石油贮罐硫自燃的化学机理和控制技术

根据硫化学、电化学和热化学原理 ,系统地分析研究了石油贮罐硫化物的形成和硫自燃的化学机理 ,探讨石油贮罐硫自燃控制技术 ,并提出了新的自然控制思路。笔者认为 ,化学反应、放热、热量积蓄是自燃条件 ,硫氧化、聚热、升温、着火为自燃的主要过程 ;控制硫自燃的主要技术有防止硫腐蚀、减少硫化物的氧化反应、加快散热和降低温度 ,而最有效的方法是电化学控制技术。     

堆积状态下低品质煤临界自燃着火点测定与研究

为了研究低品质煤炭堆积状态下内部自热理论,采用临界自燃着火点理论和Frank-Kamenetskii 模型研究了煤堆内部热产生与热散失平衡理论以及煤堆表面的换热现象;并应用设计研发的煤堆热扩散率及温度监测实验装置和测定方法来评估低品质煤样（褐煤以及亚烟煤）临界自燃温度。结果表明:煤样堆积状态下临界自燃着火点温度可通过实验室内测定分析不同体积网框在不同环境温度条件下自热曲线得出;同体积条件下,临界自燃着火点随着煤品质的升高而增加;在140 ℃ 环境条件下,1#,2# 和3# 煤样在快速升温的前20 min内,温度变化趋势相似;在60~65 ℃,3种煤样出现温度转折点,升温速率开始减缓;根据煤样临界自燃着火点温度结合F-K热发火边界条件理论得出的堆积体积与着火点耦合关系式可预测大体积煤样自燃倾向性及临界自燃温度。     

Process of accidental explosions at a refuse derived fuel storage

Accidental gas explosions occurred at a refuse-derived-fuel (RDF) storage in Japan, and two fire fighters on duty were dead. The flammable gases, which caused the gas explosions generated during a RDF fire. It means that gas explosions could occur in the use of solid fuels under certain conditions. This study has been conducted for exploring the process to gas explosions in the RDF storage. The temperature at a part of the RDF pile in the storage was inferred to spontaneously increase, and the prediction of the temperature increase was attempted on the basis of the Frank-Kamenetskii theory. It was shown that the critical temperature of RDF for spontaneous temperature rise depends on the size of the pile. Larger the pile, lower the critical temperature. The possibility of accumulation of flammable gas in the space of the RDF storage is discussed. It is indicated that the spread rate of thermal wave is slow and a high temperature region likely established. After the RDF pile ignites, the oxygen concentration near the burning site becomes low and the flammable species components in the generated gas increases. Those species pass through surrounding low temperature region and come out into the space over the RDF pile without combustion. An explosion would occur when a fresh air comes into the storage, mixes with the flammable gas coming out from the pile to form a flammable mixture, and then the flammable mixture ignites. The most effective means to prevent accidental explosions is to avoid spontaneous ignition by cooling the heated RDF. If spontaneous ignition occurs, elimination of flammable gases from the storage should be strongly recommended.     

红外测温法测定硫化矿石堆自热温度的影响因素研究

硫化矿自燃是一个以氧化放热为主、自发产生热量及热量积蓄引起硫化矿堆升温的非常复杂的物理化学过程.因此,研究硫化矿自热过程是研究硫化矿自燃早期预测预报方法的前提.文章以红外非接触方式,利用RaytekminiTemp红外测温仪和CENTER可记录温度计测定硫化矿石堆氧化自热温度,重点分析了测定过程中的实际温度时影响精度的有关因素,主要有矿样种类、矿样温度、矿样块度、检测距离、环境温度、光束与矿样的夹角.通过实验室研究,为研制出专门用于舍硫矿自燃预测预报的装置提供理论依据,从而达到预测预报硫化矿自燃的目的.     

基于热爆炸理论的煤燃点确定及动力学分析

为准确判断煤燃点,提高煤自燃灾害防治能力,依据热爆炸理论,结合煤自燃过程放热曲线,将煤自燃升温过程中微分热流曲线上第1处极小值点作为煤的燃点,计算煤着火前后放热过程动力学参数变化.结果表明:随升温速率增加,煤自燃反应放热过程逐渐向高温区域移动,煤燃点逐渐增大,反应的活化能逐渐减小;同一升温速率下燃点之后煤的活化能增大;...     

不同煤层煤氧化自燃性实验分析

为研究不同煤层煤自然发火特征的异同性及规律,以淮南矿区1号、3号、6号、13号煤层为研究对象,通过自然发火实验,对不同煤层煤的自然发火期周期、煤样70℃时放热强度和R70值进行分析。研究结果表明:4个不同煤层煤样自燃性由强到弱依次为:3煤>6煤>1煤>13煤;变质程度相近的4个煤层,3煤自然发火期最短,这与煤体中硫分和水分含量高有关;13煤变质程度较高,且前期放热强度、耗氧速率增长缓慢,其自燃性较弱;4个不同煤层煤的耗氧速率、CO,CO2产生率,以及C2H4/C2H6值随煤温升高具有相似的变化规律;煤中CH4气体大量解吸出现于煤温60℃之前,煤中灰分在80~120℃开始逐渐吸热融化,解析和融化均会抑制煤氧接触并且减小煤氧反应放热总量。     

煤中掺比伴生硫化物的自燃特性分析

为了深入探究矿井下伴生硫化物对煤自燃及着火燃烧特性的影响,向原煤中添加不同量的含硫物配制4种不同含硫量的煤样,通过TG实验、DSC测试和XRD分析,研究伴生硫化物对煤自燃及着火燃烧特性的影响规律;基于Coats-Redfern法计算煤中掺加不同伴生硫化物时煤燃烧阶段的活化能。研究结果表明:随着煤中掺比伴生硫化物的增多,煤的特征温度相应减小,而吸氧量、可燃和稳燃指数相应增大,原煤中混入伴生硫化物后更易自燃;随着煤中掺比伴生硫化物的增多,煤燃烧阶段的活化能降低,煤更易着火燃烧;伴生硫化物的主要成分为水绿矾、叶绿矾,这些物质在常温下遇水和氧气能够发生化学循环反应,反应放热促使了煤更易自燃;伴生硫化物在温度高于200℃以后整体表现为放热,在温度为565℃时达到放热峰值,这使得煤燃烧阶段的活化能降低,煤更易燃烧。     

流变-突变论在预防硫化矿自燃中的应用研究

利用安全流变-突变理论系统,分析了硫化矿石氧化自热到自燃整个过程的特征规律,确定了硫化矿堆自燃流变-突变的各个阶段,并提出了其流变-突变模型。根据模型提出了预防硫化矿堆自燃的安全管理及安全技术措施,例如:加强安全教育,完善规章制度等,建立完善的硫化矿石自燃火灾事故的应急预案机制等完善安全管理;合理设计通风系统,进行采场温度实时监测,喷洒阻化剂来抑制矿石的自热等主要安全技术措施。控制硫化矿堆自燃的关键在于将其控制在安全流变阶段,加强安全管理和采用安全技术,防止突变的发生,这对于硫化矿山的安全生产具有重大的指导意义。     

煤氧复合热效应的影响因素分析

煤的氧化放热是引起煤自燃的主要原因。煤氧复合热效应与耗氧速率和表面反应热有关。通过分析得出 ,q(z,n,CO2 ,T,d5 0 ) =h(Z) .g(n) .f (CO2 ) .I(T) .Ψ (d5 0 )。其中主要影响因素为煤结构、温度、氧浓度及粒度。根据威斯化学结构模型、本田化学结构模型及煤分子中包含的 7种表面活性结构 ,推出煤自燃表面分子结构模型 ,并分析其表面活性结构的种类、数量、活泼性 ,它们随煤体不同而千差万别 ;表面活性结构随温度变化的氧化活泼性及反应过程不同 ,造成煤表面氧化反应热 H不同。外在主要影响因素—煤的温度、氧浓度、粒度不同造成了耗氧速率 VO2 不同 ,使煤的放热强度不同。对此 ,通过 XK型煤自然发火实验台及 XKS程序升温实验台进行了实验分析     

基于RS-云模型的硫化矿石自燃倾向性综合评价

为实现硫化矿石自燃倾向性的综合评价,应用云理论,选取矿样的氧化质量增加率、自热点和自燃点等定量化指标构建了评价指标体系,运用粗糙集法（Rough Set, RS）计算各评价指标权重,依据分级标准对云模型进行标准化,进而建立硫化矿石自燃倾向性分级的RS-标准云模型。以30组工程实例进行模型检验,并在实际工程中进行应用。结果表明:RS-标准云模型的判别结果与实际结果较吻合,且判别准确率高于贝叶斯(Bayesian, Bayes)方法,表明RS-标准云模型在硫化矿石自燃倾向性综合评价中具有良好的实用性和可靠性,可为矿山的硫化矿石自燃灾害的研究提供一种新思路。     

Study of coal oxidation behaviour in re-opened sealed heating

Possible changes in the oxidation behaviour of coal in the spontaneous combustion site of re-opened sealed heating were studied. Two samples of bituminous coal and three types of coal pre-treatment procedures were applied to simulate in situ conditions at the “spon-com” site: i) pre-oxidation of coal, ii) pre-heating of coal under inert gas, and iii) immersion of pre-heated coal in liquid water. Pre-treated samples were then examined for the production rate of the indication gases evolved during oxidation and for oxidation heat effects. Two main conclusions were drawn with respect to oxidation of the coal in re-opened sealed heating: i) carbon monoxide and unsaturated hydrocarbons maintain their relevance as spontaneous combustion indication gases, however, increased production of both carbon oxides can be expected; ii) coal in the extinguished spontaneous combustion site gains increased susceptibility to the self-heating process.     

硫化亚铁引发储油罐火灾危险性的研究

笔者通过模拟储油罐中硫化亚铁的生成方式 ,分析和研究了硫化氢气体与氢氧化铁、三氧化二铁和四氧化三铁反应 ,生成的硫化亚铁的氧化倾向性 ,并采用自然氧化绝热装置 ,测定了硫化亚铁的温度变化曲线。实验研究结果表明 ,不同方式生成的硫化亚铁 ,其氧化性不同 ,自燃性也不同 ,均有较显著差异。硫化亚铁的温度变化曲线表明 ,氧化反应随着时间增加 ,其他应进行得越来越快 ,将会造成热量的聚集 ,使油品温度快速上升 ,导致油品自燃和储罐发生着火爆炸。实验研究证明 ,硫化亚铁氧化反应放出热量是构成油罐着火危险性的最大因素。     

硫化矿石堆自燃预测预报技术

笔者在参考大量有关煤炭自燃理论研究成果的基础上,结合国内外关于硫化矿石氧化自燃的研究现状,对硫化矿石堆自燃的预测预报技术进行系统分析。概述硫化矿石氧化自热的机理;详细介绍硫化矿石的自燃倾向性测试、综合因素评价、统计经验法等预测方法;找出煤炭与硫化矿石堆自燃过程的共性,提出了数学模型模拟预测方法;阐述了标志气体分析和测温两种预报方法。展望硫化矿石堆自燃预测预报技术对硫化矿山的安全生产具有重要的指导意义。     

水蒸气抑制甲烷燃烧和爆炸实验研究与数值计算

在爆炸激波管中对水蒸气抑制甲烷燃烧和爆炸进行较系统的实验研究,并对其抑燃、抑爆化学动力学作用机理进行数值计算分析。结果表明:加入一定量的水蒸气后,可以有效降低CH4-O2混合气体的燃烧速度和爆炸强度;当水蒸气量达到某临界值时,CH4-O2混合气体将不能被点燃。化学动力学数值计算结果表明:在混合气体中加入水蒸气后,增大了甲烷的点火延迟时间,降低了燃烧温度和H,O和OH等高活性自由基的浓度。水蒸气能有效抑制甲烷燃烧和爆炸,其作用效果源于其物理抑制和化学阻化的综合效应。     

硫化矿石自燃倾向性评价的属性区间识别模型

为合理判定硫化矿石的自燃倾向性大小,将属性区间识别理论与信息熵理论结合,建立硫化矿石自燃倾向性综合评价的熵权属性区间识别模型。选取矿样的吸氧速度常数、自热点、着火点3项指标作为属性区间识别模型的基本判别因子,依据信息熵理论获得各判别指标的权重。给出矿样自燃倾向性的属性空间矩阵,采用均化系数将矿样的属性测度区间转化为综合属性测度;利用置信度识别准则和分级标准判别各个矿样的自燃倾向性。对采自国内典型硫化矿山的14个代表性矿样的室内实测值进行综合判定;结果表明,基于熵权的属性区间识别模型能更好地评价硫化矿石的自燃倾向性大小,如实反映出矿样的自燃特性。     

吨量煤体的自燃过程实验模拟研究

为更好地弄清矿井实际的煤自然发火规律,利用装煤量达5吨的大型实验台对两种烟煤分别进行了自燃模拟实验。大煤量的实验能够很好地模拟煤矿中煤低温氧化和传热传质共同作用导致的发火过程,实验得到的自然发火期与煤矿实际发火期也是一致的。实验中煤样从缓慢氧化变为快速氧化的临界温度为100～110℃。当煤温低于,临界温度时,煤样的升温受到空气流带走热量和向外界散热的影响很大,因此夹层水的保温作用就很关键。当煤温超过临界温度后,反应加快,温度急剧上升,散热的影响明显降低,反应主要受限于氧气的供应情况。     

Thermal research on the uncontrolled behavior of styrene bulk polymerization

Thermal runaway can occur during the styrene bulk polymerization process because of easily formed local hotspots resulting from the high viscosity of reactants and the difficulty of heat dissipation. To obtain the thermal hazard characteristics, the polymerization behavior of styrene was investigated using differential scanning calorimetry (DSC) at a scanning rate of β = 2 °C/min. Experimental results showed that the exothermic peaks obtained for heat initiation were different from those obtained when initiator was added. The exothermic peak changed from one to two after the initiator was added. The exothermic onset temperature (T₀) was also reduced. Phi-tech II was utilized to study the bulk polymerization of styrene in an adiabatic environment. The adiabatic temperature rise (ΔT_ad), starting temperature of uncontrolled polymerization (T_star), maximum temperature (T_end), and heat of polymerization (ΔH) under different conditions were acquired. When the dose of the additive was increased, the starting temperature of uncontrolled polymerization (T_star) decreased and the adiabatic temperature rise (ΔT_ad) increased gradually. Severity grading was performed based on the severity evaluation criteria of runaway reaction. The results can help designers decide whether it is necessary to take certain measures to reduce risk.     

碱性水对煤自燃特性影响实验研究

为了研究碱性水对煤自燃特性的影响,选取葫芦素煤矿102工作面煤样作为实验煤样,利用STA-449C型同步热分析仪进行热重实验,研究加入PH=8 NaOH的煤样与原煤以及加入蒸馏水煤样在空气氛围中燃烧失重、放热量、特征温度点等变化规律,并根据Coats-Redfern积分模型计算了3种煤样燃烧反应动力学参数（活化能、指前因子）。研究结果表明:加入碱性水的2号煤样失重量较1,3号少,燃烧失重速率更低;2号煤氧化燃烧温度区间缩短,着火温度点升高,放热量少,比1,3号煤分别少485.0,480.4 J/g;3种煤样反应机理基本遵循一级化学反应函数,2号煤各段活化能高于1,3号煤,但2号煤失水活化能小于3号,表明碱性水具有抑制煤自燃效应。     

基于Logistic回归分析的煤自燃多级预警方法研究

为实现煤自燃过程的精细分级与自燃隐患的精确预警,保障井下煤自燃防治工作有效开展和煤炭资源安全开采.以甘肃王家山矿202工作面煤样为测试对象,采用煤自然发火试验与程序升温试验手段模拟煤体自然发火过程.测定煤自燃指标气体等特性参数数据,分析相关指标气体特征,将煤自燃过程划分为稳定、波动和剧烈反应3大区间.通过处理指标数据以...     

矸石山自燃阻化剂的阻化机理研究

为了防治矸石山的自燃和改善矿区环境质量,揭示和研究矸石山煤矸石自燃阻化剂的阻化作用机理,寻求高效的煤矸石山自燃阻化剂,通过在煤矸石中添加各类自燃阻化剂,在柱箱中进行空气氧化程序升温实验,并利用气相色谱仪对不同氧化温度下分离出的气体中O2,CO,CO2以及各种烃类组分的含量进行分析,研究其自燃发生、发展的规律,从而为研究矸石山煤矸石的自燃阻化提供理论依据。实验研究表明,带有吸附基团的高聚物和表面活性剂组成的聚合物乳液对煤矸石自燃具有较好的阻化作用。该研究成果对矸石山煤矸石自燃治理具有一定的指导意义。