常压及低压下锂电池热失控随数量变化特性

为明确在地面常压环境和商用飞机巡航高度低气压环境下锂电池热失控火灾危险特性随电池数量的变化关系,分别于95 kPa地面常压环境和20 kPa低压环境下,开展不同电池数量梯度的热失控试验,测量热释放速率,总热释放量,烟气温度,CO、CO2和碳氢等气体的实时体积分数.结果表明:最高热释放速率和总热释放量与电池数量均呈幂函数...     

聚氯乙烯电缆料老化前后的火灾危险性研究

利用微型燃烧量热计（MCC）、热重分析（TGA）、实时红外光谱（RTFTIR）以及热重-红外联用技术（TG-FT-IR）研究了PVC电缆料老化前后火灾危险性的变化。MCC结果表明,老化后的PVC的最大热释放速率增加了56.3%,总热释放量从10.6kJ/g增加到16.8kJ/g,点燃温度也由302℃提前到282℃。TG-FTIR和RTFTIR的分析结果显示,PVC的主要降解产物有水、碳氢化合物、二氧化碳和一氧化碳。PVC达到最大降解速率的温度约为240℃,与MCC、TG的结果相符合。PVC的裂解气体中包含CO2和CO,还有剧毒气体HCl。这些实验数据说明PVC材料在使用过程中火灾危险性加大,为老城区电气线路和设备的改造提供了理论依据和实验基础。     

低压环境下不同三元圆柱锂电池热失控危险特性对比研究

为研究21700和18650新旧2型多用途锂离子电池在航空运输低压环境下的热失控特性差异，采用动压变温实验舱搭建实验平台开展实验。将实验环境压力设定为飞机巡航时的环境压力30 kPa，对比常压101 kPa，使用外部热源加热的方式触发锂电池热失控，利用热传播引发相邻电池热失控，分别从热失控温度变化特性、热释放速率和热解气体组分浓度变化进行分析。研究结果表明:能量密度更高的21700电池热失控峰值温度更高，高温危险性要高于18650电池，但触发热失控所需的热量更多，电池间热传播时间会延长；低压环境有利于降低锂电池热失控燃爆峰值温度，减小燃爆热释放速率，但会产生更多CxHy和CO等具有燃爆性的热解气体，可能会在有限空间内与氧气混合引起二次燃爆。     

特高压变压器水成膜泡沫全尺寸灭火污染研究

为了探究灭火的环境污染，开展了特高压变压器水成膜泡沫全尺寸灭火试验，采集大气、水体及土壤样品进行分析。首先，利用气体分析仪测得灭火瞬间CO、SO和NO₂的体积分数远超标准阈值，同时使用气相色谱/质谱联用仪发现大气中存在氟碳表面活性剂和轻质支链烷烃等。通过液相萃取-气相色谱/质谱试验，测定水体内的有机污染物主要为乙二醇单丁醚、二乙二醇丁醚和重质正构烷烃。X射线荧光光谱仪检测出灭火后土壤中铜元素明显提升，热脱附-气相色谱/质谱测定土壤中的有机成分主要是未充分燃烧的变压器油和本该存在于烟气中的的4-乙基邻二甲苯和1,3-二甲基-4-乙基苯。这些研究对水成膜泡沫灭火的环境污染治理、灾后评估和灭火剂的改良具有一定指导意义。     

马尾松凋落针叶热解燃烧烟气排放机理

使用热重一红外光谱分析仪联用（热红联用）技术棚4定了马尾松凋落针叶热解燃烧的起始温度、烟气成分、排放量及其达到峰值时的温度等。结果表明,针叶在250℃时气体排放开始大量增加,当升温至600℃左右时,有氧条件下其气体排放基本结束,而无氧条件下则继续排放气体,甚至在950℃时仍然有CO2和CO排出;针叶释放的无机烟气以CO2和CO为主,在有氧和无氧条件下,气态有机物在种类和排放量上均有较大差异,无氧条件下气态有机物的排放量最高。实验还发现,无氧条件下,CO和气态有机物排放量出现了多峰值现象,表明针叶在无氧条件发生了2—3次热解排放高峰。     

微米级空心玻璃微珠三相泡沫稳定性研究

基于水成膜泡沫灭火剂(AFFF),用微米级空心微珠颗粒作为泡沫稳定剂,制成三相泡沫,并研究了泡沫组成因素对发泡能力和泡沫稳定性的影响。采用控制变量法,研究了颗粒浓度、颗粒粒径、AFFF原液浓度对发泡倍数和析液时间的影响。颗粒加入对发泡能力有抑制作用;因为颗粒存在影响,三相泡沫的发泡能力随AFFF原液浓度增大而减小;40μm粒径颗粒的抑制作用相对20μm和60μm颗粒最小。颗粒浓度和AFFF原液浓度增加,能够提升三相泡沫稳定性,且泡沫析液时间随颗粒浓度增加呈指数规律变化。当AFFF原液浓度为3.0%、颗粒浓度为9%左右时,三相泡沫稳定时间约为两相泡沫的3倍,该配方三相泡沫有较好的稳定性。     

肥煤自燃全过程热动力学特征参数研究

实验测定了林西矿肥煤样品30~900℃煤自燃全过程热动力学特征参数,得出:TG/DTG曲线显示煤样DTG初始临界温度45℃,干裂温度122℃,活性温度195℃,增速温度265℃,质量极大值温度342℃,着火温度465℃,最大热失重速率温度515℃和燃尽温度690℃;DSC曲线显示,煤样初始放热温度60℃、最大热释放速率温度511℃。结合TG-DTG-DSC曲线综合分析可知,煤温达到510℃左右时煤样反应最剧烈。由煤自燃标志气体测定实验系统得出:煤温130℃后CO,CO 2释放量迅速增加,210℃增加速度下降;CH 4,C 2 H 6含量变化具有规律性且两者变化相近;C 2 H 4出现温度为130℃;C 2 H 4/C 2 H 6比值在190~350℃有较强的规律性,呈上升趋势且上升速度较快;350℃之后,CH 4,C 2 H 6,C 2 H 4体积分数均开始急剧增大;C 2 H 4/CO与C 2 H 4/CO 2变化趋势大致相同,在130~350℃时缓慢增长,达到350℃后比值呈指数形式上升。经拟合曲线,得到活化能的3个突变点温度:70,180,220℃,其中180℃与交叉点温度相吻合。通过以上研究,得到了肥煤自燃全过程的热力学特征参数,为实际生产中防治煤自燃提供了理论依据。     

超临界水中含油污泥与甲醛共氧化研究

在温度为390～450 ℃,压力为25 MPa,反应时间为1～10 min的条件下,在间歇式反应釜中采用超临界水共氧化方法处理含油污泥,考察共氧化添加物种类、时间、甲醛质量浓度和温度对氧化效果的影响.结果表明,添加甲醛对含油污泥的转化具有明显的促进作用,450 ℃反应10 min,含油污泥COD去除率达99.0%.甲醛质量浓度至少要与含油污泥初始COD处于同一数量级时,才具有显著的促进作用.氧化中间产物CO和醋酸产率随甲醛质量浓度提高而增加.反应温度低时甲醛的促进作用明显.随着反应温度的提高,CO产率增加,醋酸产率降低.     

火源位置对房间-走廊式结构下烟气危害性影响的实验研究

利用小尺寸典型建筑结构实验台选取了两种不同大小的油盘和三个典型的火源位置进行实验,同步获取浓度、温度、质量数据,对准稳态时段内的数据进行分析;以整个火源房间为控制体,以有害组分CO的积分平均浓度及生成率为研究对象,研究了不同火源位置影响下开口的气体质量流率与中性面高度之间的关系,以及火源热释放速率或中性面的高度对CO的浓度及生成率的影响.结果表明,无论火源处于近门角落还是远角,CO积分平均浓度及生成率的数据表明其烟气层的危险性均明显高于火源处于中心时的值.     

不同外热功率下18650锂离子电池热失控特性*

为探究不同外热功率（220,170,120,70 W）下锂离子电池的热失控特性,采用动压变温实验舱作为燃爆实验舱,并利用量热仪和ISO-9705烟气分析仪监测特征参数,对荷电状态（SOC）为100%的18650型锂离子电池进行高温热失控实验。结果表明:在不同的外热功率条件下,锂离子电池进入热失控的过程呈现出相似的趋势,但是各阶段的特性却存在差异。池体表面中心温度、HRR,THR和耗氧量均随外热功率的降低而降低。高外热功率下燃爆响应时间点明显提前,池体温度更高,220 W外热功率下,燃爆响时间点为176 s,池体温度为720.6 ℃,比70 W时提前366 s,高210.03 ℃,可见高外热功率时,电池热危害性更高。热解烟气CO的峰值体积百分比浓度随着外热功率的降低而升高,而CxHy的峰值质量百分比浓度降低,,CO2的峰值体积百分比浓度降低。在70 W外热功率时,CO峰值体积百分比浓度高达0.322%,220 W时CO峰值体积百分比浓度仅为0.165%,说明低外热功率时,电池毒危害性更高。     

基于水成膜泡沫叠加灭火法的油烃池火处置效能试验

为检验水成膜泡沫(AFFF)叠加灭火法的可行性，通过油烃池火扑救试验，分别对比不同风向和泡沫流量下AFFF叠加灭火法的灭火效能，油池燃烧过程由热成像设备实时记录。结果表明：相较于非AFFF叠加的灭火方法，AFFF叠加灭火法处置油池火的整体效能较高，符合油池火扑救要求。AFFF叠加灭火法具备如下优势：对泡沫灭火剂通用性强，灭火所需的低倍数、中倍数AFFF均可使用低倍数AFFF原液调制；具有良好的灭火性能，能够克服AFFF热稳定性不足的缺陷、提升AFFF的覆盖效果；能够提升泡沫延展性，使泡沫叠层达到油池远端的铺展覆盖。该灭火战术对处置燃烧面积较大的平面流淌火灾具有积极意义。     

氧气浓度和升温速率对煤自燃特性影响

为探究氧气浓度与升温速率对煤自燃特性的影响，利用TG/DSC-FTIR联用热分析技术测试3种不同变质程度的煤样在不同氧体积分数和不同升温速率下的放热特性，分析3种煤样在氧化过程中特征温度、热效应及标志性气体产生量等参数的变化规律。结果表明：氧体积分数一定时，升温速率越小，放热峰值、特征温度和指标气体释放峰值越向低温区偏移。在相同升温速率下，随着氧气体积分数的减小，煤氧化放热峰值温度降低；煤自燃指标气体峰值对应的温度逐渐向高温区域移动。煤变质程度增高，煤自燃特征温度呈增大趋势；放热量的峰值降低，对应的峰值温度增大；指标气体释放峰值温度增大，自燃危险性呈降低趋势。     

煤加水热化学还原反应体系H2S成生实验模拟研究

为研究煤在加水热模拟条件下H2S气体的生成规律,采用自主设计的高温高压封闭反应装置,在高温、真空条件下对煤加水反应体系进行H2S气体成生实验模拟研究。使用Agilent 7890B气相色谱对热模拟温度（250~550℃）内的气相产物取样分析。结果显示:在温度不超过300℃时,该阶段主要是发生物理脱吸附作用,且化学还原作用还较微弱,H2S气体生成量较少;在300~550℃,该阶段为煤中有机硫分解释放硫自由基的主要阶段,H2S气体生成量急剧攀升,在450℃达到最大值。总体来说,煤中有机硫分解释放的硫自由基量对H2S气体的生成量有重要的影响,硫自由基量越高,H2S的生成量就越大。     

气体二氧化氯的光降解规律研究

为研究气体二氧化氯的光降解规律,利用自行设计的光降解装置,考察不同波长光源、温度和气体二氧化氯初始质量浓度对其降解速率的影响,同时以暗室降解作为参比试验。结果表明:分别在365 nm紫外光、日光、254 nm紫外光以及400～700 nm荧光照射下,相同初始质量浓度的气体二氧化氯的降解速率逐渐下降;当温度在15～25℃范围变化时,相同初始质量浓度的气体二氧化氯的日光降解速率基本相同;不同质量浓度的气体二氧化氯在日光照射下,降解速率随气体质量浓度的增加而增大。因此,对气体二氧化氯的光降解起主要作用的波长是在365 nm附近的紫外光;温度对其降解速率基本没有影响;在日光照射下,气体二氧化氯的降解速率与质量浓度的一次方成正比,属于一级反应,其半衰期与初始质量浓度无关,仅与反应速率常数k有关,半衰期约为63 min。     

3种覆盖材料对底泥磷释放的抑制及影响因素研究

采用试验的方法研究了建筑废料、天然沸石和自制陶粒对底泥磷释放的抑制作用。结果表明,在覆盖厚度为2 cm、温度为18~22℃的条件下,自制陶粒的抑制效果最好,天然沸石次之,建筑废料最差。天然沸石覆盖底泥后,在18~25℃范围内,温度越高,覆盖法抑制磷释放的效果越差。在第57 d,温度为25℃时,上覆水中总磷质量浓度为1.598 mg/L,而在室内水温(18~22℃)条件下,上覆水中总磷质量浓度为0.984 mg/L。覆盖层厚度越大,沸石粒径越小,控制底泥磷释放的效果越好。在温度为室温、粒径为3~5 mm的条件下,在第57 d,覆盖厚度为3 cm时,上覆水中总磷质量浓度为0.565 mg/L,而覆盖厚度为1 cm时,上覆水中总磷质量浓度为0.984 mg/L;粒径由3~5 mm减小到20~40目(0.42~0.83 mm),第32 d的上覆水中总磷质量浓度由2.80 mg/L降低到2.06 mg/L,第57 d的上覆水中总磷质量浓度由3.59 mg/L降低到2.64 mg/L。     

一种炼焦煤尾煤热重动力学分析及热解产富氢气体

基于热重分析试验和固定床热解试验,研究了升温速率和温度对高矿物质含量的炼焦煤尾煤热解特性的影响.尾煤热解过程可分为室温～400℃、400～600℃及600～950℃3个阶段.采用CoatsRedfern积分法拟合计算了尾煤热解的动力学参数,表明炼焦煤尾煤热解反应过程可以用3个二级反应进行描述,其热解反应活化能介于22.6～66.2 kJ/mol.固定床试验结果表明,温度对尾煤挥发分的析出有重要影响,高温有利于尾煤中高分子有机组成裂解和挥发分析出,最终决定了尾煤的热解反应进程.600℃前气体缓慢析出,之后,随温度升高,气体产量和热值增加显著,H2和CO随温度升高而增加,CH4和CO2先增加后减少.H2在600℃前析出缓慢,600℃后大量析出,在900℃左右达到最大析出量,贯穿整个反应过程.CO在900℃左右达到最大析出量;CH4和CO2在800℃左右达到最大值,之后开始下降.终温950℃时,30 g尾煤热解产气4 300 mL,H2产量1 722mL;焦煤产气7 950 mL,H2产量2 716 mL.尾煤热解富H2体产量达焦煤热解气产量的54％,具有较高的再利用价值.     

增粘型水成膜泡沫灭火剂制备及性能表征

针对变电站场景火灾特点,使用多种表面活性剂复配,形成1种增粘型水成膜泡沫灭火剂.对产品的表面张力、泡沫性能、体系粘度、流变性能和灭火性能进行了表征,结果表明:增粘型水成膜泡沫灭火剂经3％比例稀释后,泡沫溶液粘度增加且呈现剪切变稀的流变行为;增粘型水成膜泡沫灭火剂具有发泡倍率高、泡沫稳定性好的特点,能够快速熄灭B类火灾.     

航空压力环境对锂离子电池热解气体爆炸极限影响*

针对航空锂离子电池热失控释放气体安全性研究不足的问题,采用气体拉曼光谱技术、气相色谱仪(Gas Chromatography,GC)和质谱(Mass Spectroscopy,MS)耦合来探究压力和荷电状态(State of Charge,SOC)对锂离子电池早期故障气体类型、气体动态演变及气体潜在危险性等特征的影响规律,同时综合考虑压力、电压和电池温度等多种因素分析锂离子电池热失控危害。研究结果表明:电池SOC越高且环境压力越低,电池越早触发热失控,爆炸极限越宽,其中30 kPa下100%SOC电池热解气体爆炸极限为8.01%~53.35%;SOC和环境压力越高,电池热失控越危险,释放的气体体积越多;CO,CO2,PF3,C2H4及电解液（C3H6O2、C3H6O3、C4H8O2）等气体可作为航空锂离子电池早期故障诊断特征。研究结果对保障锂离子电池在航空领域的安全运输及应用具有重要意义。     

静风环境热重气体行为模式分析

热重气体是指从容器、管道、钻井等喷出时的温度比大气环境温度高、标准状况下密度比空气密度大的气体.有毒热重气体沉降到地面会对人和动植物造成危害.本文根据能量守恒定律和气体状态方程,建立了静风环境热重气体行为模式判别式,计算分析了喷出气体温度不同、有毒热重气体含量不同时的有毒热重气体行为模式.计算结果分析表明,随着喷出气体温度的升高,空气与有毒热重气体混合物中有毒热重气体开始沉降的浓度下降.     

压缩空气泡沫水平管路压力损失数值模拟研究*

为厘清压缩空气泡沫水平管道输运压力衰减规律,考虑压缩空气泡沫实际工程运用,利用STAR-CCM软件研究泡沫液种类、混合比和管径对湿泡沫水平管网输运过程中压力衰减的影响规律,并结合理论分析建立压缩空气泡沫水平输运过程中的压力衰减预测模型。研究结果表明:管路压降与泡沫液黏度呈正相关性,在混合液流量270 L/min,气体流量1 750 L/min条件下,相同管径高黏度抗溶性水成膜泡沫（AFFF/AR）压降约为低黏度A类和水成膜泡沫(AFFF)1.3倍;对于相同类型泡沫,混合比对管路压降影响较小,100 m长90 mm管径不同混合比之间最大压降差值约为7.21 kPa;管径对压降影响较大,相同泡沫条件下,50 mm管径压降是80 mm管径压降的约9.4倍,80 mm管径压降是100 mm管径压降的约2.8倍,当管径大于80 mm时,不同泡沫对压降的影响逐步减小。压力衰减预测模型计算的压降值与模拟值较前人开展研究所得实验值误差在18%以内,研究结果可以为压缩空气泡沫水平管网设计提供一定理论参考。