
        4.1.2 层流条件
        4.1.3 多孔介质
        4.1.4 用户自定义函数UDF
    4.2 煤自然发火几何模型及网格划分
        4.2.1 几何模型
        4.2.2 网格划分
    4.3 煤自然发火实验数学模型
        4.3.1 模型假设
        4.3.2 控制方程
        4.3.3 边界条件
        4.3.4 参数设定
    4.4 本章小结
5 煤自然发火气温场数值模拟
    5.1 求解与条件参数设定
    5.2 模拟温度场结果分析
    5.3 模拟氧气浓度场结果分析
    5.4 模拟一氧化碳浓度场结果分析
    5.5 模拟二氧化碳浓度场结果分析
    5.6 高温模拟结果分析
    5.7 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录

(7)煤岩燃烧及受热过程的电磁辐射效应研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 存在的问题及不足
    1.4 研究内容
    1.5 研究方法及技术路线
2 煤燃烧及升温过程的电磁辐射实验测试研究
    2.1 煤氧化升温物性参数测试及结果分析
    2.2 煤燃烧电磁辐射测试及结果分析
    2.3 煤受热升温电磁辐射测试及结果分析
    2.4 煤受热升温电磁辐射尺寸效应分析
    2.5 不同测试距离电磁辐射信号变化分析
    2.6 煤升温及降温过程中电磁辐射信号变化
    2.7 本章小节
3 煤升温及燃烧过程的电磁辐射时序多变-频域特性
    3.1 煤自燃过程的温升特性
    3.2 煤升温电磁辐射时-频变化特征
    3.3 煤燃烧电磁辐射时-频特性
    3.4 本章小结
4 煤岩升温加载力学-电-声特性及不同损伤条件电磁辐射特征差异
    4.1 煤岩损伤破坏力学-电-声实验系统
    4.2 热处理后煤岩受载力学行为及裂隙演化
    4.3 不同损伤条件下煤岩破坏电磁辐射-声发射时序特性
    4.4 不同损伤条件下煤岩破坏电磁辐射-声发射频域特性
    4.5 本章小结
5 煤受热升温及燃烧电磁辐射机理
    5.1 温度作用下煤岩热变形破裂演化
    5.2 煤岩物性参数分析
    5.3 煤受热升温及燃烧产生电磁辐射机理
    5.4 煤受热升温热电耦合模型
    5.5 本章小节
6 煤田火区电磁辐射探测方法及现场应用
    6.1 煤田火灾多场耦合演化过程
    6.2 煤田火区电磁辐射探测方法
    6.3 煤田火区电磁辐射探测现场应用
    6.4 煤田火区电磁辐射信号特征分析
    6.5 本章小节
7 结论和展望
    7.1 结论
    7.2 创新点
    7.3 研究展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集

(8)含水煤堆自燃升温特征的实验研究(论文提纲范文)

0 引言
1 含水煤堆自燃特征的理论分析
2 露天煤堆升温实验结果讨论
3 结论

(9)煤矸石山非控自燃热动力学特征及移热方法研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 煤矸石山自燃规律及治理技术
        1.2.2 移热方法与防控技术
        1.2.3 热棒移热降温技术
        1.2.4 目前研究存在的问题
    1.3 研究内容
    1.4 研究方法及技术路线
        1.4.1 研究方法
        1.4.2 技术路线
2 煤矸石山自燃特征及影响因素
    2.1 煤矸石山自燃特征基础理论研究
        2.1.1 煤矸石的相关概念
        2.1.2 煤矸石山非控自燃热动力学过程及条件
        2.1.3 煤矸石山热量积聚过程影响因素
        2.1.4 煤矸石试样采集方案
    2.2 煤矸石内因参数与自燃关联性分析
        2.2.1 试验准备
        2.2.2 煤矸石内因参数测试结果及分析
        2.2.3 公乌素煤矸石与煤内因参数比较
    2.3 煤矸石热物性参数与自燃关联性分析
        2.3.1 试验准备
        2.3.2 煤矸石热物性参数结果及分析
        2.3.3 公乌素煤矸石与煤热物性参数比较
    2.4 煤矸石指标气体参数与自燃关联性分析
        2.4.1 试验准备
        2.4.2 煤矸石自燃特征气体产生规律
        2.4.3 格式火灾系数分析
        2.4.4 煤矸石自燃特征参数优选
    2.5 本章小结
3 煤矸石自燃热动力学理论
    3.1 试验原理及样品准备
        3.1.1 试验原理
        3.1.2 试验装置
        3.1.3 试样制备及测试条件
    3.2 煤矸石热重试验分析及自燃特征参数
        3.2.1 自燃煤矸石TG/DTG曲线特征分析
        3.2.2 不同升温速率条件下煤矸石TG/DTG曲线特征分析
        3.2.3 公乌素矸石与其公乌素煤自燃特征参数对比分析
    3.3 煤矸石自燃反应动力学分析
        3.3.1 煤矸石自燃动力学机理
        3.3.2 动力学方法选择
        3.3.3 煤矸石反应动力学求解
        3.3.4 公乌素煤矸石氧化燃烧动力学参数分析
    3.4 自燃煤矸石综合燃烧特性分析
        3.4.1 煤矸石综合燃烧参数计算
        3.4.2 煤矸石燃烧特征参数与其内因参数的关系
    3.5 自燃煤矸石FTIR光谱特征分析
        3.5.1 FTIR红外光谱特征
        3.5.2 煤矸石FTIR测试数据处理及分析
    3.6 本章小结
4 煤矸石山热棒移热方法及关键参数
    4.1 热棒工作原理及特性
        4.1.1 热棒技术原理及分类
        4.1.2 热棒对煤矸石山移热降温技术优势
        4.1.3 防灭火热棒性能测试实验装置设计
    4.2 热棒?煤堆非稳态传热模型建立
        4.2.1 热棒在煤堆中传热过程模型假设
        4.2.2 热棒传热过程热阻分析
        4.2.3 热棒传热功率及产冷量确定
        4.2.4 热棒在煤堆中影响半径及有效降温半径确定
    4.3 防灭火热棒性能测试实验研究
        4.3.1 方案设计及分析方法
        4.3.2 单根热棒影响下煤堆温度场热行为特性
        4.3.3 双根热棒影响下煤堆温度场热行为特性
        4.3.4 不同热源强度下热棒对煤堆煤堆温度场分布影响
        4.3.5 热棒在煤堆中产冷量计算
    4.4 本章小结
5 自燃煤矸石山热棒降温数值模拟
    5.1 煤矸石山自然发火数学模型
        5.1.1 煤矸石山内多孔介质气体渗流理论
        5.1.2 数值模拟的热力学基础
        5.1.3 基于防灭火热棒性能测试平台的固热耦合模拟
    5.2 煤矸石山内部火源移动规律数值模拟
        5.2.1 有限元分析软件ANSYS
        5.2.2 煤矸石-热棒传热物理模型
        5.2.3 网格划分及参数设置
        5.2.4 边界条件
    5.3 模拟结果分析
        5.3.1 单根热棒数值模拟结果检验
        5.3.2 双根热棒间距对温度场影响模拟结果
    5.4 本章小结
6 热棒消除煤矸石山余热应用及效果分析
    6.1 工业试验场地概况及可行性分析
        6.1.1 崔木煤矿自燃矸石场概况
        6.1.2 煤矸石山火区自燃特点
        6.1.3 工业试验场地可行性分析
    6.2 自燃煤矸石山热棒降温技术现场工艺
        6.2.1 热棒现场安装实施方案
        6.2.2 自燃煤矸石山热棒远程监测方案
    6.3 崔木煤矿矸石山热棒降温效果分析
        6.3.1 矿区气温特征
        6.3.2 热棒轴向温度特征
        6.3.3 热棒作用下煤矸石山温度特征
    6.4 本章小结
7 主要结论及展望
    7.1 主要结论
    7.2 创新点
    7.3 工作展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士期间主要成果及研究经历

(10)粒度对褐煤堆积体氧化自燃影响的实验及模拟研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景和意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 煤炭自燃机理研究
        1.2.2 煤炭自燃特性实验研究
        1.2.3 煤炭自燃数值模拟研究
    1.3 研究内容和技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
2 煤炭自燃过程及其数学模型
    2.1 煤炭自燃过程特性研究简述
    2.2 煤炭自燃低温氧化过程研究
        2.2.1 “篮子法”交叉温度实验
        2.2.2 煤的低温氧化过程
        2.2.3 临界着火点温度
    2.3 煤炭自燃数学模型
        2.3.1 Arrhenius公式的应用
        2.3.2 F-K理论自燃模型
    2.4 本章小结
3 煤炭自燃特性测定系统及相关软件开发
    3.1 实验系统设计
        3.1.1 实验设备
        3.1.2 实验方法
    3.2 数据分析软件开发
        3.2.1 开发背景
        3.2.2 开发流程
        3.2.3 功能介绍
    3.3 煤样基础指标测定
    3.4 本章小结
4 煤炭自燃特性测定实验
    4.1 基于时间序列的煤堆温度分析
        4.1.1 煤堆温度测点分布
        4.1.2 测点升温曲线分析
    4.2 基于煤样粒径的自燃倾向性分析
        4.2.1 临界着火点温度分析
        4.2.2 交叉点升温速率分析
        4.2.3 表观活化能分析
    4.3 煤炭自燃过程气体成分测定分析
    4.4 本章小结
5 基于数值模拟的煤自燃特性分析
    5.1 SIMPLE算法简述
    5.2 数学模型及参数设定
    5.3 煤自燃实验过程数值模拟
        5.3.1 对比验证分析
        5.3.2 温度场分析
        5.3.3 风流场分析
        5.3.4 气体浓度场分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
作者简历
学位论文数据集

四、抑制煤堆自燃的新方法的理论与实验研究(论文参考文献)

  • [1]热管抑制煤自燃联合温差发电的实验研究[D]. 权欣. 西安科技大学, 2021(02)
  • [2]褐煤低温氧化过程特性分析及煤堆自燃数值模拟[D]. 高婧. 中国矿业大学, 2021
  • [3]不同形态水分对煤自燃作用机制研究[D]. 张晓昱. 太原理工大学, 2020(07)
  • [4]氯盐及其复合阻化剂预防乌海地区煤层自燃的实验研究[D]. 陈映光. 内蒙古科技大学, 2019(03)
  • [5]超细水雾抑制储煤堆火灾实验研究[D]. 赖鑫琼. 辽宁工程技术大学, 2019(07)
  • [6]煤自然发火实验及数值模拟研究[D]. 张帆. 西安科技大学, 2019(01)
  • [7]煤岩燃烧及受热过程的电磁辐射效应研究[D]. 孔彪. 中国矿业大学, 2018(01)
  • [8]含水煤堆自燃升温特征的实验研究[J]. 刘星魁,杜学胜,常绪华. 工业安全与环保, 2018(02)
  • [9]煤矸石山非控自燃热动力学特征及移热方法研究[D]. 李贝. 西安科技大学, 2017(01)
  • [10]粒度对褐煤堆积体氧化自燃影响的实验及模拟研究[D]. 董伟. 辽宁工程技术大学, 2017(03)

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抑制煤堆自燃新方法的理论与试验研究
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