煤堆粒径对煤堆自燃风速的影响

针对煤矿露天煤堆自热-自燃问题,为研究煤堆粒径对煤堆自燃的影响,运用多孔介质、传热传质、流体力学等理论,以某煤堆为原型建立了煤堆的自热-自燃二维模型。利用COMSOL软件对不同风速(0.05~13.00 m/s)条件下不同粒径(0.5~35.0 mm)煤堆的内部温度、氧化耗氧速率及漏风速度规律进行模拟分析,得到了不同粒径煤堆在不同风速下最高温度的变化曲线,对不同粒径下煤堆的自燃风速范围进行了划分,并得到了不同粒径下煤堆的最小、最大、最易自燃风速随煤堆粒径的变化规律。研究结果表明:除粒径0.5、2.0 mm的煤堆外,其他粒径煤堆内部最高温度均随风速增加呈现“快速增加—达到最大值—快速下降—稳定在一个相对较低值”的变化规律,区别在于随煤堆粒径的不同,其温升、温降的速率表现不同,较高风速条件下所能达到的稳定温度也不同。当自燃风速低于1 m/s时,在相同风速条件下煤堆平均粒径越小煤堆内部最高温度越低;当自燃风速大于1 m/s时,在相同风速条件下平均粒径小于10 mm的煤堆温度更高。当煤堆平均粒径<0.5 mm时,一般不会发生自燃;当煤堆粒径≥1 mm时,在不同风速范围内,均存在着不同程度的自燃现象。当煤堆平均粒径≤10 mm,在自燃风速≤1 m/s时,粒径越小,煤堆最高温度越低;当自燃风速>1 m/s时,粒径越小,煤堆的温度越高。