煤自燃大分子量气态产物生成规律研究

除了常见的煤自燃预报标志气体外,煤在低温氧化过程中会生成许多分子量相对较大的气态产物,这些尚未被人们关注的大分子量气态产物同样携带着能够反映煤自燃进程的关键信息.为了探究煤自燃过程中大分子量气态产物的生成规律,使用气相色谱分析技术对煤低温氧化和热解过程中生成的气态产物进行检测.结果表明:在煤的低温氧化和热解过程中共检测到19种大分子量气态产物,包括16种C_(4)~C_(7)烃类化合物和3种醛酮类化合物,绝大部分大分子量气态产物的体积分数随煤温升高表现出规律性的增长趋势;煤氧化过程中大分子量气态产物的生成量高于热解过程,且仅在煤的氧化过程中检测到了醛酮类气态产物,说明醛酮类气态产物仅来源于煤的氧化反应;煤自燃大分子量气态产物的初始出现温度能有效填补使用常规标志气体时存在的预报空白区间.采用原位红外光谱分析技术分析了煤氧化过程中活性基团的变化规律,发现烃类基团的含量在煤温达到110℃后表现出明显的减少趋势,而含氧官能团的含量在煤氧化前期增长缓慢,当温度达到150℃后其增长速率明显增大.使用灰色关联分析法分析了煤氧化过程中大分子量气态产物与活性基团之间的关联度,结合灰色关联分析结果探讨了不同类型的煤自燃大分子量气态产物的生成机理.