N2和CO2抑制煤燃烧火焰特性对比试验研究

为了研究N_2和CO_2气体灭火剂在抑制煤明火燃烧特性方面的不同,通过搭建受限空间煤明火燃烧试验,分别开展了11.97%、16.81%、20.76%的N_2和10.79%、14.89%、20.32%的CO_2作用下煤明火燃烧抑制试验。鉴于火焰表面积变化与热释放速率变化呈正相关,基于火焰图像分析法开展试验研究。试验过程中,首先,通过数码摄像仪记录不同体积分数惰性气体作用下煤燃烧火焰面积的变化,然后利用Matlab软件进行火焰图像特征提取和"对比度增强"预处理,消除图像记录过程中存在的噪声,以便于有效进行火焰目标识别;其次,基于"阈值法"原理,利用Image-Pro Plus软件对预处理过的火焰目标进行识别和计算,进而实时获得试验过程中火焰表面积;最后,使用小波变换理论对火焰表面积变化曲线进行消噪处理,以获得火焰表面积变化趋势及主要波动信息。结果表明,CO_2比N_2具有更好的熄灭煤明火燃烧的能力,CO_2作用下煤火火焰表面积呈现指数下降,而N_2作用下呈现直线下降,且CO_2的灭火时间比N_2缩短了25%以上。该试验结果明确了N_2和CO_2在熄灭煤明火特性上的不同,弥补了CO_2仅比N_2具有更好的抑爆特性的认识。     

基于微气象学方法的麦田CO2和O3通量的观测与模拟

利用涡度相关技术对长江三角洲地区冬小麦麦田白天时段CO₂和O₃通量进行连续观测,分析其变化特征.引入并参数化Jarvis乘法模型,预测冬小麦冠层尺度CO₂和O₃通量.结果表明：整个观测期间,麦田CO₂浓度和通量的范围分别为372.3~487.1μL/L和-0.4~-40.3μmol/（m²·s）,均值分别为402.6μL/L和-13.4μmol/（m²·s）.O₃浓度和通量的范围分别为4.6~116.6nL/L和-0.2~-20.7nmol/（m²·s）,均值分别为50.9nL/L和-6.8nmol/（m²·s）.CO₂和O₃通量最高值出现在冬小麦的孕穗期和开花期,该时期冬小麦光合能力最强,对CO₂与O₃的吸收最大.冬小麦CO₂和O₃通量总体上呈相似的日变化模式,上午CO₂通量明显高于下午,上午O₃通量却低于下午.温度、水汽压差、光合有效辐射、物候期等环境因子驱动下的冬小麦冠层通量与叶片气孔导度具有相似的限制机制,利用修订后的Jarvis乘法模型模拟了CO₂和O₃通量,并与实测值进行对比验证,表明修订后的模型分别解释了CO₂和O₃通量62%和60%的变异性,适用于本地冬小麦CO₂和O₃通量的模拟.     

碳添加对土壤固碳细菌群落结构及多样性的影响——以松嫩平原盐碱耕地为例

采用高通量测序技术,研究秸秆、生物炭和纳米碳3种碳源添加对盐碱耕地土壤固碳细菌群落结构及多样性的影响,并分析土壤化学性质与固碳细菌群落多样性的关系.结果表明：3种碳源添加均降低土壤固碳细菌群落多样性,其中生物炭和纳米碳添加的土壤固碳细菌的Chao1指数、物种多样性、Shannon指数及系统多样性值均高于秸秆添加的.3种碳源添加均降低土壤固碳细菌群落的物种丰度,其中纳米碳添加的物种丰度大于秸秆和生物炭添加的.在群落组成方面及相对丰度上,3种碳源添加后的优势菌门为变形菌门（Proteobacteria）,优势菌纲为γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）,均在纳米碳添加后相对丰度最高,分别为90.38%、57.79%.群落组间差异分析结果显示,秸秆和纳米碳添加后土壤固碳细菌群落结构差异显著.冗余分析结果表明,土壤固碳细菌群落结构受土壤pH值、有机碳、全氮、全磷、碱解氮及有效磷的综合影响,其中土壤pH值和有效磷含量是影响土壤固碳细菌群落结构的主要化学性质.综合来看,在盐碱耕地中添加秸秆、生物炭或纳米碳,都抑制了土壤固碳细菌群落的多样性和物种丰度,但纳米碳能够增加土壤固碳细菌群落结构差异.     

煤氧化特性与影响因素实验研究

为分析自热临界温度和采空区漏风风速对煤自燃的影响,在常温(30℃)、中温(60℃)、不同通气量等条件下对滕东煤矿3下煤层煤样进行了煤炭自燃氧化规律实验。结果表明:煤样在60℃氧化所放出的CO量较30℃时高3.4~4.1倍,煤炭氧化速率上升梯度约1.35 ppm/℃;在恒温变通气量条件下,CO气体浓度呈现先减小后稳定的趋势,CO的释放量随通气量的增大而减小;在通气量为50 mL/min(采空区漏风为0.1 m/min)的条件下,煤氧化释放的CO量最大且煤氧化能力最强,应加强最易发生自燃漏风区域的密封防护。     

高温高压高含CO2环境下两种氟橡胶密封可靠性评价

目的 研究两种氟橡胶O型圈在总压为25 MPa,CO2体积分数为5%,温度为120 ℃,液相介质Cl^?质量浓度为7000 mg/L的高温高压高含CO2工况下的密封可靠性。方法 通过高温高压釜模拟井下实际工况,采用自研橡胶O型圈密封装置实现试样的承压状态,以物理性能、腐蚀形貌和抗渗透性能为考察指标,对两种氟橡胶O型圈的耐蚀性能和密封性能进行测试评价。结果 氟硅橡胶O型圈在承压状态下腐蚀后,拉伸强度由18.1 MPa下降为13.4 MPa,拉断伸长率由172.8%下降为151.9%。AFLAS橡胶O型圈在承压状态下腐蚀后,拉伸强度由21 MPa下降为14.6 MPa,拉断伸长率由277%下降为212.3%,硬度从84HA下降为75.5HA,表面破损严重。两种橡胶O型圈抗渗透性能随压差增大、温度上升而减弱。结论 承压状态下,两种橡胶O型圈性能衰减程度低于自由状态,氟硅橡胶O型圈在承压状态下表现出更好的密封可靠性。     

HRT对CO2-MBfR去除高SO42-废水中NO3--N的影响

针对含NO₃^--N与较高浓度SO₄^2-实际工业废水处理较难的问题,考察了不同水力停留时间（HRT）下连续运行的CO₂-氢基质膜生物膜反应器（CO₂-MBfR）处理模拟废水和实际工业废水的性能,结果表明,2种废水的出水NO₃^--N浓度均随着HRT的减小而增大,模拟废水中NO₃^--N的处理效果和电子通量分配比例均优于实际废水,但其电子通量分配的格局基本不变：NO₃^--N和SO₄^2-的电子通量分别在90.09%~97.49%和2.51%~9.91%左右.要实现实际废水总氮达到15mg/L的排放标准,需维持HRT不少于10.4h.     

铈钴复合氧化物催化剂催化CO-SCR反应机理研究

利用共沉淀法制备了一系列Ce-Co-O_x复合氧化物催化剂,并对其CO-SCR反应性能进行了研究.考察了Co和Ce比例对CO-SCR反应活性的影响,确定最佳的Ce和Co复合比例为3：7,最高转化率为84%（250℃）.经表征分析发现,Ce（0.3）-Co（0.7）-O_x上发生CO-SCR的主活性位点是Co.掺杂Ce提升催化性能主要有两方面原因：一是催化剂比表面积增大,提高了表面的吸附位数量;二是Ce-Co-O_x催化剂形成的固溶体提升了氧迁移率.反应机理可能是气态或者弱吸附状态的CO与NO的吸附物种（主要是桥接二齿亚硝酸盐物种和螯合式双齿硝酸盐物种）反应.     

超临界CO2和液态CO2及气态N2注入采空区防灭火性能实验

为对比研究超临界态CO_2、液态CO_2和气态N_2注入采空区的防灭火性能,自主研制了模拟采空区残煤自燃过程实验系统,开展了超临界态CO_2、液态CO_2和气态N_2注入采空区防灭火实验。实验结果表明:12 MPa、39℃超临界态CO_2对采空区自燃残煤的降氧降温能力优于6 MPa、30℃液态CO_2优于6 MPa、39℃气态N_2;12 MPa、39℃超临界态CO_2对残煤的降温能力是6 MPa、30℃液态CO_2的1.7倍,是6 MPa、39℃气态N_2的10倍,对采空区的降温能力是液态CO_2的2倍,为气态N_2的8倍;12 MPa、39℃超临界CO_2对采空区的降氧速率比6 MPa、30℃液态CO_2和6 MPa、39℃气态N_2高12.5%;12 MPa、39℃超临界CO_2的降温能力是8 MPa、39℃超临界CO_2的1.7倍,因此适当提高超临界态CO_2的注入压力,防灭火性能更佳。     

超长工作面CO2相变致裂分区增透高效抽采技术试验研究

针对超长工作面抽采时间不均衡导致抽采达标时间长的问题,提出了工作面分区增透高效抽采技术,运用分组试验和理论分析的方法,研究了不同布孔工艺参数条件下CO₂相变致裂对低透煤层瓦斯抽采的增透作用规律,并在试验工作面进行了工业应用。研究结果表明:CO₂相变致裂技术对低透煤层增透促抽效果良好,与未致裂抽采相比,采用间距20,10,5 m致裂孔致裂条件下进行抽采时煤层透气性系数分别提高1.8,2.6,5.8倍,平均抽采体积分数分别提高1.9,3.5,4.2倍,平均抽采纯量分别提高2.4,4.2,6.2倍。试验工作面应用分区增透高效抽采技术后,整个工作面形成后仅需抽采87 d即可达标进行回采,显著缩短了抽采周期,对高瓦斯低透煤层缓解采掘接替紧张及提高瓦斯抽采效率具有重要借鉴意义。     

多相流动状态下HCO_3~-对X70钢CO_2腐蚀的影响

自制实验装置,应用多种检测手段对挂片形貌、腐蚀速率以及挂片在线腐蚀情况进行分析,实验与数值仿真了多相流动状态下HCO_3~-对X70钢CO_2腐蚀速率的影响。结果表明:HCO_3~-浓度较低时,腐蚀介质中的H~+浓度升高,阴极析氢反应加快,X70钢腐蚀速度升高;HCO_3~-浓度较高时,碳酸根不溶盐优先附着在挂片表面,形成一层腐蚀产物膜,保护挂片。