基于热分析技术的煤氧化动力学实验研究

煤的氧化一直备受关注,本文收集了变质程度不同的11种新鲜煤样。重点对这些煤样在粒度120目,加热范围30～800℃下的氧化特性进行热分析动力学研究。煤的氧化情况分为五个阶段:水分蒸发及脱附、吸氧增重、氧化分解、燃烧及燃尽阶段,本文主要研究了前四个阶段。利用热分析动力学Coats-Redfern积分法和Achar-Brindley-Sharp-Wendworth微分法对实验数据进行分析,求解出动力学参数活化能E和指前因子A,找出了满足Bagchi法的最概然机理函数。通过研究发现,变质程度不同的煤在不同氧化阶段其活化能不同;在低温氧化阶段,褐煤活化能大于烟煤和无烟煤;但当氧化温度较高时,变质程度越低的煤,其活化能就越小;指前因子大小反映煤的化学反应速率,并随着活化能的增大而增大。采用TG-DSC-GC联用技术研究了煤在整个氧化阶段的气体产物变化规律及其特征。在煤的低温氧化阶段,找出了判别煤自燃的指标性气体及辅助指标性气体;在较高温度下得到了不同煤种的最大燃烧范围,并得出了各煤种的耗氧规律。用所测得气体的释放规律研究了煤在氧化过程中的氧化特性,并借助化学反应动力学理论简单分析煤的氧化反应是:由缓慢到快速的过程,多步、竞争、平行的过程,突变的过程。煤的氧化热解过程十分复杂,通过分析研究建立了煤氧化过程的总体反应,利用GC分析取得的气体数据,代入LINEST（knowny’s,knownx’s,const,stats）函数进行分段线性回归分析,得出煤在不同氧化阶段的总体速率方程。