Способ оценки склонности угля к самовозгоранию

 

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.

СООЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСтИЧЕСИИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (51) 5 E 21 F /00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ .flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И 01НРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4417072/31-03 (22) 04„04.88 (46) 07.08.90. Вюл. и 29 (71) Институт Физико-органической химии и углехимии АН УССР (72) В.И. Саранчук, Л.Я. Галушко, А.Г. Галушко и В.А. Хазипов (53) 622.817(088.8) (56) Патент ПНР Y 134651, кл. E 21 1 5/00, 1982.

Авторское свидетельство СССР

М 1209893, кл. Е 21 Г 5/00, 1984. (54) СПОСОБ ОЦЕНКИ СКЛОННОСТИ УГЛЯ

К САИОВОЗГОРАНИ1) (57) Изобретение относится к угольной промышленности и предназначено для обеспечения безопасных условий труда при разработке угольных место рождений. Цель - повышение надежИзобретение относится к угольной . промышленности, а именно к обеспечению Ьезопасных условий труда при раэраЬотке угольных месторождений, Целью изоЬретения .является повышение надежности и сокращение времени оценки склонности угля к самовозгоранию.

На чертеже изображена установка Для испытания угля ОЬЩий вид, Ампула 1 с образцом угля эакры" вается крышкой 2 с припаянными к ней двумя концентрически расположен" ными газоотводными трубками 3 и 4.

Внутренняя трубка почти достигает дна ампулы, а внешняя припаяна непо2 ности 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 несклонным к самовозгоранию относятся угли, тепловой эффект окисления которых составляет менее 60 краж/моль. К склонным к са" мовоэгоранию относятся угли с тепловым зФФектом окисления ) 60 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 таЬл. средственно 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 измерительной ампулы инертным газом (гелием), подаваемым через

1583628 . 4

Количество выделившегося тепла определяют ив выражения отросток крана 6 (показано стрелкой), ампула продувавтся в течение нескольких часов при 298 К при расходе гелия (5-8) 10 з смз/с, Полноту десорбции оклюдированных где Р газов с образца определяют по прекращению эндотермического эффекта, связанного с десорбцией, и отсутстН и и вию "шумов" и дрейфа при записи - 1О нулевой линии самописцем калори метра.

После этого краны 5 и 6 поворачивают на 180, изолируя объем ампулы с оЬразцом угля от атмосферы, а емкость 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. 20

Доставка кислорода из емкости 7 к адсорбенту осуществляется за счет различной плотности кислорода и ге.лия, а также за счет самопроизволь" ного выравнивания парциальных дав- 25 лений кислорода и гелия во всем объ" еме.

Взаимодействие кислорода с углем приводит к снижению давления в установке, что регистрируется с помощью Зр датчика 8 давления. Питание, датчика осуществляется от стабилизированного источника питания Ь-5-30 напряжением

6+1 -10-+H, выход датчика через уст. ройство установки нуля подключен к 35 входу самописца КСП-4 со шкалой

10 мВ.

Количество адсорбированного кислорода А в люЬой момент времени определяется по величине отклонения пера 40 самописца, подключенного к датчику давления:

: Тепловой эффект cj (кДж/моль) окисления углей определялся из выражения

q = 0 .А

Пример ° Производились испытания образцов углей Донбасса, принадлежащих к различным пластам и оТНо сящихся 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, !

Из данных таЬлицы видно, что значения тепловых эффектов окисления углей, для которых зарегистрированы случаи самовозгорания, имеют тенден- . ции к росту в процессе окисления, а для углей, случаев самовозгорания которых не зарегистрировано, значения тепловых эффектов сначала незначительно возрастают (в течение 2-4 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 наЬлюдались 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-ч0 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 obpaaoM, если тепловой эффект -низкотемпературного окисления углей не увеличивается в процессе окисления и по абсолютнои

45 где Ч вЂ” свободный объем установки, определяемый как V " общий

ebs объем установки, определяе:, мый после ее изготовления, . ,:Vр — объем угля, определяемый из значений плотности

50 и величины навески;

h. -. величина оТклонения пара самоI писца от нулевой линии, мм;

k - приведенная чувствительность датчика, Па/мм;

Р, - атмосферное давление, Па;

m - навеска угля, кг.

Ч-Ч (Р-hk)

А 2 Я Х смз/хг !

ll

° 1

Р и ц ---- Дж/кг

М Ф

- мощность калибровочного нагревателя, ат;

- время калибровки, с;

- количество переполнений интегратора по тепловыделению при калибровке и в эксперименте, соответственно, 28 d стае критерия склонности углл к самовозгоранию принимают значение теплового эффекта Ч. (кДж/моль), определяемого из выражения

Ч Ц А

S 15836 величине превышает 40-50 кДж(моль, то такие угли следует относить к несклонным к самовозгорание. ансли тепловой эффект окисления углей рас тет в процессе окисления и по абсолютной величине превышает 50-60 кДжl

/моль, то такие угли следует относить в разряд склонных к самовозгораняю, 10 формула изобретения где Ц - скорость тепловыделения, Дж/кг с;

А - скорость сорбции кислорода, моль/кг;с, при этом к несклонным к самовозгора" нию относятся угли, тепловой эффект окисления которых составляет менее

60 краж/моль, а к.склонным к самовозгоранию относятся угли с тепловым. эффектом окисления 7 60 кДж/моль.

2. Способ по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что измерение скорости тепловыделения проводят в течение 6 ч, l. Способ оценки, склонности угля к самовозгоранию, включающий отбор и подготовку проб углей, определение 15 скорости сорбции кислорода, о т " л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности и сокраще- ния времени оценки, производят измерение скорости тепловыделения при окислении угля при 298 К, а в качеЗначение параметра при времени окисления, ч. Количество Параметр

:пожаров

Шахта, пласт, марка угля

3 4 i 5 6

1 2

Ю

3,05

3,04

4,20

4,29

21,9

5,58

4,59 . 27,2

6,20

4,29

-32,4

5,09

3,42

33 3

8>31

4 69

39,7

195 148 141 137 135

208 167 175 I 73 175

2I О 198 I8 О 177 172

3,31 2,76 2,44 2,17 1 69

261 2 03 1, 76 159 126

28,4 30,5 31,0 30,5 ЗО,О

4,?О 4,27 3,78 3,57 3,29

3,00 2,62 2,42 2,37 2,27

35,1 36,5 35,0 33,7 32 5

5,51 5,17 4,99 4,82 4,64

2,99 2,5I 2,45 2,49 2,41

41,3 46,1 45,? "3,2 43 1

4 77 4 45 4 13 4 13 4 13

2,39 1,89 1,62 1,50. 1,41

44,6 52,6 56 9 61,5 65,7

7,48 7,07 6,65 6,45 6,24

З,О5 2 50 2,14 1,99 1 89

54,9 63,4 69,6 72,7 74,1

Челюскинцев О им. Засядько О

Ж им. Засядько О

Ж им. Батова

Г им. Засядько 3

Г

Углегорская 6.Т им. Орджоникидзе

11,68 10,12

6,08 4,03

43,О 56,2

8,63 7,59

4,47 2,94

43,2 57,9

14,49 12,18

5,54 3,59

57,4 79,9

8,07 6,65

2,22 1,54

ОС им,Бажанова 3

Ж им,йельникова 11.Г им.Иельникова 15

Ч

А

Я

0 А

Ч (А

Ч

А ч

А (А

Я

А

Ч

А

Ч (А (1

9,34

3,24

64,5

/,25

2,42

67,0

11,11

2,62

95>1

5,59

1,14

8,96

2,86

70;2

6,90

2 ° 13

72 i 5

10,49

2,28

102г?

5,73

1,04

8,57 8,18 .

2,56 2,33

75,0 78,6

6,56 6,39

1,90 1 76

77,5 8.1,3

9,87 9,25

2,06 1,:89

107,4 109,7

5,65 5,60

0.98 0,96

1583628

Продолжение таблиць

Значение параметра прИ времени окисления, ч

Параметр"

КоЛичесТво пожаров

° r» »«» «

«,1

1 2

4 5 . 6

«««»»вв««»

Г

Новодруже в.ская

7Г им.Капустина 20

»»» ц измеряется в Дж/с кг ° 10, А - в смэ/кг ° с 10, q - в кДж/моль.,f

Составитель И. Федяева

Редактор О. Ирковецкая

Техред Л,Олийнык

Корректор И. Иуска

Заказ 2240 Тираж 377 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж- 35, Раушская наб., д. 4/5

«

Производственно-иэдательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101 йахТа, пласТ марка угля

Я

Я

А

Я ч

А

81,5

8,17

1 99

91,8

8,88

1,96

101,7

106, 0

7,02

1,37

114,6

7,51

1,32

127,1

116,5 123,7 129,2 131 0

6,45 6,10 6,00 5,88 .. 1,16 1,04 1,00 0,98

124,5 131,2 134,0 135,0

6,97 6,69 6,69 6,55

1,13 1,04 1,00 0,96

138,5 144,2 150,3 153 4