[发明专利]一种煤易自燃临界水分的确定方法

摘要

本发明公开了一种煤易自燃临界水分的确定方法，属于煤矿井下煤自燃灾害防治技术领域。该方法包括以下步骤：(1)建立基于CO浓度的煤自燃临界温度计算模型；(2)采用通氮干燥法测试煤自然含水率a与饱和含水率c，设计合适的含水梯度；(3)采用微型注射器按比例添加水分，配制成不同含水率的实验煤样；(4)用气相色谱仪测试不同含水率煤样在30～180℃时的CO浓度；(5)分2段线性拟合不同含水率煤样lnC_out对1/T曲线，求得煤自燃不同反应阶段的相关系数分别为S₁和S₂；(6)由K＝S₁S₂最大值确定煤自燃临界温度；(7)由极小值原则确定煤易自燃临界水分b。本发明方法能够实现煤易自燃临界水分的定量确定。

主权项

1.一种测定煤易自燃临界水分的方法，其特征在于，依次包括以下步骤：步骤一、建立基于CO的煤临界温度计算模型，所述模型如式(1)所示：式中：C_out为煤样罐出口的CO浓度，10^‑6；E为活化能，J/mol；R为气体常数，8.314J/(mol·K)；T_i为绝对温度，K；A为指前因子；S为煤样罐的底面积，m²；L为煤样罐的高度，m；m为煤与1mol O₂反应生成CO的摩尔数；为氧气含量，mol/m³；n为反应级数；k为单位换算系数，22.4×10⁹；v_g为气体流速，m³/s；当供气流量一定时，ln C_out与1/T_i是一条直线；通过计算拟合曲线斜率‑E/R，可求得煤在不同氧化反应阶段的活化能；而活化能发生突变的温度即为煤自燃临界温度；步骤二、测试煤样自然含水率a与饱和含水率c，确定实验煤样的含水率梯度；步骤三、将不同粒径的煤样混合封装，向其中加入不同质量的水后，混合均匀，配制得到不同含水率的实验煤样；步骤四、分析不同含水率煤样自燃氧化过程中CO的变化趋势；步骤五、lnC_out对1/T曲线的线性好坏由相关系数S来确定，而判断2段曲线的线性好坏由相关系数乘积K＝S₁S₂确定；步骤六、根据K的极大值初步确定煤自燃临界温度范围，其具体数值由两段曲线的交叉点横坐标1/T倒数确定；步骤七、画出煤自燃临界温度随含水率的变化曲线，煤自燃临界温度极小值所对应的水分即为煤易自燃临界水分b。