[发明专利]一种煤自燃单纯氧化过程产热特性测试方法

说明书

本发明公开了一种煤自燃单纯氧化过程产热特性测试方法，涉及煤自燃技术领域。该测试方法主要包括以下步骤：首先，对实验煤样施加一个恒定的热量流，其次在含氧气氛下对煤样进行实验，获得含氧气氛条件下的温升曲线，并获得此条件下的升温速率；在惰性气氛下进行相同的操作，获得惰性气氛条件下的温升曲线及升温速率；然后利用两种气氛的升温速率差值获得单纯氧化过程的升温速率；将在任意温度条件下获得的单纯氧化升温速率和煤的比热容进行相乘，获得单纯氧化过程的产热速率；最后以产热速率为基础，通过计算获得产热量等热特性参数。本发明测试方法可以更加准确的了解煤与氧的复合过程，为进一步了解煤自燃过程及发火期的计算提供理论依据。

技术领域

本发明涉及煤自燃技术领域，特别是涉及一种煤自燃单纯氧化过程产热特性测试方法，主要用于研究煤自燃过程热量变化特征。

背景技术

煤是世界上的主要能源之一，但是在煤的开采、储存和运输过程中会将煤暴露在空气中，从而与氧发生反应，并释放出热量，如果热量不及时移走，就会造成热量的积累，从而导致煤炭自燃。因此，煤与氧气发生氧化反应，产生热量是发生煤自燃的根本原因，只有详细了解煤自燃过程的产热特性，才能更好的防治煤炭自燃。与产热特性有关的参数主要有产热量，产热速率等指标，它们可以为煤自燃过程产热性提供有价值的见解，从而更有助于理解煤自燃过程。

目前主要是利用绝热氧化模拟法对这些指标进行研究。但是绝热氧化有时候由于绝热条件不好，同时煤低温氧化起始阶段产生的热量太小，往往只有几到几十毫瓦/克(mW/g),导致在很多时候并不能使煤体温度上升，或者异常缓慢，造成实验时间较长，甚至给实验带来困难或者失败。此外，多数绝热氧化实验开始前，都需要对煤样在105℃条件下进行长时间烘干，以去除其中的水分对实验产生的影响。但是由于在这个温度条件下，煤中含氧基团容易大量分解，产生大量的新的活性点位，从而促进了煤在低温条件下更容易发生氧化反应，导致了得到的实验数据不能够很好的反应煤本身的低温氧化特性。

因此，建立一种能够快速测试、成功率高，尤其是能够反映煤低温氧化本质的热量测试方法是解决上述问题的关键。而最能够反映煤低温氧化本质的是煤中活性基团与氧直接反应产生热量，即单纯氧化路径产热，如果将这部分热量能够进行快速有效的测量，则对人们理解煤低温氧化过程具有非常大的帮助。但是，在煤低温氧化过程中会同时存在放热反应和吸热反应(煤中含氧基团热解和水分蒸发吸热)，而吸热反应会对纯氧化产热途径产生干扰，对了解煤与氧复合过程产生的热量变化以及煤中不同活性基团在热量产生过程中的作用有较大的影响。为了降低这种影响，需要将吸热路径排除或者降低到最低，但是通过现有的方法得到的煤低温氧化过程是一个总包反应，并不能实现单独测试纯氧化路径的目的，因此，建立一种能够测试纯氧化路径放热特性的方法非常有必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种煤自燃单纯氧化过程产热特性测试方法，其能解决现有技术中的热量测试方法存在的测试时间长、实验成功率低，且不能够反映煤低温氧化本质的技术问题。

其采用了以下技术方案：

一种煤自燃单纯氧化过程产热特性测试方法，依次包括以下步骤：

a、对选取的实验煤样施加恒定的热量流；

b、在含氧气氛下对所述的实验煤样进行实验，获取含氧气氛条件下的温升曲线，然后对所述的含氧气氛条件下的温升曲线求导获取该条件下的升温速率；

c、在惰性气氛下对所述的实验煤样进行实验，获取惰性气氛条件下的温升曲线，然后对所述的惰性气氛条件下的温升曲线求导获取该条件下的升温速率；

d、步骤b所得含氧气氛条件下的升温速率减去步骤c所得惰性气氛条件下的升温速率，获得单纯氧化过程的升温速率；

e、将步骤d获得的单纯氧化过程的升温速率与煤的比热容相乘，获得单纯氧化过程的产热速率；

f、以步骤e所述的产热速率为基础，通过计算获取热特性参数。