大颗粒煤反应过程中灰层有效扩散系数的研究
除尘系统排放颗粒物扩散模型的的研究
西安建筑科技大学硕士学位论文除尘系统排放颗粒物扩散模型的的研究姓名：黄汉军申请学位级别：硕士专业：供热、供燃气、通风及空调工程指导教师：沈恒根2000.2.1西安建筑科技大学硕士学位论文１绪论随着对空气环境质量要求日益严格，空气环境中的颗粒物（ＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅＭａｔｔｅｒ，ＰＭ）的危害已愈来愈引起重视。
我国一直采用总悬浮微粒（ＴｏｔａｌＳｕｓｐｅｎｄｅｄＰａｒｔｉｃｌｅ，ＴＳＰ）进行环境空气中颗粒物含量评价，对ＰＭ．。
（空气动力学直径ｄｐ＜ｌＯ“ｍ的所有颗粒）也提出了限制条什。
但是近年来国外加大了对微粒的研究力度，甚至提出了ＰＭ：ｓ（空气动力学直径ｄｐ＜２．５ｕｍ的所有颗粒），结果表明：微粒或尤其是ＰＭ２。
为代表的颗粒物对人体危害最”“。
作为建筑环境改善的重要条件一建筑环境空气品质（ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＡｉｒＱｕａｌｉｔｖ，ＣＥＡＱ）与之密切相关，低品质的室外空气是室内环境主要的空气污染源之。
Ｗ此，有必要加强对空气中颗粒物分布的研究。
表１ｌ为１９８２年实施的ＧＢ３０９５－－８２《大气环境品质标准》（以ｒ简称ＧＢｌ）有关闻体颗粒物的部分数据，表１．２现行的ＧＢ３０９５－－１９９６《大气环境品质标准》（以Ｆ简称ＧＢ２）有芙『刊体颗粒物的部分数据。
从国家人气环境品质标准的变化可以看出对人气环境ｒ铺质的要求越米越高。
表１．１ＧＢ３０９５－－８２三级标准浓度限值表浓度限值（ｍｇ／Ｎｍ３）污染物名称取值时间一级标准二级标准三级际准日平均｝０．１５Ｏ．３０Ｏ５０总悬浮微粒任何一次｛＋０．３０１．ＯＯ１．５０日平均０．０５Ｏ．１５Ｏ．２５洲尘任何一次０．１５Ｏ．５０Ｏ．７０＋“｜｜、ｒ均”为任何一日的平均浓度不许超过的限值料“任何～次”为任何一次采样测定不许超过的浓度限值。
不同污染物“任何一次”采样时问见肯头规定。
表１．２ＧＢ３０９５－１９９６各项污染物的浓度限值浓度限值（ｍｇ／Ｎｍ。
煤层含气量评价中灰色关联分析与相关分析法对比
色关联分析法与相关分析法评价过程相对简单，能 够快速对各因素影响程度进行比较， 即得出权重值， 因此应用较为广泛。
1
灰色关联分析法
灰色关联度分析是对研究系统建立适当的数学
模型，通过对系统动态发展过程量化分析，抓住影 响系统的主要矛盾、主要特征和主要因素 [3] 。该方 法的优点在于对样本量要求较小，评价原理简单明 了，因而得到较为广泛的应用。灰色关联分析法的 基本思想，是通过计算比较数列 xi 和参考数列 x0 构 成曲线间的相似程度，来分析和确定因素间的影响 程度或因子对主行为的贡献程度，即关联度与权重 值。最早出现的是一般关联度，而后发展出绝对关 联度、斜率关联度和改进型关联度的计算方法。需 要指出的是：灰色关联度量化模型是刻划因素间线 性关系，对于因素间非线性关系容易产生错误的分 析判断。
分、地层温度、地层压力、埋藏深度和顶板厚度对煤层 含气量有较大影响。本文选取这些参数作为含气量的 影响因素，并加入密度参数作为对照。分别使用灰色关
表1
样本号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 含气量 /m3·t 1 17.95 11.57 16.27 18.52 17.19 16.19 15.95 24.81 20.08 灰分 /% 6.39 12.8 4.80 4.42 6.71 6.82 11.2 5.02 3.21
1 xi (1) x0 (1) xi (n) x0 (n) r ( x0 , xi ) x (1) x (1) x (0) x (n) 2 n 1） （ 0 i 0 i x (k ) x0 (k ) 2 i k 2 xi ( k ) x0 ( k ) x0 xi =max(x0, xi), xi x0=min(x0, xi)。
煤粒瓦斯解吸扩散试验方法及规律研究
煤粒瓦斯解吸扩散试验方法及规律研究作者：许顺贵来源：《科技创新导报》2017年第20期摘要：为研究煤粒瓦斯的解吸扩散规律，笔者利用TerraTek ISO-300/310等温吸附/解吸仪和SH-CBM8全自动高精度煤层气/页岩气含气量多路测定仪，成功设计出一套简单易操作的煤粒瓦斯扩散系数测定方法。
结合经典扩散理论模型进行煤粒瓦斯扩散规律试验，研究探讨了实验过程中温度和吸附平衡压力对于煤粒瓦斯初始有效扩散系数的影响。
关键词：煤粒瓦斯试验扩散理论中图分类号：TD712 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）07（b）-0086-04研究煤粒瓦斯的扩散规律，对于研究煤中瓦斯含量和预防瓦斯突出事故具有重要意义。
虽然近年来国内外学者积极参与煤粒瓦斯解吸扩散的试验研究，然而目前对于煤粒瓦斯扩散规律的认识尚不完善，测定煤粒瓦斯扩散系数的试验方法仍然有待改进。
笔者利用TerraTek ISO-300/310等温吸附/解吸仪和SH-CBM8全自动高精度煤层气/页岩气含气量多路测定仪，成功设计出一套简便可行的煤粒瓦斯扩散系数测定方法并给出煤粒瓦斯初始有效扩散系数D0的计算方法和理论模型。
通过煤粒瓦斯扩散规律试验，研究了试验温度和吸附平衡压力对于煤粒瓦斯初始有效扩散系数的影响，进而研究温度和吸附平衡压力对煤粒瓦斯扩散的影响。
对于煤粒瓦斯扩散规律的研究始于1951年剑桥大学Richard M. Barrer[1]提出的经典扩散模型。
20世纪60年代首次将经典扩散理论应用于矿业领域，用经典扩散模型法计算初始短时间内的煤中瓦斯扩散系数。
国内关于煤粒瓦斯扩散规律的研究始于1986年，杨其銮、王佑安等人[2]最先导出了经典扩散模型的精确解吸简化式。
其后，2001年聂百胜、郭勇义等人[3]引入第三类边界条件，基于长时间解吸扩散导出经典模型的三角函数表达式，取其中第一项n=1，近似计算扩散系数，然而其结果与经典扩散模型试验值仍存在较大偏差。
煤矿呼吸性粉尘及其综合控制（三篇）
煤矿呼吸性粉尘及其综合控制煤矿呼吸性粉尘是指煤矿作业中产生的粉尘，其主要成分为煤炭灰烬和矸石，含有大量的二氧化硅和二氧化硫等有害物质。
这些粉尘在煤矿作业中会被搬运、喷洒和露天堆放等操作产生，对矿工的呼吸系统和健康造成很大威胁。
为了保障矿工的健康，煤矿呼吸性粉尘的综合控制非常重要。
本文将从煤矿呼吸性粉尘的来源、健康危害和综合控制方面进行介绍和探讨。
一、煤矿呼吸性粉尘的来源煤矿呼吸性粉尘的主要来源可以归纳为以下几个方面：1. 提升和搬运过程中产生的粉尘：在煤矿内，煤炭需要经过提升和搬运等环节进行加工和处理，这些过程中会产生大量的粉尘。
特别是在煤炭装车和卸车过程中，由于煤炭颗粒的撞击，会导致细小颗粒的产生，形成可吸入粉尘。
2. 煤炭喷洒过程中产生的粉尘：为了保证煤炭的稳定性和防止自燃等问题，煤炭在储存和运输过程中常常需要进行喷洒。
然而，喷洒过程中的水雾会与煤尘结合，并形成可吸入粉尘。
3. 煤炭露天堆放和采掘过程中产生的粉尘：在采煤过程中，常常需要对煤炭进行露天堆放和破碎等处理。
这些操作会导致大量的煤尘扬起，并在空气中形成呼吸性粉尘。
二、煤矿呼吸性粉尘的健康危害煤矿呼吸性粉尘对矿工的呼吸系统和健康造成很大威胁。
当矿工吸入煤尘后，其中的有害物质会对呼吸系统进行损害，引起一系列健康问题，包括：1. 矽肺病：由于煤矿呼吸性粉尘中含有大量的二氧化硅，长时间暴露于此类粉尘中的矿工易患上矽肺病。
这是一种严重的职业病，会对呼吸系统造成损害，引起气道狭窄、肺气肿等症状。
2. 慢性支气管炎和肺气肿：长时间暴露在煤尘环境中，矿工易患上慢性支气管炎和肺气肿等呼吸系统疾病。
这些疾病会导致呼吸困难、咳嗽和气息粗俗等症状。
3. 肺癌：煤矿呼吸性粉尘中的有害物质还包括一些致癌物质，如多环芳香烃等。
长期暴露在这些致癌物质中会增加患上肺癌的风险。
三、煤矿呼吸性粉尘的综合控制为了保障矿工的健康，煤矿呼吸性粉尘的综合控制非常重要。
采用合适的控制措施可以有效降低粉尘产生和扩散，有效防止呼吸性粉尘暴露。
选煤厂产尘环节粉尘颗粒扩散方程的建立
Ｅｎｇ ｎ ｅ ｉ ｓ ｎ Ｓ ｌｃｉ ａ ｃ ｏ ｙ ｅ ｄ ｒｎｇ Ｄｕ ｔＩ ｅｅ ｔｎｇ Ｃｏ ｌＦａ ｔ ｒ
Ｌ ｅ ｉ ｇ ｉＹｕ ｑ ｎ
（ ｅ ｉｇＰ ｌ ｅｈ ｉ Ｃ ｌ ｇ ， ｅ ｉｇ１０ ４ ， ｈ ａ Ｂ ｉｎ ｏｙ ｃ ｎｃ ｏ ｅｅ Ｂ ｉｎ ０ ０ ２ Ｃ ｉ ） ｊ ｔ ｌ ｊ ｎ
煤基质扩散系数对煤层气开采影响的数值分析
煤基质扩散系数对煤层气开采影响的数值分析王辰;詹绍建;唐俊;李文国;王宏伟【摘要】针对煤层的双重孔隙特性，采用考虑了Fick第一扩散定律和考虑有效应力的渗透率模型对煤层气的开采过程进行研究，探讨了扩散系数对煤层气开采的影响作用。
采用不同的扩散系数值（1．2×10－10 m2／s与1．2 ×10－13 m2／s），通过数值计算，对煤层气的产量演化过程进行分析。
计算结果表明：扩散作用主导的煤层气生产过程要远远长于自由相气体主导的煤层气生产过程，具体来说，基质气体压力演化过程的时间尺度（109 s ）比裂隙气体压力演化的时间尺度（107 s ）要高两个数量级；在煤层气解吸过程初期，不同的基质扩散系数对产量的影响不明显；在解吸过程后期，两种情况下单位时间内的煤层气产量相差很大，最终可达到三个数量级。
%Based on the dual‐porosity characteristics of coal seams ,Fick’s First Law for Diffusion and the permeability model considering the effective stress impact was included to investigate the impact of the diffusion coefficient on coalbed methane recovery .The evolution of gas output was analyzed in two different scenarios with different diffusion coefficients(1 .2 × 10-10 m2/s and 1 .2 × 10-13m2/s) .The results showed that the gas recovery process dominated by diffusion was much longer than that dominated by the gas in freephase .The time scale for the evolution of matrix gas pressure(109s)wastwo magnitudes larger than that of fracture gas pressure(107s) .The diffusion coefficient has unobvious influence on the gas recovery in the initial stage ,but the difference developed with the recovery process and reached 3 magnitudes finally .【期刊名称】《中国矿业》【年(卷),期】2014(000)011【总页数】4页(P95-98)【关键词】扩散系数;渗透率;煤层气;双重孔隙介质【作者】王辰;詹绍建;唐俊;李文国;王宏伟【作者单位】中国矿业大学北京力学与建筑工程学院，北京100083;中国矿业大学北京力学与建筑工程学院，北京100083;中国矿业大学北京力学与建筑工程学院，北京100083;山西中新甘庄煤业有限公司，山西大同037000;中国矿业大学北京力学与建筑工程学院，北京100083【正文语种】中文【中图分类】TE371煤是典型的双重孔隙介质(或称裂缝性介质)，由基质系统与裂隙系统组成，形成了具有双重孔隙度、双重渗透率的介质系统[1-2]。
CH4、N2、CO2在煤中的解吸扩散特性研究
收稿日期：２０１７?１２?２９作者简介：白俊杰（１９９１－），男，河南洛阳人，在读硕士研究生，研究方向为瓦斯地质理论与应用。
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５－２７９８．２０１８．０４．００９ＣＨ４、Ｎ２、ＣＯ２在煤中的解吸扩散特性研究白俊杰，侯朝阳（河南理工大学安全科学与工程学院，河南焦作 ４５４０００）摘 要：注气（Ｎ２、ＣＯ２）驱替技术越来越多地应用到煤层气的开发当中，气体在煤层中的扩散快慢直接影响驱替效果。
为了解ＣＨ４、Ｎ２、ＣＯ２在煤层中的解吸扩散特性，利用实验研究了不同压力、不同时间段内它们在煤中的扩散系数变化情况。
结果表明：在不同时间段内，Ｎ２、ＣＨ４、ＣＯ２在煤中的扩散系数都是随气体压力的增加略微降低，但降低不是很明显；在相同气体压力下，Ｎ２、ＣＨ４、ＣＯ２在煤中的扩散系数都随时间的增加而减小，并且在相同气体压力下，ＣＯ２在煤中的扩散系数最大，ＣＨ４次之，Ｎ２最小。
关键词：注气；解吸；扩散系数中图分类号：ＴＤ７１２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００５?２７９８（２０１８）０４?００２４?０４ 煤层气是由煤自生自储的一种洁净能源，它为我国的经济快速发展做出了巨大贡献［１］。
随着煤矿开采深度的增加，煤层气的采出越来越难，各种提高煤层气采出率的技术应运而生，最常用的一种技术是注气驱替［２］煤层ＣＨ４来提高煤层气的采出率。
注入的气体包括ＣＯ２、Ｎ２以及二者的混合气体，ＣＯ２、Ｎ２在煤中的扩散速度快慢直接影响驱替［３］的效果，因此研究ＣＯ２、Ｎ２在煤中的扩散特性对提高煤层气采出率至关重要［４］。
本文主要通过扩散系数［５］来研究ＣＯ２、Ｎ２、ＣＨ４在煤中的扩散特性。
１ 实验仪器及煤样 实验所用仪器是在煤的等温吸附试验装置容量法基础上改制而成，它主要包括气体增压组件、恒温控制组件、主要功能组件和抽真空组件，仪器的连接示意如图１所示。
实验所用煤样采自潞安矿区高河煤矿，首先对取回来的块煤进行粉碎，然后将粉碎煤样用样品筛筛分出６０～８０目的颗粒煤用于扩散实验，将８０目以下的颗粒煤用于工业分析。
粉煤灰掺量与混凝土氯离子扩散系数的公式
粉煤灰掺量与混凝土氯离子扩散系数的公式粉煤灰是一种常见的工业废料，但在混凝土制备中却能发挥不小的作用。
说起粉煤灰掺量与混凝土氯离子扩散系数的公式，这可是个相当专业且重要的话题。
咱们先来说说啥是粉煤灰。
这粉煤灰啊，就像是混凝土家族里的一位“神秘嘉宾”。
它是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，一般呈灰色。
可别小瞧了这灰扑扑的东西，当它以适当的比例掺入混凝土中，能带来一系列奇妙的变化。
比如说，粉煤灰能够改善混凝土的工作性能。
以前我在一个建筑工地上观察过，工人们在搅拌混凝土的时候，加入了一定量的粉煤灰，那混凝土变得更加顺滑，流动性更好，就像是顺滑的巧克力酱一样，浇灌起来轻松多了。
而我们今天要说的重点，是粉煤灰掺量与混凝土氯离子扩散系数的关系。
这氯离子扩散系数呢，简单来说，就是反映氯离子在混凝土中扩散快慢的一个指标。
如果这个系数大，那氯离子就容易在混凝土里“乱跑”，这可不利于混凝土的耐久性。
那粉煤灰掺量到底是怎么影响这个系数的呢？这就有个公式啦。
但咱先别被公式吓到，其实理解起来也没那么难。
想象一下，混凝土就像是一个大城堡，而粉煤灰就像是城堡里的“卫士”。
卫士多了，防守就更严密，氯离子这个“小捣蛋鬼”就不容易闯进来。
所以，一般来说，粉煤灰掺量增加，混凝土氯离子扩散系数会降低。
具体的公式呢，通常会考虑到粉煤灰的品质、混凝土的配合比、养护条件等多个因素。
比如说，粉煤灰的活性越高，它在降低氯离子扩散系数方面的效果可能就越好。
有一次，我和一个搞建筑材料研究的朋友交流，他就给我讲了他们做的一个实验。
他们准备了几组不同粉煤灰掺量的混凝土试件，然后把这些试件放在模拟海洋环境的溶液里，一段时间后，测量氯离子的扩散深度。
通过大量的数据计算和分析，最终得出了更精确的粉煤灰掺量与混凝土氯离子扩散系数的关系公式。
在实际的工程应用中，这个公式可太重要了。
工程师们可以根据工程所处的环境，比如是靠近海边还是在干燥的内陆，来合理调整粉煤灰的掺量，从而保证混凝土结构的耐久性，延长建筑物的使用寿命。
煤粒多尺度孔隙中瓦斯扩散机理及动扩散系数新模型
煤粒多尺度孔隙中瓦斯扩散机理及动扩散系数新模型本文针对混合孔隙介质中的瓦斯扩散机理及动扩散系数的选取，提出了一种基于多尺度孔隙结构特征的新模型。
1、研究背景：近些年来，随着开发建设进入泥质煤层和煤层水，结合煤层内部特性及其破碎特征，煤层开发日趋复杂，对煤层水动力学特性的影响不断加大，岩煤孔隙多尺度结构特征显得更加重要。
2、基础理论：扩散机理主要分为可动性扩散和不可动性扩散，其中可动性扩散主要是指溶质分子的扩散传质过程，而不可动性扩散指的是因体积变动等物理过程影响气体的扩散，相关研究表明，扩散机理和动扩散系数对于煤层水动力学特性有较大影响。
3、新模型：本文建筑出基于多尺度孔隙结构特征的新模型，该模型主要参考了Carman-Brinkman-Coenen模型，以满足于煤层气瓦斯的多尺度扩散特性，分解真实多尺度孔隙结构特征，分析单位体积和不同孔隙类型对气体瓦斯扩散关系的影响，通过考虑单元体孔隙的多尺度结构，准确的拟合煤层水性质的变化，令可动性扩散和不可动性扩散成分之间的多尺度衔接更加合理，并结合分级系数，在单元体孔存存在时可以准确地捕捉煤层孔气瓦斯扩散特性，从而提高了模型预测准确性。
4、研究结果：本文建立了由流体动力学和粒子膨胀理论相结合的新模型，模拟不同孔隙类型的情况，探索煤层瓦斯扩散的多尺度机理，通过基于离散元模拟和实验结果，结果表明，新型模型在分析煤层水动力学中的动扩散系数的精度更高，而且模型表达式公式更为简洁，计算参数也更加灵活。
5、结论：本文提出的一种新模型能够较好地捕捉煤层水动力学特性，在动扩散系数选取上更加深入。
通过将真实煤层孔隙结构分解出多个不同类型的孔隙，更加精细的捕捉煤层的动扩散特性。
结果表明，本模型能够较好地反映多尺度孔隙结构下的煤层水扩散特性。
煤粒多尺度孔隙中瓦斯扩散机理及动扩散系数新模型
煤粒多尺度孔隙中瓦斯扩散机理及动扩散系数新模型近年来，随着石油和天然气勘探开发的不断发展，煤层气资源的开发及利用成为石油行业的重点研究和应用。
但是，由于煤粒多尺度孔隙和瓦斯的多特性，阻碍了煤粒多尺度孔隙中瓦斯扩散机理的完全揭示和瓦斯扩散系数的优化研究。
同时，煤粒多尺度孔隙中瓦斯扩散机理及动扩散系数的估算也成为石油勘探开发工程中的重要科学问题。
为了解决煤层气资源的勘探开发问题，本文重点从煤粒多尺度孔隙中瓦斯扩散机理及动扩散系数的研究入手，提出了一种新的模型，模型基于多尺度流体流动概念，融合了瓦斯粒子运动机制、空间扩散以及温度等多种因素，从而得出瓦斯在煤粒多尺度孔隙中的动扩散系数。
首先，针对煤粒多尺度孔隙的特性，提出了一种基于多尺度流体流动的孔隙结构几何模型，即结合了度量尺度孔隙的概率密度函数和质量流量的传输数模型，计算出煤粒多尺度孔隙的孔隙结构因子。
同时，在考虑瓦斯粒子在孔隙内的扩散机理的基础上，采用温度效应模型，通过假设瓦斯於孔隙内空间扩散和温度周期受迫而产生的扩散和热效应，重新构建了多尺度孔隙中瓦斯扩散机理的计算模型。
最后，根据这一模型，使用实测数据求出了煤粒多尺度孔隙中瓦斯的动扩散系数，得出了煤粒多尺度孔隙中瓦斯扩散机理及动扩散系数的新模型。
该模型的开发和研究，有助于改善瓦斯在煤粒多尺度孔隙中的扩散规律，丰富瓦斯扩散机理的理论基础，为煤层气的经济开发提供了重要的理论依据。
本文的研究结果表明，基于多尺度流体流动的孔隙几何模型和多种因素考虑的瓦斯扩散模型，能够更好地揭示煤粒多尺度孔隙中瓦斯扩散机理和瓦斯动扩散系数，拓展了瓦斯在多尺度孔隙中的扩散机理，具有良好的应用性和参考价值。
同时，本文的研究也对煤层气的经济开发提供了重要的理论依据，具有重要的现实意义。
综上所述，本文针对煤粒多尺度孔隙中瓦斯扩散机理及动扩散系数提出了一种新的模型，有助于改善瓦斯在煤粒多尺度孔隙中的扩散规律，丰富瓦斯扩散机理的理论基础，为煤层气的经济开发提供了重要的理论依据，有着重要的现实意义。
煤峪口采煤面粉尘扩散特征和降尘效果实践
收稿日期:2022-12-16作者简介:李 博(1982-),男,山西平遥人,工程师,从事煤矿安全工作。
doi:10.3969/j.issn.1005-2798.2023.08.028煤峪口采煤面粉尘扩散特征和降尘效果实践李 博(阳泉煤业集团泊里煤矿有限公司,山西和顺 032700)摘 要:煤矿综放面产尘强度大。
在采煤机两滚筒附近布置测尘点实地监测PM2.5和PM10的浓度变化,发现处在下风侧滚筒附近的PM10浓度变化幅度比上风侧的滚筒附近更大,而且平均浓度也更高;处在上风侧滚筒附近的PM2.5浓度变化更大,但其平均浓度低于下风侧滚筒。
表面活性剂体积浓度为0.05%的水溶液用于降尘,采煤机司机处的呼吸性粉尘浓度降低到19.3mg /m 3,总粉尘浓度降低到43.5mg /m 3,降尘率分别高达93.7%和91.2%.在回风巷水幕帘下风侧5m 处,总粉尘浓度降低至10.2mg /m 3,呼吸性粉尘浓度降低至4.3mg /m 3,降尘率分别高达97.4%和95.6%.关键词:粉尘;综放工作面;采煤机;粉尘防治中图分类号:TD714.4 文献标识码:A 文章编号:1005-2798(2023)08-0099-03 经过多年煤炭开采,我国主要产煤地区正在向西北部转移,这些地方的煤矿煤层较厚,煤炭产出率高,但矿井产煤量明显高于东部薄煤层矿井,正逐渐成为我国重要的煤炭生产基地。
厚煤层采煤面作业强度大,主要利用一次采全高的大采高采煤机割煤或放顶煤开采方式,这些方式提高了生产效率,但粉尘产生强度也随之增加。
产尘主要区域为采煤机割煤滚筒、液压支架移架和放顶煤作业时的放煤口[1]。
粉尘是矿井生产中最主要的危害。
作业人员长时间吸入大量粉尘会引发尘肺病,每年约有1.5万新增尘肺病患者。
此外,大量煤尘飘浮在空气中还可能引发煤尘爆炸,对企业安全生产有严重威胁。
为了高效治理粉尘,大多采用采煤机喷雾、液压支架架间喷雾等技术,虽然取得了一定效果,但仍难以达到国家标准。
煤的热扩散系数
煤的热扩散系数
煤是一种常见的化石燃料，但它与其他化石燃料不同的是，它的热扩散系数比较低。
热扩散系数是衡量物质热传导能力的物理量，它表示单位时间内单位面积的热量通过物质传导的能力。
热扩散系数越大，物质的热传导能力就越强。
煤的热扩散系数一般在0.1-0.6W/(m•℃)之间，而其他化石燃料如石油和天然气的热扩散系数则一般在0.15-0.4W/(m•℃)之间。
这说明煤的热传导能力相对较弱，燃烧时产生的热量不易扩散到周围环境中。
这一特性使得煤炭在燃烧时会产生较高的温度，并且燃烧的时间也较长。
同时，煤的烟气中也会富含大量的热量，这就需要通过烟气余热回收，以提高煤的利用效率。
除此之外，煤中也含有较多的灰分和硫分等有害物质，燃烧时会产生大量的污染物。
因此，在煤的利用过程中需要加强污染物的净化和控制，以保护环境和人类健康。
总之，煤的热扩散系数相对较低，这一特性对煤的利用过程产生了一
定的影响。
在煤的利用过程中，需要充分考虑其热传导能力，以提高煤的利用效率和减少污染物的排放。
《2024年粉煤灰基浆液在多孔介质中扩散规律研究》范文
《粉煤灰基浆液在多孔介质中扩散规律研究》篇一一、引言随着环境保护意识的日益增强和资源利用率的提高，粉煤灰作为一种工业废弃物，其再利用价值逐渐受到重视。
粉煤灰基浆液因其良好的渗透性、稳定性及环境友好性，在多孔介质中的应用日益广泛。
本文旨在研究粉煤灰基浆液在多孔介质中的扩散规律，为进一步推广其应用提供理论依据。
二、粉煤灰基浆液的特性粉煤灰基浆液主要由粉煤灰、水及其他添加剂组成，具有以下特性：1. 良好的渗透性：粉煤灰基浆液具有较高的渗透性能，可快速渗透到多孔介质中。
2. 稳定性好：浆液中的粉煤灰颗粒具有良好的稳定性，不易沉淀。
3. 环境友好：粉煤灰基浆液无毒无害，对环境友好。
三、多孔介质的特性及分类多孔介质是指具有大量孔隙的固体材料，广泛应用于土木工程、环境工程等领域。
多孔介质的特性及其分类如下：1. 特性：多孔介质具有复杂的孔隙结构、较大的比表面积和良好的吸附性能。
2. 分类：根据孔隙大小、形状及连通性，多孔介质可分为砂土、黏土、岩石等。
四、粉煤灰基浆液在多孔介质中的扩散规律粉煤灰基浆液在多孔介质中的扩散规律受多种因素影响，包括介质特性、浆液性质及外部环境等。
以下是其主要扩散规律：1. 扩散速度：粉煤灰基浆液在多孔介质中的扩散速度受介质孔隙大小、形状及连通性影响。
一般来说，孔隙较大的介质中，扩散速度较快。
2. 扩散距离：随着扩散时间的延长，粉煤灰基浆液的扩散距离逐渐增大。
在一定的时间内，扩散距离与时间呈正比关系。
3. 影响因素：粉煤灰基浆液的扩散规律还受浆液浓度、添加剂种类及外部环境（如温度、压力）等因素影响。
浓度越高，扩散速度越快；添加剂可改善浆液的稳定性及渗透性，从而影响扩散规律；外部环境则通过影响介质特性和浆液性质间接影响扩散规律。
五、实验研究方法及结果分析为研究粉煤灰基浆液在多孔介质中的扩散规律，本文采用室内实验与数值模拟相结合的方法。
首先，通过室内实验观察粉煤灰基浆液在不同类型多孔介质中的扩散过程，并记录相关数据。
煤粒中瓦斯时变扩散规律的解析研究
煤粒中瓦斯时变扩散规律的解析研究
张志刚
【期刊名称】《煤矿开采》
【年(卷),期】2012(017)002
【摘要】针对瓦斯在煤粒中的菲克型扩散,对煤粒瓦斯放散过程中扩散系数发生变化的机理进行了分析,并通过求取时变扩散系数Dt的公式对南桐煤样在瓦斯解吸放散过程中的扩散系数变化规律进行了测定,通过对实验数据的分析,得出了时变扩散系数的数学模型,推导出了时变扩散方程的解析解.
【总页数】4页(P8-11)
【作者】张志刚
【作者单位】瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室,重庆400037;中煤科工集团重庆研究院,重庆400037
【正文语种】中文
【中图分类】TD712.51
【相关文献】
1.含瓦斯煤粒前期扩散理论模型及解析解 [J], 薛洪来;关城;付帅;董利辉;王菲茵
2.煤粒瓦斯扩散规律与突出预测指标的研究 [J], 吴世跃;郭勇义
3.煤粒瓦斯解吸扩散试验方法及规律研究 [J], 许顺贵
4.煤粒瓦斯解吸时变规律实验研究 [J], 姚壮壮
5.煤粒瓦斯扩散的理论模型及其解析解 [J], 聂百胜;郭勇义;吴世跃;张力
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大颗粒煤反应过程中灰层有效扩散系数的研究
大颗粒煤反应过程中灰层有效扩散系数的研究王苑;罗永浩;季俊杰;林鹏云【摘要】在大颗粒煤燃烧或者气化过程中,气体穿过灰层的有效扩散系数是非常重要的参数.对有效扩散系数的研究主要有两种思路:一方面,灰层本质上是多孔介质,因此在研究有效扩散系数时,沿用气体在多孔介质中扩散的研究思路;另一方面,焦炭的燃烧或者气化本质上是气固反应,气体在灰层也即产物层中的扩散是气固反应的重要影响因素,因此应用气固反应的理论对有效扩散系数进行研究.根据以上两种思路综述了有效扩散系数的实验和模型的研究现状,并对今后的研究重点进行了展望.【期刊名称】《煤炭转化》【年(卷),期】2010(033)003【总页数】5页(P87-91)【关键词】大颗粒煤;燃烧;气化;灰层;有效扩散系数【作者】王苑;罗永浩;季俊杰;林鹏云【作者单位】上海交通大学机械动力工程学院热能工程研究所,200240,上海;上海交通大学机械动力工程学院热能工程研究所,200240,上海;上海交通大学机械动力工程学院热能工程研究所,200240,上海;上海交通大学机械动力工程学院热能工程研究所,200240,上海【正文语种】中文【中图分类】TQ534;TQ541固定床的燃烧和气化是煤炭的主要利用方式,建立固定床反应模型对于优化反应过程有重要意义.固定床通常使用大颗粒块煤,煤焦的反应速率主要受动力学和扩散两个因素的影响;对于含灰量高的大颗粒煤来说,灰层扩散阻力的影响很大.[1-3]气体在灰层中的有效扩散系数是表征灰层扩散阻力的重要参数.对于一定厚度的灰层,其内部的不同位置由于其孔隙结构的差异,对应不同的有效扩散系数[4];但在研究焦炭反应速率时,灰层内部不是研究重点,因此灰层通常作为一个整体来处理.随着反应的进行,灰层厚度不断增加,因此灰层整体的有效扩散系数随着反应不断变化.很多研究者对气体穿过灰层的有效扩散系数进行了研究,主要有两种思路.一方面,灰层本质上是多孔介质,因此在研究有效扩散系数时,沿用了气体在多孔介质中扩散的研究思路;另一方面,焦炭的燃烧或者气化本质上是气固反应,气体在灰层也即产物层中的扩散是气固反应的重要影响因素,因此气固反应理论也可应用于有效扩散系数的研究. 1.1 有效扩散系数的概念气体在多孔介质中的扩散传质遵循费克定律:当气体浓度梯度是1 mol/m4,扩散通量NA是1 mol/(m2·s)时,对应的有效扩散系数是1 m2/s.1.2 气体在灰层中的扩散机理气体穿过灰层扩散至反应核表面,其扩散通量是气体穿过所有孔隙通道的通量总和.因此有效扩散系数既与气体在单一孔隙中的扩散系数有关,也与灰层整体的孔隙结构有关.气体在灰层孔隙通道中的扩散可能受到两种扩散机理支配:分子扩散和努森扩散.扩散机理与孔径有关.[5]当孔隙通道的直径远大于气体分子平均自由程时,扩散不受壁面作用,主要由气体分子间的碰撞决定,属于分子扩散的范畴.当孔隙通道的直径小于或等于气体分子平均自由程时,气体分子与壁面的碰撞频率比分子间的碰撞频率高得多,此时努森扩散占主导地位.气体在双组分中扩散的分子扩散系数DAB可以参照Chapman-enskog公式进行计算:式中:T表示温度,K;M为组分的分子量;p表示压力,0.1 MPa;σAB=(σA+σB);ΩAB 为撞击积分,是的函数,其中k是波兹曼常数,J/K;εAB=与σ称为Lennard-Jones参数.努森扩散系数DkA通过分子运动理论推导其表达式:式中:ri是孔半径,m;MA是组分的分子质量.气体在灰层中扩散时,同时受分子扩散和努森扩散支配时的扩散系数称为综合扩散系数.由于综合扩散的扩散通量由分子扩散和努森扩散串联而成,根据组分A在孔道内的分压关系以及描述多组分扩散的Maxwell-Stefan方程,可以得到双组分气体通过单孔通道时,组分A的综合扩散系数DA和分子扩散系数DAB及努森扩散系数DkA的关系[6]:式中:N是组分的扩散通量,mol/(m2·s);y是组分的摩尔分率,无化学反应对应关系时,=有化学反应时,如果组分A和B满足aA→ bB,则如果B组分为惰性气体,则N=0.B气体在灰层中的扩散除了与孔扩散系数有关,还与孔径分布有关;另外,灰层内部结构非常复杂,不是简单的直孔和圆孔,孔道曲折,孔与孔之间相互连通.因此,有效扩散系数是孔扩散系数和孔隙结构两者的函数.在焦炭燃烧或者气化过程中,气体穿过灰层的有效扩散系数如果变化不大,可以处理成常数,那么对有效扩散系数的实验和模型研究可以沿用气体在多孔介质中扩散的研究思路.2.1 实验研究测量多孔介质有效扩散系数的Wicke-Kallenbach稳态扩散法[7]可以用于直接测量灰层的有效扩散系数.将灰层固定在Wicke-Kallenbach扩散池中央,两种气体在池中反向扩散.扩散池的出口处接气体检测器,通过测量气体浓度和流率可以得到扩散通量从而求得有效扩散系数.Wang等[8]研究了不同的初始含碳量对灰层有效扩散系数的影响.研究者将耐火黏土和活性炭按一定比例混合,放入加热到700℃的石英管反应器中燃烧.反应结束后将剩余的耐火黏土的灰层加载到 Wicke-Kallenbach扩散池;常温常压下,从两侧通入O2和N2;达到稳态后,由气相色谱检测出口气体的浓度.实验测量了初始含碳量是21.22%和40.83%的两种试样的灰层有效扩散系数,分别是 0.238 cm2/s和 0.430 cm2/s.常温和反应温度下的有效扩散系数不同之处在于温度对于分子扩散的影响,因此使用温度系数 T1.69对实验结果进行修正.2.2 模型研究Wheeler[9]提出了平行孔模型,假设多孔介质中所有的孔都是相同的相互平行的圆柱体,单孔中的扩散只与分子扩散有关,得到表达式:式中:ε是孔隙率,θ是孔与表面的夹角.后来曲折因子引入表达式,用来描述孔径的变化,孔间的交错及死孔等因素对扩散的影响,表达式写为:式中:τ表示曲折因子.这也是研究灰层有效扩散系数时通常使用的表达式.很多研究者提供了灰层的曲折因子的经验值.Mota[10]对5 mm的高灰分煤焦颗粒在流化床实验条件下测定其灰层的曲折因子的取值范围是3～8;Laurendeau[11]建议曲折因子取值为2;Sun[12]在研究煤粉的燃尽特性时,推荐曲折因子取值为6. Wakao等[13]提出了串联孔模型,认为催化剂由大孔和小孔组成,而扩散的通道由大孔、小孔以及大、小孔串联组成,每种通道的扩散又受分子扩散和努森扩散两种机理控制.式中:Da和Di分别是大孔和小孔中的综合扩散系数,m2/s;εa和εi分别是大孔和小孔的孔隙率.此模型主要适用于孔径符合双峰分布的多孔介质.Johnson等[14]提出了交联孔模型,认为单孔通道中的扩散受分子扩散和努森扩散两种机理的控制,将单孔通道中的综合扩散系数沿整个孔径分布积分,从而求得整个多孔介质的有效扩散系数:式中:DA是综合扩散系数,m2/s;ri是孔隙半径,m; f(ri)是孔体积分布密度.在焦炭燃烧或者气化过程中,灰层不断增厚,灰层内部的孔隙结构也在不断变化,因此气体穿过灰层的有效扩散系数应当是变化的.因为这种变化与反应过程紧密相连,所以研究手段是将有效扩散系数与反应速率或者转化率建立关联.在描述此种关联的模型中,最经典的就是同时考虑了气膜阻力、灰层阻力和动力学阻力对反应速率影响的缩核模型.[15,16]球形颗粒燃烧的缩核模型有微分和积分两种表达式,分别给出了有效扩散系数和反应速率的关系以及和转化率的关系:式中:GC是焦炭反应速率,md/(m2·s);GO2是氧气的扩散通量,md/(m2·s);CA0是环境中的氧气浓度,md/m3;km是气体穿过气膜的对流传质系数, m/s;ks是反应动力学常数,m/s;R是颗粒的初始半径,m;rc是未反应核的半径,m;t是反应时间,s;CS0是未反应核的固体浓度,x是转化率.实验得到反应速率或者转化率在整个反应过程中的变化,结合式(11)和式(12)或其简化式,就得到有效扩散系数整个反应过程中的变化.3.1 实验研究通过式(11)求解有效扩散系数,首先需要求得反应过程中反应速率的变化.大颗粒热重实验是最常用的测量反应速率的手段.悬挂称量式的大颗粒热重实验台见图1.可升降移动台上放置称重天平,天平通过热电偶与吊篮相连,在整个反应过程中随时记录吊篮中颗粒的质量变化.将电加热的石英管反应器升温至设定的温度,将焦炭颗粒放入吊篮升至反应器中部,记录颗粒的失重,直至颗粒质量不再变化,认为反应结束.将失重曲线求导即求得反应速率随时间的变化,进而通过式(11)求得有效扩散系数的变化.黄镇宇等[17]通过悬挂式大颗粒热重实验台测量了12 mm的永荣煤泥焦炭颗粒在900℃的条件下的燃烧速率,通过式(11)求得灰层有效扩散系数的变化,变化范围是1.1×10-4m2/s到7× 10-5m2/s,并建立了有效扩散系数与灰层厚度δ的关联式:通过式(12)求解有效扩散系数,首先需要求得不同时间对应的转化率.测量转化率可以使用管式电炉.将若干相同的焦炭颗粒放入管式电炉中并在不同的时刻取出,记录当下时刻的焦炭转化率,即可得到对应时刻的有效扩散系数.严建华等[18]使用水平管式电炉测量了大同煤、王封洗中煤及阳山无烟煤等10个煤种的焦炭颗粒在1 050℃下进行一维燃烧时不同反应时间对应的灰层厚度(用灰层厚度表征转化率),得到气体穿过灰层的有效扩散系数的变化,建立了与灰层厚度的关联式:实验拟合得到的 a和b的值与煤种有密切关系.Fu等[19]使用配备了热电偶和光电高温计的高温炉,测量颗粒温度的变化,以此为判据得到整个反应的燃尽时间,再代入式(12)得到整个反应过程中平均的有效扩散系数.研究者对17种不同灰分含量的煤焦进行了实验,有效扩散系数的变化范围是2.9×10-8m2/s～1.2×10-7m2/s.通过曲线拟合得到平均有效扩散系数与灰分含量的关系式:式中:A为煤的工业分析灰分质量分数,例如淮北贫煤的A=30.3.2 模型研究建立随反应变化的有效扩散系数模型主要有两种思路.一种思路是以气体穿过多孔介质的有效扩散系数的模型为基础.此类模型以多孔介质的孔隙率作为变量,因此再建立孔隙率随反应变化关系即可.Wen[15]给出了孔隙率和转化率之间的关系式: 式中:ε0是初始孔隙率,CS和CS0是固体的瞬时和初始浓度,γ是取决于灰层密度的常数.Wen结合Satterfield等[20]提出的有效扩散系数模型,认为 De正比与εβ,最终得到有效扩散系数De随反应转化率的变化关系.建立随反应变化的有效扩散系数模型的另一种思路是从灰层增长的角度描述有效扩散系数的变化,建立有效扩散系数和灰层厚度的关系式.黄镇宇等[17]提出“有效孔隙率”的概念来描述灰层孔隙结构对扩散的影响,用εe表示,则:在灰层表面有许多可以提供扩散通道的孔,随着灰层的增长,这些孔或者断裂或者继续延伸,设在距表面的地方,可以提供扩散通道的孔隙记为εe,在δ到δ+dδ距离内断裂的孔隙与εe成正比,即dεe/ dδ=-Bεe,其中B为待定常数,其边界条件为δ=0时,εe=εe0,解微分方程得到:式中:δ为灰层厚度,εe0和B是与煤种有关的待定系数.此模型中有效扩散系数和灰层厚度的指数关系也得到实验的验证.几十年来,许多学者借助多孔介质的理论以及气固反应的理论对气体穿过灰层的有效扩散系数进行了实验和模型方面的研究.由于有效扩散系数对于大颗粒煤来说具有更重要的研究价值,所以当煤粉燃烧受到更多关注时,有效扩散系数的研究没有更多的进展.但近年来煤炭气化和垃圾焚烧成为热点,再考虑到我国燃煤工业锅炉节能改造的需要,对灰层有效扩散系数的研究是十分必要的.在固定床燃烧和气化建模中,有效扩散系数是准确预测反应速率的关键参数.精确而通用的有效扩散系数表达式会使得整体模型适用性增强和计算结果更准确;但同时也可能会增加计算量,使收敛性变差.根据众多研究者的结论,反应中气体穿过灰层的有效扩散系数的变化受煤种影响很大.因此可以针对不同的煤种,将有效扩散系数处理成变化量或者常数.鉴于有效扩散系数的重要性,今后的研究方向一方面可以更加深入地研究复杂的孔隙结构对扩散的影响;另一方面通过实验建立通用、准确并适合整体建模使用的有效扩散系数模型.【相关文献】[1] Hobbs M L,Radulovic P T,Smoot L bustion and Gasification of Coals in Fixed-beds[J].Progress in Energy and Combustion Science,1993,19:505-586.[2] Žajdlík R,JelemenskýL’,RemiarováBet al.Experimental and Modeling Investigations of Single Coal Particle Combustion [J].Chemical Engineering Science,2001,56:1355-1361.[3] 苏毅,罗永浩,邓剑.焦炭在固定床反应器中的CO2气化实验研究[J].煤炭转化,2008,2:48-51.[4] Laurendeau N M.Heterogeneous Kinetics of Coal Char Gasification and Combustion[J].Progress in Energy and Combustion Science,1978,4:221-270.[5] 张永发,谢克昌.煤和煤焦孔结构特性及其模拟[J].煤炭综合利用译丛,1989,1:10-22.[6] Jackson R.Transport in Porous Catalysts[M].Amsterdam:Elsevier Press,1977.[7] Wicke E,Kallenbach R.Die Oberflächendiffusion Von Kohlendioxyd in AktivenKohlen[J].Kolloid Zeitschrift,1941,97:135-151.[8] Wang S C,Wen C Y.Experimental Evaluation of Nonisothermal Solid-gas Reaction Model[J].AIChEJournal,1972,18:1231-1238.[9] Wheeler A.Reaction Rates and Selectivity in Catalyst Pores[J].Advances in Catalysis,1951,3:5.[10] Mota O D S,Campos J B L bustion of Coke with High Ash Content in Fluidised Beds[J].Chemical Engineering Science,1995,3:433-439.[11] Laurendeau N M.Heterogeneous Kinetics of Coal Char Gasification and Combustion[J].Progress in Energy and Combustion Science,1978,4:221-270.[12] Sun J K,Hurt R H.Mechanisms of Extinction and Nearextinction in Pulverized Solid Fuel Combustion[J].Proceedings of the Combustion Institute,1996,28:2205-2213.[13] Wakao N,Smith J M.Diffusion in Catalyst Pellets[J].Chemical Engineering Science,1962,17:825-834.[14] Johnson M F L,Stewart W E.Pore Structure and Gas Diffusion in SolidCatalysts[J].Journal of Catalysis,1965,4:248-252.[15] Wen C Y.Noncatalytic Heterogeneous Solid Fluid Reaction Models[J].Industrial and Engineering Chemistry Research, 1968,60:34-54.[16] 步学朋,彭万旺,徐振刚.煤炭气化气流床气化炉的数学模拟[J].煤炭转化,2001,24(4):7-12.[17] 黄镇宇,倪明江,骆仲泱.单颗煤泥在沸腾炉内燃烧机理及简化模型[J].浙江大学学报,1986(6):46-55.[18] 严建华,倪明江,张宏焘.煤在燃烧过程中表面灰层内气体扩散传质特性的研究[J].工程热物理学报,1994,3:341-344.[19] Fu Weibiao,Zhang Baili.Experimental Determination of the Equivalent Mass Diffusivity for a Porous Coal-ash Particle[J]. Combustion and Flame,1995,101:371-377.[20] Satterfield C N,Sherwood T K.The Role of Diffusion in Catalysis[M].London:Addison-Wesley,1963.。
不同煤级煤层气吸附扩散系数分析
目前，对煤层气体解吸的动力学过程已经有比较清晰的认识：气体对压力梯度作出响应，必经过解吸—扩散—渗流三个阶段，而由于煤基质特殊的孔裂隙结构，所以扩散作用在其中发挥着重要的衔接作用。
基于煤层气的吸附解吸过程是基本可逆性[1]，煤层气吸附动力学应表现出相似性：随着压力梯度的变化，煤层气经过渗流—扩散—吸附三阶段，稳定的吸附在煤基质的表面，而扩散作用也必将在其中发挥重要的作用[2,3]，因而可以应用扩散理论模型模拟吸附扩散过程。
对于煤吸附甲烷过程的我们多是采用等温吸附实验法进行研究，因而本文也应用不同煤样的等温吸附实验数据进行吸附扩散过程的分析。
1吸附扩散实验原理吸附平衡是一定吸附体系在特定条件下发生升吸附过程的极限。
在吸附过程中，要达到平衡，往往需要经过相当长的时间，因此对一定吸附体系而言，吸附量是吸附速率的函数，而吸附速率与吸附过程的推动力呈正相关。
煤吸附甲烷的动力学过程是渗流—扩散—吸附的过程。
甲烷气体分子是非极性分子，不能同时与所有的孔隙、裂隙表面接触并吸附在其表面，所以在煤体中形成了甲烷浓度梯度和压力梯度。
由气体压力梯度引起渗透,其基本遵循达西定理,这种过程在大的裂隙、孔隙系统内占优势；甲烷气体分子在其浓度梯度的作用下由高浓度向低浓度运移,符合菲克(Fick)扩散定律,这种过程在过渡孔与微孔系统内占优势。
甲烷气体在向煤体深部进行渗透—扩散运移的同时,与接触到的煤体孔隙、裂隙表面发生吸附作用。
因此,就整个过程来说,是渗透—扩散—吸附的综合过程[4]。
根据扩散理论，假设煤样为球形，则通过求解球坐标下的Fick 第二定律并经曲线拟合得到下式[5,6]：Q t /Q =1-exp(-BKt )姨，（1）Q t 为时间t 时的累计扩散量（cm 3/t ）；Q 为t →∞的极不同煤级煤层气吸附扩散系数分析张时音，桑树勋（中国矿业大学资源与地球科学学院，江苏徐州221008）摘要：应用扩散理论模型模拟吸附扩散过程，根据四种煤级煤样的平衡水和注水等温吸附实验数据计算吸附扩散系数，研究吸附扩散的规律。
不同粒径煤的瓦斯扩散特性实验
不同粒径煤的瓦斯扩散特性实验梁可【摘要】采用自制的吸附/解吸实验装置进行不同粒径煤的瓦斯扩散实验,结果表明:甲烷的扩散量随着时间的增加而增大,小粒径煤的扩散量达到平衡的时间短,大粒径煤的扩散量达到平衡的时间长;甲烷扩散率随着时间的增加而增大,粒径越大,扩散率的增长速率越小,粒径越小,扩散率的增长速率越大;扩散系数D随着煤粒径的增加而增大.其为煤层瓦斯治理提供重要的理论依据.【期刊名称】《煤》【年(卷),期】2019(028)001【总页数】4页(P18-21)【关键词】不同粒径;瓦斯;扩散系数;扩散率【作者】梁可【作者单位】晋城煤业集团晋圣公司,山西晋城 048006【正文语种】中文【中图分类】TD712煤层瓦斯抽采是煤矿瓦斯治理的一项重要措施，抽采时间、抽采半径等与煤体瓦斯的扩散特性密切相关。
煤体中瓦斯的扩散在浓度差的作用下进行驱动，煤的瓦斯扩散特性主要通过扩散系数(D)来表征[1-2]。
闫宝珍[3]、聂百胜[4]、郭勇义等[5]从理论的角度研究了煤体瓦斯的扩散系数，考虑不同粒径煤的瓦斯扩散特性研究较少；姜永东等[6-7]通过煤粒瓦斯扩散实验，发现扩散系数D随温度的增加而减小；杨涛等[8]对初始扩散系数与压力、粒径之间的关系进行了试验研究，结果表明初始扩散系数与压力、温度及煤样粒径呈正相关，其未对煤屑瓦斯较长时间扩散过程中的扩散特性进行研究。
本文采用自制的吸附/解吸实验装置进行不同粒径煤的瓦斯扩散实验，通过对实验数据进行分析，得出不同粒径煤的瓦斯扩散特性，对煤层瓦斯治理具有重要的理论价值。
1 煤样的基本参数测试及实验步骤1.1 煤样的基本参数测试试验煤样取自山西晋圣永安宏泰煤业，将工作面的新鲜煤样密封保存后送至实验室进行粉碎、筛选及煤样的基本参数测试。
筛选出的粒径为0.18～0.25 mm、0.25～1 mm、1～3 mm、3～6 mm、6～10 mm，根据《煤的工业分析方法》GB/T212-2008标准进行工业分析，根据GB/T217-2008《煤的真相对密度测定方法》和GB/T6949-1998《煤的视相对密度测定方法》进行煤样的真相对密度和视相对密度测试，根据《煤的甲烷吸附量测定方法(高压容量法)》(MT/T752-1997)进行煤的吸附常数测试，测试结果如表1所示。
酸浸颗粒煤瓦斯解吸扩散规律实验研究
酸浸颗粒煤瓦斯解吸扩散规律实验研究
煤层瓦斯是矿井安全生产的主要杀手,同时本身作为一种高效、清洁的能源又具有很高的利用价值,尤其是对煤的瓦斯解吸扩散的研究是煤矿安全生产的重要课题之一。
本文以颗粒煤为研究对象,选取了清水、具有较强氧化作用的Fenton试剂及2种常见的酸(盐酸、醋酸)对煤样进行浸润处理,利用实验室现有的高压变温吸附解吸实验系统对各实验煤样进行了等温解吸实验,分析发现煤样经浸润后其累计瓦斯解吸量、解吸速度均减小,利用杨氏计算方法计算的浸润后煤样的瓦斯扩散系数D均变大,研究认为经酸浸润后抑制了各实验煤样的吸附能力,促进了煤样的瓦斯解吸。
利用低场核磁共振仪测定了浸润前后各实验煤样的孔隙分布特征,分析得到经清水和Fenton试剂、盐酸浸润后的煤样孔隙容积没有发生明显的变化,相比而言,经醋酸浸润煤样的孔隙容积变化相对很明显;对比分析浸润前后煤样的瓦斯解吸扩散特性及其孔隙分布特征,其呈现不一致的变化趋势;利用FT-IR测定了酸浸润前后各实验煤样的表面官能团的组成及其含量变化趋势,探讨了酸浸润颗粒煤解吸扩散特性的影响因素,揭示了颗粒煤瓦斯解吸放散特性不仅受煤样孔隙特征的控制,也与煤颗粒表面的极性和表面含氧官能团的组成与含量有关;通过FT-IR实验证明煤样经过清水、Fenton试剂、盐酸和醋酸浸润后,其表面酸性基团(酚、醇羟基和羧基)均有增加的趋势,而煤表面的酸性基团可以降低煤对甲烷的吸附能力,抑制煤对甲烷的吸附。
《2024年粉煤灰基浆液在多孔介质中扩散规律研究》范文
《粉煤灰基浆液在多孔介质中扩散规律研究》篇一一、引言随着环境保护意识的日益增强和资源利用率的提高，粉煤灰基浆液作为一种高效、环保的工程材料，其应用越来越广泛。
多孔介质是工程领域常见的物质形态，研究粉煤灰基浆液在多孔介质中的扩散规律，对相关领域的工程实践具有重要意义。
本文将从粉煤灰基浆液和多孔介质的基本特性出发，探讨其在多孔介质中的扩散规律，以期为相关领域的研究和应用提供理论支持。
二、粉煤灰基浆液与多孔介质的基本特性（一）粉煤灰基浆液的基本特性粉煤灰基浆液是以粉煤灰为主要原料，通过添加适量的添加剂和水制成的工程材料。
其具有优良的流动性、可塑性和稳定性，能够在工程中发挥很好的填充、加固和防护作用。
（二）多孔介质的基本特性多孔介质是指具有大量孔隙的固体材料，如土壤、岩石、混凝土等。
多孔介质具有较高的比表面积和复杂的孔隙结构，对流体在其中的传输和扩散具有重要影响。
三、粉煤灰基浆液在多孔介质中的扩散规律（一）扩散过程描述粉煤灰基浆液在多孔介质中的扩散过程受到多种因素的影响，包括介质的孔隙结构、颗粒大小、浆液浓度、温度等。
在扩散过程中，浆液会逐渐填充介质的孔隙，形成一种动态平衡状态。
（二）影响因素分析1. 介质的孔隙结构：介质的孔隙结构对浆液的扩散速度和扩散距离具有重要影响。
一般来说，孔隙率越大、孔径越大，浆液的扩散速度越快，但扩散距离会受到介质的阻挡而有所限制。
2. 颗粒大小：颗粒大小直接影响浆液的流动性和可塑性，从而影响其在多孔介质中的扩散规律。
颗粒较小的浆液具有更好的流动性，更容易进入介质的微小孔隙。
3. 浆液浓度：浆液浓度越高，其粘度越大，流动性越差，扩散速度相对较慢。
但高浓度的浆液在填充过程中具有更好的密实性，能够更好地填充介质的孔隙。
4. 温度：温度对浆液的流动性和粘度具有重要影响。
在一定的温度范围内，温度越高，浆液的流动性越好，扩散速度越快。
但过高的温度可能导致浆液失水硬化，影响其扩散效果。
（三）扩散规律描述根据实验观察和理论分析，粉煤灰基浆液在多孔介质中的扩散规律可以描述为：在一定的环境条件下，浆液通过自身的流动性和可塑性逐渐填充介质的孔隙，形成一种动态平衡状态。
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摘 要 在 大颗 粒煤 燃 烧或 者 气化过 程 中， 气体 穿过 灰层 的有 效扩散 系数是 非 常重要 的参 数．
对有效 扩散 系数 的研 究主要 有 两种 思路 ： 方面 ， 一 灰层 本 质 上是 多孔 介 质 ， 因此在 研 究有 效扩 散 系
数 时 ， 用 气 体 在 多 孔 介 质 中 扩 散 的 研 究 思 路 ； 一 方 面 ， 炭 的 燃 烧 或 者 气 化 本 质 上 是 气 固反 应 ， 沿 另 焦
气体在灰 层 也 即产物 层 中的 扩散是 气 固反 应 的重要 影 响 因素 ， 因此 应 用 气 固反 应 的 理 论 对有 效 扩 散 系数进 行研 究． 据 以上 两种 思路 综 述 了有 效扩散 系数 的 实验 和模 型 的研 究现状 ， 对今 后 的研 根 并
究 重 点进 行 了展 望 ．
气体 在多 孔介 质 中 的扩 散传 质遵 循 费克 定律 ：
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＊ 上海 市 科 委 科 技 攻 关 项 目（ ８ １ ０ １ ２ ． ０ ＤＺ ２ １ ０ ） １ ）博 士 生 ； ）教 授 ， 海 交 通 大 学 机 械 动 力 工 程 学 院热 能 工 程 研 究 所 ，０ ２ ０ 上 海 ２ 上 ２ ０ ４
当气 体 浓 度 梯 度 Ｉ 是 ｌ ｍｏ／ 扩 散 通 量 Ｉ一 ．． Ｉ１ ＿ Ａ ｌｍ ， Ｎ 是 １ｍｏ／ ｒ。・ｓ 时 ， 应 的 有 效 扩 散 系 数 是 ｌ（ ｉ ｆ ） 对
１ｍ ｓ ／．
１ ２ 气 体 在 灰 层 中 的 扩 散 机 理 ．
气体 穿 过 灰 层 扩散 至 反 应 核表 面 ， 扩 散通 量 其 是气 体穿 过所 有孔 隙通 道 的通 量 总 和． 此 有效 扩 因 散系 数 既与气 体在 单 一 孔 隙 中 的扩 散 系 数有 关 ， 也 与灰 层整 体 的孔 隙结构 有关 ． 气 体 在灰 层孔 隙通 道 中的扩 散 可能受 到 两种扩 散 机 理支 配 ： 子扩 散 和努 森扩散 ． 散机 理 与孔径 分 扩 有 关 ． 当孔 隙通 道 的 直径 远 大 于 气体 分 子 平 均 自 由程 时 ， 散不 受 壁面作 用 ， 扩 主要 由气 体分 子 间 的碰 撞 决定 ， 于分 子扩 散 的范 畴． 属 当孔 隙通道 的直 径小
（） ２
扩散 系数 的研 究．
１ 有 效 扩 散 系数 的基 本 理 论
１ １ 有 效 扩 散 系数 的 概 念 ．
式中： Ｔ表 示温 度 ， Ｍ 为组 分 的分 子量 ； Ｋ； Ｐ表示 压
力 ，． ａＯＢ ０ １ＭＰ ；Ａ一寺 （Ａ Ｂ ； Ａ 为撞 击 积 分 ， ＇ 口 ＋ ）ｎ Ｂ 是
第 ３ ３卷 第 ３期 ２１ ０ ０年 ７月
煤 炭 转 化
ＣＯＡ Ｌ Ｃ０ Ｎ Ｖ ＥＲＳ１ Ｎ ０
Ｖｏ ． ３ ＮＯ ３ １３ ．
Ｊ １２ １ ｕ． ０ ０
大 颗 粒煤 反 应 过 程 中 灰 层 有 效 扩 散 系数 的研 究
王 苑＂ 罗永 浩 季 俊 杰＂ 林 鹏 云＂
一ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
方 面 ， 层本 质上 是 多孔介 质 ， 灰 因此 在研 究 有效 扩
于或 等于 气体 分子 平 均 自由程 时 ， 体 分 子 与壁 面 气
的碰撞 频 率 比分 子 间 的碰 撞 频 率 高 得 多 ， 时 努森 此
散系 数时 ， 用 了气体 在 多孔 介 质 中扩 散 的研 究 思 沿 路； 另一方 面 ， 焦炭 的燃 烧或 者气 化本 质 上是 气 固反 应 ， 体在 灰层 也 即产 物 层 中 的扩 散 是 气 固反 应 的 气
由于 其 孔 隙结 构 的 差 异 ， 应 不 同 的 有 效 扩 散 系 对 数 ［ ； 在研 究焦 炭反 应 速率 时 ， 层 内部 不是 研 究 ４但 灰
重点 ， 因此 灰层 通 常作 为一个 整 体来 处理 ． 随着反 应 的进 行 ， 层厚 度不 断增 加 ， 灰 因此 灰层 整 体 的有效 扩 散系 数 随着反 应不 断 变 化 ． 多研 究 者 对 气 体 穿 过 很 灰层 的有效 扩 散系 数进 行 了研究 ， 主要有 两种 思路 ．
收 稿 日期 ：０ ００ —５ 修 回 日期 ：０ ００—８ ２ １ ３０ ； ２ １ —４０
８ ８
煤
炭
转
化
２１ ０ ０年
系数 ＤＭ通过分 子运 动理论 推导其 表达式 ：
重 要 影 响 因 素 ， 此 气 固 反 应 理 论 也 可 应 用 于 有 效 因
扩散 占主导 地位． 气体 在双组分 中扩散 的分子 扩散 系 数 ＤＡ可 以参 照 Ｃ ａ ｍ ｎｅｓ ｏ Ｂ ｈｐ ａ －ｎ ｋｇ公式 进行计算 ：
ｒ ＋ 、
Ｄ仙 ＝ １ ８ ８ １ 。 Ｔ号 ＝ ．５× 。 ：
关 键 词 大 颗 粒 煤 ， 烧 ， 化 ， 层 ， 效 扩 散 系数 燃 气 灰 有 中 图 分 类 号 ＴＱ５ ４ Ｔ ４ ３ ； Ｑ５ １
０ 引 言
固定 床 的燃 烧 和气 化 是 煤 炭 的 主要 利 用 方 式 ， 建立 固定 床 反 应 模 型 对 于 优 化 反 应 过 程 有 重 要 意 义． 固定床 通 常使 用大 颗粒 块煤 ， 焦 的反应 速率 主 煤 要受 动力 学 和扩散 两 个 因素 的影 响 ； 于含 灰 量 高 对 的大 颗粒煤 来 说 ， 层 扩 散 阻 力 的影 响 很 大 ．ｉ］ 灰 ［３气 － 体在 灰层 中 的有效 扩散 系数 是表 征 灰层 扩散 阻力 的 重要 参数 ． 于一定 厚 度 的灰层 ， 内部 的不 同位 置 对 其