[发明专利]一种松散煤体氧化热测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种松散煤体氧化热测试方法，尤其适用于对煤体自燃过程传热传质规律进行研究，准确测试松散煤体自热过程中的氧化热测试。

背景技术

煤氧反应放热是煤体能够自热升温的主要热源，而煤体氧化热是描述其放热性能的主要指标，只有准确测定煤体氧化热，才能搞清煤的氧化放热性能，进而准确预测预报煤体自燃，防止火灾事故的发生。因而如何测定煤低温氧化热成为研究煤自燃特性的关键。

由于煤低温氧化过程非常缓慢，所释放出的热量也非常小，尤其在30～70℃温度段用一般的实验方法很难准确测量出煤的氧化放热量。国内外关于煤体氧化热的测试方法主要有热平衡法、键能估算法、绝热量热计或微量量热计直接测试法、差示扫描量热法及参比氧化法等。目前的大型实验台测试法测试结果较为准确，但具有实验周期长，不适合大批量煤样测试的需求；化学键能估算法是在推导煤自燃反应过程基础上进行的，但煤自燃过程受较多因素影响，煤氧复合的吸附及反应过程的描述较为困难，难以保证其准确性，利用化学键能估算法测试氧化放热强度势必会产生一定误差；微量量热计直接测试法在国内煤炭行业还未进行应用，且该方法对仪器的要求较高；而差示扫描量热法不能准确测试50℃以下的氧化放热量，且仅针对10mg左右的小试样进行测试，不能反应煤体氧化的实际情况。因此，很多学者在计算过程中直接引用了煤体氧化热的经验数值。故需进一步探讨煤低温阶段氧化热的实验测量方法。

煤自燃是由于煤氧复合作用并放出热量而引起的，取决于煤的供氧情况、氧化放热特性及散热状况。当煤体放热速率大于散热速率时，煤体内部积聚的热量使煤体温度升高，最终导致煤体自燃。影响这一过程的关键参数有：煤氧化热力学参数(氧化热)、煤体的热物性参数(导热系数、氧气扩散系数及渗透系数)及煤氧化动力学参数(活化能及耗氧速度)。要准确测试煤体氧化热，必须在分析松散煤体氧化热与煤自燃特性参数之间的耦合关系、煤自燃过程传热、传质规律的基础上，根据多孔介质传热学理论，建立松散煤体氧化热的理论测试方法。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种方法简单易行，能够在较短时间内准确测试松散煤体氧化热，满足大批试样测试需求松散煤体氧化热测试方法。

技术方案：本发明的松散煤体氧化热测试方法如下：

(1)将新鲜煤样进行破碎，并筛分为不同粒度范围的煤样；

(2)在绝热柱状反应容器中沿轴心线位置布置热线，并在垂直热线的同一平面上按距热线约1cm、2cm、3cm处各布置一排温度测点和气样测点，热线的轴向至少有三排温度测点和气样测点；

(3)选取筛分好的一种粒度范围的煤样称重后装入绝热柱状反应容器内，开启供风控制系统，连续向煤体内通入氮气直至煤体完全处于氮气环境下，封闭绝热柱状反应容器；

(4)开启绝热柱状反应容器中沿轴线位置布置的热线加热源，以恒定功率给煤体加热，当煤体温度达到预定值后关闭电源，在煤体处于自然降温条件下，对布设的温度测点连续采集温度，直至煤样温度降至环境温度；

(5)建立导热系数计算模型：