Theoretical investigation on the relationship between tail roadway methane drainage and distribution of easily spontaneous combustible region in gob

In order to understand the influence of tail methane drainage pattern on easily spontaneous combustible region in gob, a theoretical qualitative analysis was performed in regards to the spontaneous combustion hazards resulting from drainage position and pressure. Subsequently, the software FLUENT was employed to quantitatively investigate the theoretical solutions by solving the mathematic model established with mass, momentum, component and energy conservation equations. The calculation results demonstrate that methane drainage from alternate exterior roadway to gob can increase the range of easily spontaneous combustible region dramatically; the oxidation zone width increases with increasing drainage pressure, especially near the drainage hole. The rate of temperature rise can accelerate obviously, original high temperature region backs towards gob depth due to enhanced air leakage. The conclusions summarize the negative influence of methane drainage on fire protection in gob and present a method of determining drainage parameters dedicated to prevent spontaneous combustion.     

基于20L球形爆炸装置的甲烷煤尘混合爆炸实验

利用实验室自行设计的20L球形爆炸装置,对煤尘及甲烷煤尘混合物的爆炸特性进行了研究。结果表明:无论有无甲烷,煤尘的最大爆炸压力随煤尘浓度增加呈现先升高后降低的变化趋势,并且均在在煤尘浓度为600g/m3时均达到最大值。同时,甲烷的加入明显提高了煤尘最大爆炸压力值,而且随着甲烷浓度的增加,最大爆炸压力增幅先增加后降低,在甲烷5%时增幅最大。煤尘的爆炸持续时间随煤尘浓度增加呈现先降低后升高的特点,甲烷存在时有同样规律,但是有甲烷时爆炸持续时间明显降低,而且随着甲烷含量的增加,煤尘的爆炸持续时间降低幅度不断增加,在甲烷5%以后趋于稳定。实验结果对生产实践有一定的指导作用。     

一种新型煤层气旋转控制头旋转总成的温升影响因素分析

可靠有效的冷却润滑系统是旋转控制头安全、高效工作的保证。结合现有成熟技术,设计出一种集冷却润滑系统与旋转总成为一体的新型旋转控制头。为确保其旋转总成冷却润滑的要求,建立1/2实体三维数值模型,分析了密封井压、钻杆转速、井口偏心距对其温升的影响。结果表明:三影响因素均是旋转总成温升的主要因素,随三者的增大旋转总成的热平衡最高温升呈非线性增大,但在其运转所允许的温升范围内;三影响因素对旋转总成的动密封系统温升的影响最为明显,说明动密封系统是旋转总成的主要热源点;井口偏心距的增大较另外两种影响因素的增大,对旋转总成的热平衡最高温升值影响更大,进一步证实了旋转控制头安装过程中减少井口偏心距的重要性。     

机械密闭取芯瓦斯含量测定集成技术研究

为了更准确地测定煤矿井下瓦斯含量,研制出基于煤层钻孔直接机械密闭取芯的瓦斯含量测试装置,使瓦斯解吸和取芯装置一体化。装置 设计的联动关闭部件实现了孔内取芯密闭,避免传统取芯装罐程序,解决了煤芯暴露时间长、瓦斯逸散量大的问题。通过机械密闭取芯技术现 场试验,并与传统方法进行对比分析,32组试验瓦斯含量测定结果比传统方法增加21.8%以上。结果表明:装置实现了在煤层钻孔内直接密闭取 芯功能,简化了测定流程,提高了煤矿瓦斯含量测定精度。应用该装置可最大限度地减少煤样暴露时间。     

中国滨海湿地CH4通量研究进展

滨海湿地严格的厌氧环境造成与其面积不成比例的碳储量,同时有利于CH₄的产生。探讨滨海湿地温室气体通量,尤其是CH₄通量,对确定滨海湿地究竟是温室气体的“源”还是“汇”,评估滨海湿地对全球变化的影响具有重要的作用。论文通过对中国滨海湿地CH₄通量的排放机制、时空变化以及影响因素进行阐述总结得出：闽江河口CH₄通量明显大于长江口和黄河口,主要原因在于温度和生物量的差异;江苏滨海湿地CH₄通量的研究相对薄弱,南方红树林湿地CH₄通量的空间差异较大。潮汐对滨海湿地CH₄通量的影响呈“M”型：涨潮开始时,CH₄通量逐渐增加,随着水位的加深,逐渐减少;当落潮到最适宜产生CH₄的水位深度时,大量原先产生的CH₄开始排放出来,待水位继续下降,产生的CH₄极容易被氧化,开始减少。目前缺乏研究滨海湿地CH₄通量的标准方法,而且针对潮汐变化,微生物以及酶活性对CH₄排放的影响研究比较薄弱,在此基础上,提出了利用箱法进行CH₄通量的研究需因地制宜,依据研究目的以及植被、土壤、水文的差异选择不同的样点布设原则和采样方法。     

玉米秸秆干式厌氧发酵乙酸产生规律及其对发酵的影响

为解决玉米秸秆干式厌氧发酵系统因乙酸积累而致发酵失败、工程运行不稳定等问题,利用气相色谱仪对玉米秸秆干式厌氧发酵过程中w(乙酸)和w(CH₄)进行检测,结合相关性分析和回归分析等方法,研究了乙酸动态产生趋势、w(TS)(TS为总固体)与w(乙酸)的相关性,以及w(乙酸)对CH₄产生的作用机制. 结果表明:发酵过程中w(乙酸)先增后降,w(TS)由20%增至30%,w(乙酸)增加的持续时间由5 d延至15 d. Pearson相关性分析结果表明,w(TS)与w(乙酸) 呈极显著负相关(R<-0.979,P<0.01). 一元线性回归分析得到拟合方程y=-1 214.8w(TS)+668.2,由斜率(-1 214.8)可知,w(TS)对产乙酸过程具有较明显的抑制作用. 玉米秸秆干式厌氧发酵系统内w(乙酸)为160~451 mg/g,随着w(乙酸)的增加,底物CH₄产率经历上升、稳定、下降后再稳定和下降4个阶段,其中w(乙酸)为212~312 mg/g时,底物CH₄产率(大于120 m3/t,以秸秆干质量计)最大,其次为w(乙酸)在>312~410 mg/g时的80~120 m3/t.      

碳中和VS水体甲烷超量释放/甲烷悖论

碳中和目前已成为国际共识,亦是我国政府的政治承诺.实现碳中和目标无疑需要人为努力,但自然界还存在着一些仍未完全被认知但又不可小觑的碳排放源.例如,地表水体中在常规水底沉积物厌氧产甲烷（CH₄）现象之外还存在着一种非常规CH₄释放现象（甲烷悖论）,且这种非常规CH₄释放量在某些地区甚至超过化石燃料使用、汽车尾气排放、管道泄漏等温室气体排放量总和.如果这种现象变得普遍,则有可能形成在21世纪中叶虽可实现碳中和目标,但在世纪末却难以完成控温<2℃的尴尬局面.因此,有必要了解甲烷悖论现象及过程机制,高度警惕甲烷悖论现象下的CH₄超量释放现象,而不仅仅是以完成碳中和作为唯一目标.基于碳中和目的,首先简述水体底泥常规甲烷生成途径,并由此引出水体甲烷超量释放现象,即甲烷悖论.其次,综述现有甲烷悖论过程机理研究,揭示表层有氧水体过量释放甲烷现象的实质.最后,分析调控甲烷悖论有可能适用的技术策略.     

水热/臭氧预处理促进餐厨垃圾中典型废弃油脂厌氧发酵产甲烷

为了缓解餐厨垃圾中大量未降解油脂包覆微生物,对厌氧发酵产生严重抑制的问题,本文采用水热或臭氧预处理有效降解油脂,预处理进行厌氧发酵.扫描电子显微镜和傅里叶变换-红外光谱分析表明,经过水热或臭氧预处理后,厌氧发酵过程油脂降解程度提高.经过臭氧预处理的火锅废油厌氧发酵甲烷产率提升至（854.20±10.28） mL·g^-1（每克有机质干重所产生的甲烷量,以毫升计,下同）,在第20 d达到产甲烷速率峰值（122.06±3.46） mL·g^-1·d^-1,较之未处理组达到甲烷峰值速率的时间缩短4 d,甲烷产率提升17.4%.总体能量转化效率由未经预处理的64.88%提升到臭氧预处理后的76.18%,说明臭氧或水热预处理可以促进油脂的降解,并且提高产甲烷菌对底物的利用从而提高发酵产甲烷的效率,从而在一定程度上缓解目前工业生产中存在的油脂难以降解以及包裹厌氧微生物的问题.     

华东森林及高山背景区域CO2和CH4浓度变化特征

对国家大气背景监测福建武夷山站2014—2018年的主要温室气体监测数据进行分析,探讨华东森林及高山背景区域大气中CO_2和CH_4浓度的变化特征。结果表明:华东森林及高山区域CO_2背景浓度为414.1×10~(-6)(摩尔分数,下同),5年间呈逐年上升趋势; CH_4背景浓度为1 977×10~(-9),2014—2016年呈逐年上升趋势,2016—2018年保持稳定;两者均具有较明显的季节和月变化特征,CO_2还具有较明显的日变化特征,但季节变化幅度、月平均浓度振幅和日变化幅度均较小,具有区域背景特征。     

粒状煤和块状煤等温吸附CH4试验研

为探究不同尺寸煤样吸附瓦斯特性的差异,以漳村矿3#煤为研究对象,利用自主研制的多功能煤吸附/解吸瓦斯参数测定试验装置,开展粒状煤和块状煤的等温吸附试验,测定不同吸附压力下的吸附量和变形量。试验结果表明:在相同的吸附平衡压力下,吸附量随煤样粒径的增大而减小;粒状煤吸附瓦斯的能力大于块状煤,原因是粒状煤的有效比表面比块状煤大,增加的微孔吸附瓦斯使得煤吸附瓦斯量增加。块状煤的变形量随吸附平衡压力而增大,但增加量逐渐减小。经讨论分析可知:煤体吸附膨胀变形是煤基质吸附膨胀和气体压力压缩共同作用的结果;粒状煤测定的吸附常数应用到煤层数值模拟中会引起一定的误差。