矿业安全与环保

作者：周雪雨, 郭亮亮, 张永波

关键词：煤矸石, 自燃, 人工热储, 烟囱效应, 数值模拟, “U”形管

针对山西省阳泉市荫营煤矿矸石山自燃造成的环境污染和能源浪费问题，提出了以煤矸石为原材料建造人工热储并利用内部自燃热能的方案；研究了煤矸石自燃耗氧速率、放热速率和可燃物剩余量的动态变化规律；建立了温度场、渗流场、氧气浓度和可燃物剩余量分布的多物理场数学模型；评价了煤矸石热储的供热潜力。研究结果表明：人工热储内空间分布不均匀的温度场会产生烟囱效应，使渗流速度增大、对流换热增强；高温区的煤矸石氧化反应较快，可燃物剩余量较少和氧气浓度衰减幅度较大。连续取热720 d后，“U”形管进出口温度差超过10 ℃，出风口流出的空气温度超过55 ℃；同时可燃物剩余量超过60%的煤矸石体积占比依旧超过94%。研究认为，利用煤矸石建造的人工热储可以长时间提供优质热量。

来源：2023年第3期

《矿业安全与环保》期刊编辑部

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