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题名地下煤层强制燃烧注气流量对含水煤燃烧动力学的影响
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作者
聂百胜
白凯丹
何珩溢
刘鹏
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机构
重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室
重庆大学资源与安全学院
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出处
《煤炭科学技术》
北大核心
2025年第7期134-145,共12页
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基金
重庆市研究生科研创新资助项目(CYB240050)。
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文摘
煤层地下原位燃烧取能是未来煤炭资源绿色安全开采的潜在路径。为探究原位含水煤层在不同注气流量下的燃烧特性及动力学特征,以典型含水率(11%~32%)褐煤为研究对象,利用热重–差热扫描量热(TG–DSC)联用技术,分析煤样在燃烧过程中特征温度、综合燃烧性能指数、最大热流等参数,同时采用Coats-Redfern积分法对煤燃烧过程进行动力学计算,得到煤样的活化能E。结果表明:水分对煤燃烧及放热特性存在显著影响,随着含水率的增加,煤样着火温度及最大燃烧速率温度先降低后增加,而综合燃烧性能指数及最大热流先增加后降低,当含水率为22.8%时,煤样的着火温度最低,综合燃烧性能指数和放热强度最大,表明适量含水率有利于煤炭的快速着火及燃烧。注气流量显著影响煤的燃烧速率及放热强度,注气流量的增加提高了煤的燃烧速率,但当注气流量升高至80 mL/min时,会显著降低放热强度,其原因是流量过大会带走更多煤燃烧释放的热量,不利于煤自身氧化升温。根据燃烧动力学参数计算结果得出,随着煤中含水率增加,其反应活化能先降低后增加,3种注气流量下,22.8%含水率煤的活化能最低,分别为54.55、54.18、57.97 kJ/mol,含水率11.6%和22.8%煤在50 mL/min时活化能最小,其余含水率煤在20 mL/min时活化能最小,而当注气流量为80 mL/min时,煤样的活化能显著提高,进一步证实了含水率22.8%煤在注气流量50 mL/min时容易着火,较高的注气流量不利于含水煤的点火。研究结果丰富了煤炭燃烧机理的理论基础,同时为地下煤层原位点火及稳定燃烧提供理论指导。
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关键词
含水率
注气流量
特征温度
燃烧及放热特性
活化能
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Keywords
moisture content
air flow
characteristic temperature
combustion and heat release characteristics
activation energy
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分类号
TD823
[矿业工程—煤矿开采]
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