重力热管提取储煤堆自燃热量的实验研究

在煤碳的开采和运输过程中，都涉及到煤的储存堆放问题。在堆放过程中，煤中的碳分子与周围氧分子会发生缓慢的氧化放热反应，释放的热量如不能及时散发出去，煤垛温度就会升高，甚至引起煤堆自燃，且会使煤质降低，造成巨大的资源损失和环境污染。目前对煤堆自燃所采用的方法主要有传统的打密眼和浇水的方法，这主要是煤中水分受热汽化吸收了汽化潜热，借助孔眼的“烟囱效应”将热量散发出去，起到降温的作用。但这种方法受煤中含水分的影响，一方面水分以水蒸气形式离开煤垛带走汽化潜热，另一方面水分逸出将会增大煤与空气的接触面积，从而加快氧化产生热量,如果能及时移除煤堆内部的热量，就可以有效避免煤堆自燃。重力热管已经在电子元件冷却、余热回收等方面显示了高效的导热技术，在此尝试把重力热管应用于移除煤堆内部的自燃热量，利用重力热管对煤火非控燃烧热量进行提取，既能达到煤火防止的目的，又能充分利用能源，有利于防止地下煤火蔓延扩展或防止火区复燃。热管所提取的热量亦可进行余热的二次利用。 本文尝试利用实验的手段进行了热管提取煤堆热量的实验，通过测试储煤堆内部温度场的变化，进行了热管换热性能的对比试验。对比了不插热管和插入热管后的降温效果，插入热管后，通过改变重力热管的布置间距、插入深度、倾斜角度和冷凝段散热方式对比了煤堆的降温效果。结果表明煤垛中插入热管后可以明显的降低煤垛内的温度，当插入多根光管时，热管间的间距缩小、插入深度减小、热管布置角度减小时可以有效提高煤堆的散热，当煤堆内部温度升高时，冷凝段加装翅片的热管降温效果更好，热管可有效防治煤堆的自燃和煤田火灾。本文的研究思路为煤火自燃热量的提取和利用提供了新思路。