非柔性连接石化储罐配管温差应力分析与对策

储罐配管在温差作用下产生热位移会导致管壁产生热应力，未采用柔性连接的配管由于热应力集中作用可能发生破漏。针对与石油化工储罐非柔性连接的配管的安全问题，应用ANSYS有限元分析软件模拟计算石化企业典型配管的热应力分布；根据不同类型配管的分析结果，提出了工程技术与管理方面的针对性安全措施。研究结果表明:温差效应对石化储罐配管热应力影响显著，随内外温差的增加，配管应力集中的区域增大，最大热应力值增大；补偿措施能够改善配管的柔性，降低配管应力；约束载荷限制配管热膨胀从而增大配管应力；三通管是多根配管接合的区域，这种复杂管道交汇处会形成明显应力集中。研究结果对于提高石油化工非柔性连接配管安全性有一定的指导意义。     

煤与瓦斯共采在错层位巷道布置中的机理研究及应用构想

为了完善现有煤与瓦斯共采技术，创新煤与瓦斯共采方法，对错层位巷道布置下的煤与瓦斯共采系统展开研究，利用相似模拟试验，分析错层位巷道布置覆岩运动情况，预测其开采围岩裂隙发育和瓦斯运移形式，提出了创新煤与瓦斯共采技术构想。研究结果表明:采空区覆岩三带高度随接续工作面的增加而增大，相邻采空区垮落矸石压实区呈现“O-L-O”形变化，多个相邻采空区覆岩出现大“O”形圈裂隙带；相邻采空区内瓦斯可实现相互运移，大“O”形圈裂隙带内赋存大量瓦斯气体；研究提出了地面钻井抽采瓦斯、走向高位瓦斯抽采巷和外错尾巷穿层钻孔3种煤与瓦斯共采技术，比传统巷道布置情况下的煤与瓦斯共采技术在安全、经济等方面更具优势。     

Mitigating Impact of Devils Lake Flooding on the Sheyenne River Sulfate Concentration

Devils Lake is a terminal lake located in northeast North Dakota. Because of its glacial origin and accumulated salts from evaporation, the lake has a high concentration of sulfate compared to the surrounding water bodies. From 1993 to 2011, Devils Lake water levels rose by ~10 m, which flooded surrounding communities and increased the chance of an overspill to the Sheyenne River. To control the flooding, the State of North Dakota constructed two outlets to pump the lake water to the river. However, the pumped water has raised concerns about of water quality degradation and potential flooding risk of the Sheyenne River. To investigate these perceived impacts, a Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model was developed for the Sheyenne River and it was linked to a coupled SWAT and CE‐QUAL‐W2 model that was developed for Devils Lake in a previous study. While the current outlet schedule has attempted to maintain the total river discharge within the confines of a two‐year flood (36 m³/s), our simulation from 2012 to 2018 revealed that the diversion increased the Sheyenne River sulfate concentration from an average of 125 to >750 mg/L. Furthermore, a conceptual optimization model was developed with a goal of better preserving the water quality of the Sheyenne River while effectively mitigating the flooding of Devils Lake. The optimal solution provides a “win–win” outlet management that maintains the efficiency of the outlets while reducing the Sheyenne River sulfate concentration to ≤600 mg/L.     

"十三五"国家自然科学基金对能源环境管理领域的资助状况和趋势

能源环境管理是各界关注的热点话题,也是科学研究的重要方向.以国家自然科学基金资助能源环境管理领域的科研项目为基础数据信息,本文重点分析了"十三五"期间国家自然科学基金在该领域资助项目的总体特征、研究主题和热点变化,并结合新时代科学基金资助导向提出了可能的发展趋势.主要结论包括:①能源环境管理领域面上、青年、地区等自由探索类项目的立项绝对数和学科占比均呈上升趋势,并更多向青年学者倾斜,资助强度保持稳定;②碳、能源和环境是自由探索项目中出现频率最高的热词,与之相关的研究主题随着政策等调整具有动态变化特征;③能源环境管理领域重点、重大等引导类项目和优青、杰青、创新研究群体等人才类项目不断实现突破,增速明显,学科占比优势突出;④问题导向与本土情景、理论体系和一般规律、学科交叉融合,以及市场和微观主体作用是研究选题确立与项目申请时可能需要重点关注的方向.     

井下光谱多参数分析系统开发

本系统基于气体浓度光学分析方法理论朗伯-比尔(Lambert-Beer)定律、光谱气体检测技术开发,实现了对煤矿火灾与瓦斯灾害超前预警、灾害产生的有毒有害气体实时监测和煤矿环境气体爆炸危险性辨识,对于煤矿灾害防治、救灾过程中杜绝次生灾害,保障煤矿工人及救护队员的生命安全,促进煤矿安全生产具有重要意义。     

钻屑法测定煤层H_2S含量

为了测定煤层硫化氢(H2S)含量,防治矿井H2S涌出,提出一种通过钻屑法测定煤层H2S含量的方法。在未受采动影响的新鲜煤壁,采用钻屑法取样,通过测定煤样H2S解吸量、取样过程损失量和H2S残存量确定煤层H2S含量。根据溶于水中H2S的p H值和色谱分析解吸气体中H2S体积分数,确定H2S解吸量;根据煤样解吸规律和气样H2S体积分数,确定H2S损失量;根据色谱分析残存气体中H2S体积分数,确定其残存量。用此方法,对山西某矿H2S涌出煤层进行现场和实验室测定。研究表明,该矿H2S含量为(4.465~6.701)×10-3m3/t。钻屑法测定煤层H2S含量是可行的,可以为矿井H2S治理提供基础数据。     

考虑保护层响应的炼化过程系统风险动态转移模型

为适时、有效地控制炼化过程系统风险,以模糊Petri网(FPN)为基础,针对炼化系统动态退化性和系统中保护层对风险转移的干预性,建立考虑保护层响应的炼化过程系统风险动态转移模型。描述基于FPN的保护层作用动态机制,分析炼化系统在保护层干预下,从非正常干扰触发开始至炼化系统退化过程的风险变化趋势。最后通过正己烷缓冲罐案例分析验证模型。结果表明:正己烷缓冲罐在开始运行的30 000 h内,系统风险等级呈阶段性变化,在工作的前16 800 h,风险为Ⅰ级;第16 800~27 600 h,风险为Ⅱ级;第27 600~30 000 h,风险为Ⅲ级。     

燃机电厂噪声模拟时SoundPLAN声源模型的简化

燃机电厂一般靠近用电负荷或城镇建设，为了有效地控制噪声，在燃机电厂项目的设计、环评等阶段对其噪声影响进行合理的模拟从而提出相应的降噪方案是非常必要的。结合国家标准，对燃机电厂的敏感目标和主要噪声的声源特性进行了总结。通过对比声源类型、中心频率的设置对模拟结果产生的影响，探讨了在应用SoundP-LAN软件对燃机电厂的噪声模拟时如何简化设置声源模型的问题，为今后的噪声模拟评估工作提供参考。     

大气细颗粒物在线源解析方法研究进展

基于对国内外关于PM2.5化学组分特征、二次气溶胶生成机理、源解析模型的研究综述,引入实现PM2.5在线源解析的2种可能方法,即气溶胶质谱+解析算法与3类化学组分组合观测+受体模型。重点阐述了气溶胶质谱及在线水溶性离子、EC/OC和金属元素仪器的应用研究现状,并分析了不同仪器测定结果的可靠性、优势及缺陷,在此基础上提出加强城市尺度的大气化学二次反应机理及关键技术参数研究、大气颗粒物化学组分连续观测应用于在线源解析的研究、基于多种信息来源和技术手段的在线源解析方法集成研究等建议。