Badania laboratoryjne wyznaczania szybkości zużycia tlenu podczas samozagrzewania się węgla

• Autorzy: Qilin H. , Shujie Y.

Warianty tytułu

EN

The laboratorial researches on the rate of oxygen consumption by coal during its self-heating

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W laboratorium Szanghajskiej Spółki Energetyki S.A. w Chinach przeprowadzono badania próbek węgla z pokładu nr 8 kopalni Kongzhuang w celu wyznaczania prędkości zużycia tlenu podczas procesu samozagrzewania się węgla. Badania przeprowadzono dla różnego rozkładu frakcyjnego ziaren węgla, przy różnych temperaturach i różnych zawartościach tlenu w otaczającej atmosferze. Na podstawie uzyskanych wyników wyznaczono zależność szybkości zużycia tlenu przez węgiel w funkcji średnicy ziaren, temperatury i zawartości tlenu. Opracowana zależność pozwala obliczyć szybkość zużycia tlenu przez węgiel w rzeczywistych warunkach, co ułatwić może dokładniejsze określenie skłonności węgla do samozapalenia. W pracy znajduje się opis oryginalnej aparatury i metodyki badawczej służącej do wyznaczania szybkości zużycia tlenu w powietrzu przepływającym przez badaną próbkę węgla. (Rys. 1) Wybrane parametry fizyczne węgla z pokładu nr 8 kształtują się następująco: wilgotność przemijająca […] wilgotność analityczna […], zawartość popiołu […], zawartość części lotnych […], zawartość siarki […], zawartość siarki pirytowej […], zawartość wodoru H = 6,49%, zawartość tlenu O = 39,62%, zawartość pierwiastka węgla C = 48,6%. Po rozkruszeniu próbek węgla przed badaniem suszono je w azocie o temperaturze […], ważono je raz na dzień, do chwili kiedy próbki osiągnęły ustaloną wagę w kolejnych dwóch dniach. Badania zużycia tlenu przeprowadzono przy zaprogramowanej temperaturze w komorze termostatycznej (wokół pojemników rurowych). Wybrane parametry warunkowe badań zestawiono w tablicy 1. Badania przeprowadzono dla różnych średnic ziaren przy różnych temperaturach i różnych zawartościach tlenu w dopływającym powietrzu. Przyjęto następujące rozkłady ziarnowe: 6,5--9 mm, 4,5--6,5 mm, 2,5--4,5 mm, 0,9--2,5 mm, 0,25--0,8 mm. (Tablica 1). Stężenie objętościowe tlenu w powietrzu wlotowym zawierało się od 0,95% do 21%, a temperatura węgla w komorze reakcyjnej zmieniała się od 30,1 do 195,6 […]. Z teorii dynamiki i równowagi chemicznej wynika, że szybkość zużycia tlenu jest wprost proporcjonalna do stężenia tlenu. Szybkość zużycia tlenu z dostarczanego powietrza świeżego […] wyrazić można wzorem (5). W ramach badań opracowano następujące zależności związane z szybkością zużycia tlenu przez próbkę węgla: *Zależność szybkości zużycia tlenu przez próbki węgla od bezwymiarowej średnicy ziaren (Rys. 2. wzór (6)); *Zależność bezwymiarowej szybkości zużycia tlenu od bezwymiarowej temperatury (Rys. 3, wzór (8)); *Zależność In […] przy temperaturze 80 […] (Rys. 4, wzór (9)). *Funkcja korygująca […] przy założeniu średnicy wzorcowej […] (wzór (6)); *Funkcja korygująca […] przy założeniu temperatury wzorcowej T […] (wzór (8)); *Funkcja korygująca […] przy założeniu wzorcowego stężenia tlenu w powietrzu dostarczonym 9,375 […] (wzór (10)). Z w/w przeprowadzonych badań wynika, że szybkość zużycia tlenu przez węgiel zależy od średnicy ziaren węgla, temperatury i stężenia tlenu. Uwzględniając wyżej wymienione czynniki we wspólnym działaniu uzyskano wzór (11) do obliczenia szybkości zużycia tlenu przez węgiel.

EN

IIn the laboratory of Shanghai Energy Company Ltd in China the investigations of coal samples from layer No. 8 of Kongzhuang Coal Mine were taken, aiming at marking the rate of oxygen consumption by coal during its self-heating. The investigations were conducted for different grain sizes of coal, at different temperatures and different contents of oxygen in circumjacent atmosphere. Based on the results got from the investigations, the dependence of the rate of oxygen consumption by coal in function of diameter of grains, the temperature and content of oxygen was worked out. The dependence permits to count the rate of oxygen consumption by coal in real conditions, which can facilitate the more exact qualification of susceptibility of coal to self-heating. In the paper the authors described the methodology and original apparatus for marking the rate of oxygen consumption by coal samples.(Fig.1). Some physical characteristics of coal from the layer No. 8 are following: the free moisture W […], the analytic moisture W […], the content of ash A […], the content of volatile matter V […], the content of sulphur S […], the content of pyretic sulphur S […], the content of hydrogen H = 6.49%, the content of oxygen O = 39.62 %, the content of the element of carbon C = 48.6%. After the samples of coal were crushed, before the investigations they were dried in gas of nitrogen at temperature […], and weighed once a day, so until when the samples don't reduce their weight in next two days. The investigations were conducted at programmed temperatures in thermostatic chamber (round tubular containers). The conditions of investigations were shown in Table 1. The investigations were conducted for different diameters of grains, at different temperatures and different contents of oxygen in flowing air. The grain distributions were accepted as: 6.5--9 mm, 4.5--6.5 mm, 2.5--4.5 mm, 0.9--2.5 mm, 0.25--0.8 mm. (Table 1). Oxygen concentration in inlet air varied from 0.95% to 21%, and the temperature of coal in reaction chamber changed from 30.1 to 195.6 […]. From the theory of chemical dynamics and chemical equilibrium it results, that the rate of oxygen consumption by coal is directly proportional to content of oxygen. The rate of oxygen consumption by coal from provided fresh air […] is presented as formula (5). After the investigations the following dependences connecting with the rate of oxygen consumption by coal samples were worked out: *The dependence of the rate of oxygen consumption by coal sample from dimensionless diameter of grains (Fig. 2, Formula (6)); *The dependence of the dimensionless rate of oxygen consumption from dimensionless temperature (Fig. 3, Formula (8)); *The dependence of ln […]. From the investigations in results, that the rate of oxygen consumption by coal depends on diameters of the grains of coal, the temperatures and concentrations of oxygen. Taking into account of the factors above-mentioned in common working, the formula (11) for calculating the rate of oxygen consumption by coal was worked out.

Słowa kluczowe

PL

pożary podziemne; samozagrzewanie się węgla; szybkość zużycia tlenu

EN

underground fires; self-heating of coal; rate of oxygen consumption

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2004
• Tom: Vol. 49, nr 3
• Strony: 359--370
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., wykr.

Twórcy

autor

Qilin H.

• Department of Resources Exploitation and Management Engineering, Anhui University of Science and Technology, 232001 Huainan, Anhui, China

autor

Shujie Y.

• Department of Resources Exploitation and Management Engineering, Anhui University of Science and Technology, 232001 Huainan, Anhui, China

Bibliografia

• [1] Banerjee S.C., 1985: Spontaneous combustion of coal and mine fires. A.A. Balkema, Rotterdam, 33-52.
• [2] Cygankiewicz J., 2000: Badanie niskotemperaturowego samozagrzewania węgli kamiennych w Głównym Instytucie Górnictwa. Biblioteka szkoły eksploatacji podziemnej, Seria z Perlikiem nr 2, Kraków, 5-29.
• [3] Panigrahi D.C., Ojha A., Saxena N.C., Kejriwal B.K., 1997: A study of coal oxygen interaction by using russian U-index and its correlation with basic constituents of coal with particular reference to Jharia Coalfield. Preceedings of the 27th International Conference of Safety in Mines Research Institutes, Volume 1, New Delhi, India, 493-499.
• [4] Tang X., Zhang Y., 1992: Struktura cząstkowa węgla i jego skłonność do samozapalenia. Bezpieczeństwo Kopalń Węgla, nr 5, Chiny, 12-15 (w języku chińskim).
• [5] Xu J., 2001: Teorie oceny stref zagrożonych samozapaleniem węgla., Wydawnictwo Przemysłu Węglowego, Beijing, Chiny, 12, 67-72 (w języku chińskim).
• [6] Zhang G., Da i G., 2002: Teorie Samozapalenia Węgla i Praktyki Jego Zwalczania. Wydawnictwo Przemysłu Węglowego, Beijing, Chiny, 2-4 (w języku chińskim).