长链含氧燃料对正庚烷火焰中碳烟纳米结构及理化特性的影响：一项实验对比研究

本文通过等温氧化实验揭示了低阶煤（PZ和LJH）在临界温度（70℃和80℃）下的自燃突变机制，证实羟基（–OH）主导临界温度前的初始反应阶段，脂肪烃基团则驱动临界温度后的链式反应。研究为煤自燃机理（CPT/T0）和惰化策略提供了理论框架，填补了慢氧化反应机制的研究空白。

　　

Highlight

本研究通过分析两种低阶煤（平庄褐煤PZ和李家壕长焰煤LJH）在50–90℃等温氧化后的特征参数变化，首次阐明：

1. 1.

   临界温度范围内（PZ:70℃/LJH:80℃）的慢氧化显著提升煤的氧化放热能力，降低反应能垒

2. 2.

   傅里叶变换红外光谱（FTIR）动力学关联分析显示：

   • •

     临界温度前：羟基（–OH）含量变化率（ΔC_–OH/Δt）主导自燃初始机制

   • •

     临界温度后：脂肪烃C–H键振动强度与煤氧链式反应呈指数级正相关（R²>0.92）

Experimental coal sample

选用内蒙古平庄褐煤（PZ）和李家壕长焰煤（LJH）作为高自燃倾向性代表煤种，经破碎筛分（100目）后真空干燥处理，通过X射线光电子能谱（XPS）确认其表面含氧官能团占比达38.7%（PZ）和29.4%（LJH）。

The influence of isothermal process reaction

煤氧复合理论表明：

• •

  程序升温实验中，PZ煤在70℃等温预处理后氧消耗率骤增217%，放热量达对照组的3.2倍

• •

  交叉点温度（CPT）分析显示，80℃氧化处理的LJH煤自燃倾向指数（S_CPI）降低56%，证实临界温度惰化有效性

Conclusion

1. 1.

   等温氧化过程通过改变活性官能团分布（–OH↑32%，C=O↓19%）重塑煤反应路径

2. 2.

   临界温度阈值可作为煤矿防灭火（T_i监控）的关键预警参数