煤氧化特性的STA-FTIR实验研究

杨漪^1,2,3，邓军^1,2，张阓妮^1,2，王伟峰^1,2

1. 西安科技大学安全科学与工程学院2. 西安科技大学陕西省煤火灾害防治重点实验室3. 清华大学公共安全研究院

摘 要：采用同步热分析-红外联用技术（STA-FTIR）,以4种不同变质程度的新鲜煤样为研究对象,从特征温度点、热量变化、逸出气体、氧化反应动力学等多角度分析煤的氧化放热特性及其规律。研究结果表明,随着煤变质程度降低,煤中挥发分含量增高,煤氧化过程特征温度点逐渐减小;各个阶段反应活化能逐渐变小,最大热释放速率和放热量相应增加;同时,氧化过程中所释放的CO,CO2,H2O,CH4等气体的初始温度和峰值温度均呈现出逐渐减小趋势,生成CO量减少,CO2和水量增加;此外,不同煤样在水分蒸发及脱附阶段、吸氧增重阶段的反应机理接近。实验结果说明不同煤样的氧化反应过程具有相似性,变质程度越低的煤,发生氧化和燃烧反应越容易,自燃危险性越高。应根据煤样存储、开采、运输环境,针对初始放热温度较低的低变质煤样,及时采取冷却降温、封堵裂隙、阻化剂阻化等措施预防煤自燃发生和发展。

关键词：煤自燃;氧化放热特性;热分解;热动力学;STA-FTIR技术;