0I:10.13374/j.issn1001-053x.2001.06.00M 第23卷第6期 北京科技大学学报 VoL.23 No.6 2001年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.2001 煤自燃性测试技术及数值分析 文虎徐精彩葛岭梅邓军 西安科技学院，西安710054 摘要利用装煤量850kg的XK型煤自然发火实验台，真实地模拟了煤的自燃过程.根据实 验测定的温度场和气体浓度场变化，结合流体力学和传热学理论，推算出不同温度时煤氧复合 的耗氧速度、放热强度，为煤自燃性的定量分析及自然发火预测提供理论依据.并根据煤自身 的氧化放热性能及其所处的蓄热环境，应用热平衡法推导出煤自燃极限参数的计算方法，为煤 自燃预测及防治提供了量化的理论判据. 关健词煤自燃性；耗氧速度；放热强度；煤自燃极限参数 分类号TD752.1 近20年，世界各主要产煤国先后建立了静 度、湿度和高温点的蓄散热条件；用气体压缩机 态模拟煤层自燃过程的大型自然发火实验台) 供人风量，模拟实际漏风条件：依靠松散煤体自 根据实验结果，从煤自燃的氧化性和放热性2 身氧化放热量，引起煤体升温；同时跟踪测定煤 个方面对煤的自燃性进行了考察.该测试技术 体温度变化、氧浓度变化和其他气体成分含量 较好地模拟了煤实际条件下的自燃过程，其测 的变化.应用该实验台可直接获取煤体内测点 试的自燃性及自然发火期与实际情况基本相 温度、氧浓度分布、其他气体含量分布及煤最短 符.为此，西安科技学院亦自行研制了我国第一 自然发火期 个大型煤自然发火实验台，对煤自燃性进行研 究. 2煤自燃性衡量指标 1试验装置 煤表面分子是一个非常复杂的有机化合 物，它的活性结构种类很多，数量各异，故仅用 西安科技学院研制的大型煤自然发火实验 煤的氧化性衡量煤的自燃性，误差较大.同一种 台（见图1）装煤质量850kg,模拟井下的起始温 类的煤，由于它的表面活性结构类型和数量的 差异，即便是它的氧化性相同，其放热性也可能 不同，放热性的差异将造成煤自燃性的不同.因 此，煤的自燃性必须同时从氧化性和放热性2 个方面考察，也就是说不仅要考察某一种煤与 氧的作用能力大小，同时还要考察这种煤与氧 作用时放热能力的强弱， 煤氧复合过程中，煤与氧发生物理吸附、化 学吸附和多级化学反应，其中化学吸附和化学 反应放出的热量是煤自燃过程发展的主要热 控机 源.煤的氧化性是煤与氧发生物理吸附、化学吸 图1煤自然发火实验台结构示意图 附和化学反应的能力的综合，可采用耗氧速度 Fig.1 Experimental unit of coal spontaneous combustion at 来衡量；煤的放热性是煤消耗氧放出热量的总 low temperature stage 能力，可采用放热强度来衡量. 收稿日期200101-06文虎男，29岁，讲师 *国家自然科学基金资助项目(No.59974020)DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2001. 06. 004