水分影响下阴燃传播及气相反应发生的研究

为了解阴燃传播及其反应状态发生变化的特点,采用一半干燥一半加湿的聚氨酯泡沫材料进行实验。在自然对流条件下,阴燃由下到上从干材料传播到湿材料。各次实验中阴燃在干材料部分都保持稳定传播,而湿材料部分所设计的含水率则从8.4%到21.7%。水分的吸热作用使阴燃状态随含水率大小发生极大的变化。在含水率较小时,阴燃仍能继续传播但温度和速度都有所下降;含水率稍大时,阴燃反应受到抑制,在内部有氧气剩余的情况下则会发生气相反应;当含水率进一步增大,阴燃就会熄灭。如果阴燃能传播到材料末端,外界的大量氧气进入阴燃区将使其向明火发生转化。

煤的受热氧化及其对物理吸附氧气的影响

为探讨煤在氧化后发生的性质变化,选取无烟煤和烟煤2种煤样,在不同的温度下进行加热.在每一次加热前后都测量煤样的质量,以及进行对氧气的物理吸附实验.结果显示,煤样的质量和对氧气的物理吸附量都呈现出随加热温度先增大,然后快速下降的特征.分析表明,煤样内部的氧化变化是导致其质量和吸附氧气量发生同步、一致变化的根本原因.在较低加热温度下,煤样同氧气发生化合反应形成不稳定的中间产物使煤的质量增大,同时这些中间产物具有更强的氧气吸附能力.在更高加热温度下,煤样被深度氧化释放出气体产物导致质量下降,同时煤质变得酥松,内部分子间作用力减弱,对氧气的吸附能力也减弱.对煤各阶段氧化后性质的分析同相关文献的观测结果一致.

不同温度条件下煤的恒温氧化特性实验研究

通过不同环境温度下煤样的充分氧化实验,获得了煤氧化过程的温度变化曲线,同时对各充分氧化煤样微观结构的变化规律进行了红外光谱测试.结果表明,在一定温度下,煤经过一段时间氧化后反应停止,但在更高的温度下反应又重新开始,因此煤具有随温度变化分阶段发生氧化反应的特性.这主要是由于煤体中各种官能团活化并参与反应,需要不同的能量.一定的温度下参与反应的官能团的种类及数量是一定的,要让更多的官能团发生氧化反应,只有提高温度,给其提供更多的能量.研究从恒温环境角度探讨煤氧复合过程,该条件下煤加热过程所表现出来的温度变化规律,进一步揭示了煤氧复合作用机理.

煤的受热升温过程及厚度与粒度的影响

为了解煤在中等温度（150～400℃）下氧化的特点，对贫煤和褐煤进行了系列恒温加热。重点考察在超过加热温度后煤的升温速率，以分析其氧化放热反应的特点。不同条件实验中，贫煤的升温速率曲线都在相同的一些温度点附近出现峰值；褐煤也有相同的规律。这表明在特定温度附近氧化反应加强是由煤自身的特性决定的。另一方面煤样的厚度越小、粒度越大都使得升温速率数值增大，说明厚度小、粒度大有利于氧气的输运，而导致氧化反应加快。

煤的低温氧化升温规律实验研究

对煤样进行系列恒温加热,得到煤样中心温度变化曲线以及各温度氧化后煤样的质量变化.分析表明:煤的氧化升温是由于煤中各级活性成分与氧发生放热反应造成的;贫煤约在220℃,280℃,330℃和490℃时,褐煤约在203℃,290℃以及368℃时出现明显的升温速率波峰,表明在这些温度点附近是各级活性成分集中发生反应的区域.

逆向阴燃传播过程和模型

为了解逆向阴燃传播的过程和特点,用聚氨酯泡沫材料在绝热封闭的装置中进行了实验。实验过程用热电偶进行温度的测量,通过调节气体流量观测风速对逆向阴燃的影响。聚氨酯泡沫材料的逆向阴燃可分为两个阶段,第一阶段泡沫材料阴燃变成多孔炭,材料的透过率很小,能进入材料内部参与反应的氧气量也少,气流增大,在增加氧气的同时也带走更多的热量,阴燃传播速度随风速先增大后减小。第二阶段多孔炭的燃烧,空气很容易进入到材料内部,传播速度随风速线性增大,燃烧达到的最高温度值也随风速增大。在第一阶段中逆向阴燃的传播是匀速的,以此建立了一维传播模型,模型模拟结果同实验的结果具有很好的一致性。

煤低温物理吸附氧以及水分对吸附影响的研究

利用ZRJ-1型煤自燃性测定仪测出煤在低温恒压时的吸氧量,比较不同温度下吸氧量的变化;同时比较相同温度下不同煤样吸氧量的差异,分析产生差异的原因。结果表明:煤在低温时物理吸附量随环境温度升高而下降;褐煤相对于其它三种煤样吸氧量偏大,是由于煤中水分蒸发造成比表面积增大造成的,同时,煤的结构也是一个不可忽视的因素。