Способ оценки склонности угля к самовозгоранию Советский патент 1990 года по МПК E21F5/00 

Изобретение относится к угольной промышленности, а именно к обеспечению безопасных условий труда при разработке угольных месторождений.

Целью изобретения является повышение надежности и сокращение времени оценки склонности угля к самовозгоранию.

На чертеже изображена установка для испытания угля, общий вид.

Ампула 1 с образцом угля закрывается крышкой 2 с припаянными к ней двумя концентрически расположенными газоотводными трубками 3 и k. Внутренняя трубка почти достигает дна ампулы, а внешняя припаяна непосредственно к пробке. Выводы трубок при помощи накидных гаек присоединяются к трехходовым кранам 5 и 6, которые припаяны к емкости 7, служащей для помещения в ней кислорода. Емкость снабжена отростком для закрепления на нем датчика 8 давления (ЧЭД 5-05) и трехходовым краном 9 для дополнительного введения кислорода.

Ампула с образцом угля помещается в термостат калориметра 10, краны 5 и 6 устанавливаются в положение, при котором реализуется продувка измерителоной ампулы инертным газом (гелием), подаваемым через

СЛ

оо со

С&

to

оо

отросток крана 6 (показано стрелкой), ампула продувается в течение нескольких часов при 298 К при расходе гелия (5-8) см /с. Полноту десорбции оклюдированных газов с образца определяют по прекращению эндотермического эффекта, связанного с десорбцией, и отсутствию шумов и дрейфа при записи нулевой линии самописцем калориметра.

После этого краны 5 и 6 повора- ивают на 180°, изолируя объем ампул с образцом угля от атмосферы, а ем- кость 7 через отросток крана 6 продувают кислородом. Затем краны 5 и 6 устанавливают в показанное положение и на диаграммной бумаге делают отметки времени начала эксперимента.

Доставка кислорода из емкости 7 к адсорбенту осуществляется за счет различной плотности кислорода и гелия, а также за счет самопроизвольного выравнивания парциальных дав- лений кислорода и гелия во всем объеме.

Взаимодействие кислорода с углем приводит к снижению давления в установке, что регистрируется с помощью датчика 8 давления. Питание датчика осуществляется от стабилизированного источника питания напряжением 6+1 ,. выход датчика через устройство установки нуля подключен к входу самописца КСП- t со шкалой 10 мН.

Количество адсорбированного кислорода А в любой момент времени опрделяется по величине отклонения пера самописца, подключенного к датчику давления:

A V2-vo( ,k) , ,

д „ JiЈ±..3.l-i. СМ3/КГ,

де V - свободный объем установки;

определяемый как V -- общий объем установки, определяемый после ее изготовлений} , V0 - объем угля, определяв- 50 мый из значений плотности и величины навески;

h. - величина отклонения пара самописца от нулевой линии, мм;

k - приведенная чувствительность датчика, Па/мм;

Р4 - атмосферное давление, Па;

m - навеска угля, кг.

55

Количество выделившегося тепла определяют иа выражения

Ч

Дж/кг,

Р-п-Г

где Р мощность калибровочного нагревателя, 8т; Т - время калибровки, с; N и п - количество переполнений интегратора по тепловыделению при калибровке и в эксперименте соответственно.

Тепловой эффект q (кДж/моль) окисления углей определялся из выр ажения

q .

Пример . Производились испытания образцов углей Донбасса, принадлежащих к различным пластам и относящихся к различным технологическим маркам. Произведено сопоставление динамики изменения тепловых эффектов за время окисления (6 ч при 298 К) с количеством зарегистрированных эндогенных пожаров. Результаты приведены в таблице.

0 5

0

5

0

55

Из данных таблицы видно, что значения тепловых эффектов окисления углей, для которых зарегистрированы случаи самовозгорания, имеют тенденции к росту в процессе окисления, а для углей, случаев самовозгорания которых не зарегистрировано, значения тепловых эффектов сначала незначительно возрастают (в течение 2- ч), а затем снижаются. При этом абсолютные значения скорости адсорбции кислорода углями, для которых не зарегистрированы случаи самовозгорания, выше аналогичных величин для углей, на которых наблюдались эндогенные пожары. Последнее связано с тем, что при низкотемпературном окислении углей одновременно протекают процессы физической и химической адсорбции, тепловые эффекты которых находятся в пределах 2-АО и 60-800 кДж/моль соответственно. Соотношение вкладов физической либо химической адсорбции в процесс окисления углей зависит от химической активности (природы) углей и опоеделяет абсолютное значение теплового эффекта. Таким образом, если тепловой эффект низкотемпературного окисления углей не увеличивается в процессе окисления и по абсолютной

величине превышает 0-50 кДж/моль, то такие угли следует относить к несклонным к самовозгоранию. Если тепловой эффект окисления углей рве тет в процессе окисления и по абсолютной величине превышает 50-60 кДж/ /моль, то такие угли следует относить в разряд склонных к самовозгоранию.

1

Формула изобретения

1. Способ оценки.склонности угля к самовозгоранию, включающий отбор и подготовку проб углей, определение скорости сорбции кислорода, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и сокращения времени оценки, производят измерение скорости тепловыделения при окислении угля при 298 К, а в каче1&83628

стие критерия склонности угля к самовозгоранию принимают значение теплового эффекте q (кЛж/моль), определя . емого из выражения

q-q-A 1,

где Q - скорость тепловыделения,

Лж/кг С; А - скорость сорбции кислорода,

моль/кг.с,

при этом к несклонным к самовозгоранию относятся угли, тепловой эффект окисления которых составляет менее 60 «Лж/моль, а к склонным к самовозгоранию относятся угли с тепловым эффектом окисления 60 кДж/моль.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что измерение скорости тепловыделения проводят в течение 6ч.

8

Продолжение таблицы

Изобретение относится к угольной промышленности и предназначено для обеспечения безопасных условий труда при разработке угольных месторождений. Цель - повышение надежности и сокращение времени оценки. Отбирают и подготавливают пробы углей. Производят измерение скорости тепловыделения при окислении угля при температуре 298 К. В качестве критерия склонности угля к самовозгоранию принимают значение теплового эффекта, определяемого по математической формуле. К не склонным к самовозгоранию относятся угли, тепловой эффект окисления которых составляет менее 60 КДж/моль. К склонным к самовозгоранию относятся угли с тепловым эффектом окисления *9860 кДж/ моль. Измерение скорости тепловыделения проводят в течение 6 ч. Взаимодействие кислорода с углем приводит к снижению давления в установке, которое регистрируют при помощи датчика давления. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Q измеряется в Дж/с-кг.Ю, А - в см3/кг-с-10% q - в кДж/иоль.

I