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。     

尿素合成塔内化学爆炸机理分析

分析了尿素合成塔发生化学爆炸的可能性.利用经验公式计算出塔内上部空间气相在正常生产和非正常生产状态下的爆炸极限范围,并计算出非正常生产状态下气相化学爆炸产生的压力和能量范围.计算结果与现场数据吻合.爆炸所产生的压力作用于液面上,根据静压传递原理,尿液内各点与外压相等,超过尿塔正常工作压力,并导致破裂.     

CO_2抑制甲烷-空气链式爆炸微观机理的仿真分析

为从分子角度研究CO2在甲烷爆炸过程中的作用以及抑制机理,应用Gaussian 09软件,运用密度泛函(DFT)理论的B3LYP/6-31G方法,对用相关基元反应作仿真定量分析和仿真热力学与动力学分析。通过假设和验证,初步揭示CO2在甲烷爆炸过程中的抑制机理。结果表明,CO2是以稳定的第三体存在,未参与原子交换反应,但CO2促进了甲烷爆炸链引发中的甲基自由基的结合反应,降低了关键自由基甲基的浓度,中断了甲烷爆炸链,同时乙烷的氧化反应不会强化甲烷的爆炸反应。     

基于Gaussian的甲烷爆炸微观反应计算分析

为从微观热力学及动力学角度更深入了解甲烷爆炸微观反应机理,应用Gaussian软件DFT理论,B3LYP-D3(BJ)/6-31+G*水平对利用敏感性分析方法得出的甲烷爆炸反应简化机理中各驻点进行结构优化与频率计算,在M06-2X/def2-tzvpp水平上计算单电能,得到反应物、中间体、过渡态、产物的稳定构型及其参数、热力学数据,并计算得到各反应的焓变、吉布斯自由能变及自由能垒。研究结果表明：甲烷爆炸微观反应机理中基元反应1,9无过渡态,其他反应存在过渡态;基元反应1,4等为反应体系提供热量,保证甲烷氧化反应不断进行,反应1放热最多,焓变为-433.7 kJ·mol^-1;关键自由基OH·的生成是反应3 O₂+H·→OH·+O·与反应4 O·+H₂→OH·+H·相互协同与促进的结果;反应3 O₂+H·→OH·+O·为该甲烷爆炸机理的决速步,自由能垒为312.4 kJ·mol^-1。研究结论可为深入研究甲烷爆炸微观反应机理和化学抑爆机理提供借鉴。     

基于详细化学动力学的甲烷热着火影响因素分析

利用化学动力学软件CHEMKIN4.1,在不同初始温度、浓度、湿度和压强下,对甲烷热着火进行了详细化学动力学 模拟。通过对主要组分摩尔浓度分析和温度敏感性分析,得到了甲烷热着火过程的主要基元反应和引发热着火发生的主 要原因。通过对甲烷热着火的延迟时间、热着火发生后主要生成物摩尔浓度和反应后的温度的对比分析,揭示了初始浓 度、湿度和压强对甲烷热着火的影响规律。本研究可以为甲烷为主的气体如瓦斯、天然气等可燃气体的燃烧和爆炸提供 理论支撑,从而有效利用这些可燃气体,降低灾害的发生。     

滑移装置抑制甲烷爆炸影响分析

为减少瓦斯二次爆炸带来的危害,研发新型抑爆弹性滑移装置,并将滑移装置与固定装置对比,分析其对9.5％甲烷/空气预混气体爆炸抑制效果.结果表明:滑移装置抑爆效果优于固定装置;滑移装置能缩短火焰燃烧时间,固定装置超压峰值高于滑移装置;由于轻碳板反向速度提高,弹性系数为0.85 N/mm的滑移装置对火焰和超压抑制效果优于弹性...     

丙烷对甲烷-空气预混气体爆炸影响机理研究

为探究丙烷对甲烷爆炸的影响,通过试验研究不同体积分数丙烷对甲烷爆炸特性的影响特征,利用CHEMKIN-PRO软件模拟丙烷影响甲烷爆炸过程中自由基变化特征。结果表明,随着丙烷体积分数的增大,丙烷对甲烷爆炸呈现出先促进后抑制的作用。当丙烷体积分数为0.2%～0.6%时,促进甲烷爆炸;当丙烷体积分数为0.8%～1.0%时,抑制甲烷爆炸。在丙烷促进甲烷爆炸阶段,丙烷通过均裂反应生成·C₂H₅和·CH₃,·CH₃增大·H、·O、·OH的生成速率,导致爆炸强度增强;在丙烷抑制甲烷爆炸阶段,随着丙烷体积分数的持续增加,O₂体积分数降低,·O生成速率降低,·H、·OH生成速率降低,导致爆炸强度减弱。     

NH3/CH4混合气体爆炸极限试验研究及动力学分析

为了预防化工场所合成氨工艺中混合气体爆炸事故,利用爆炸极限测试仪和CHEMKIN软件,研究了 NH3和CH4混合气体的爆炸极限和动力学过程.通过分析NH3和CH4混合气体的爆炸极限和爆炸传播火焰特征,以及爆炸过程中温度、压力和关键自由基·H和·OH的变化规律,探讨了不同体积分数的NH3对CH4爆炸极限的影响.结果表明:NH3的存在使混合气体的爆炸下限上升,在某种程度上抑制了 CH4爆炸,且体积分数越大,抑制作用越明显;爆炸下限时的火焰经历了半圆形向指尖形的转变,NH3体积分数越大,爆炸火焰颜色越亮;NH3主要通过影响CH4爆炸链式反应的关键自由基·H和·OH来抑制CH4爆炸.所得结论为有效预防NH3/CH4混合爆炸事故提供了理论依据.     

基于重要性分析的甲烷/乙烯混合燃烧框架机理构筑

建立了基于重要性分析的详细化学机理分析平台,利用耦合组分化学存活时间和敏感性系数的重要性参数,确定详细机理中的准稳态组分,通过移除这些组分及其相关反应,得到了计算精度较高的框架机理。针对目前燃烧学界较为关注的混合燃烧问题,以甲烷、乙烯这两种典型低碳碳氢燃料为研究对象,对其详细化学反应机理进行了分析,利用重要性分析法构筑框架机理,并对甲烷/空气和甲烷/乙烯/空气预混火焰进行了数值计算。与详细机理相比,框架机理所涉及的组分数与基元反应数都得到了大幅度的降低,计算时间明显减少,但对火焰温度及反应物、生成物、中间组分浓度的预测与采用详细机理得到的结果吻合良好,证明了重要性分析法的有效性与可靠性。     

初始扰动对CO_(2)抑制瓦斯爆炸特性研究

为了预防实际生产过程中发生的瓦斯爆炸事故,利用20 L球形爆炸装置,通过改变粉尘仓充压压力产生不同的扰动,研究9.5%CH4浓度下不同扰动条件对CO2抑爆特性的影响。通过对所得参数进行分析,得到CO2抑爆特性与初始扰动的关系。研究结果表明:相较于均匀静置状态,初始扰动的存在均能提高CH4的爆炸强度,当引发初始扰动的粉尘仓压力为1.5 MPa时,最大爆炸压力达到0.78 MPa;随CO2浓度增大,爆炸强度整体下降,呈二次下降趋势、最大爆炸压力时间呈上升趋势,且各初始扰动压力间爆炸强度均大于均匀静置状态、最大爆炸压力时间小于均匀静置状态;同时利用CHEMKIN软件得到绝热平衡压力,计算热损失参数发现,同一气体混合比例工况下,初始扰动状态的热损失及热损失分数明显低于均匀静置状态的,且当CO2浓度为15%时,差距最大,不同初始扰动间热损失及热损失分数最小值分别为0.013 19 kJ/m2,17.9%,远小于静置状态下0.036 29 kJ/m2,46.4%,说明初始扰动对于CO2抑爆效果存在削弱作用。     

受限空间瓦斯爆炸与氢气促进机理研究

为探索受限空间中瓦斯爆炸及氢气对爆炸过程的影响,采用GRI-Mech 3.0甲烷燃烧机理,建立受限空间中瓦斯爆炸的数学模型,应用CHEMKIN软件,对受限空间内瓦斯爆炸过程及氢气对反应物浓度、活化中心浓度、主要致灾性气体浓度的影响进行模拟分析。通过对反应机理的敏感性分析,找出影响瓦斯爆炸及爆炸后主要致灾性气体生成的关键反应步。结果表明:混合气中分别充入0.5%,2%,3.5%氢气时,爆炸时间分别提前0.005 7,0.010 5,0.011 1 s;爆炸后压力分别提高2.53,4.05,7.60 kPa;爆炸后温度分别提高20,60,100 K。由此可见,随着混合气中氢气含量的增加,瓦斯引爆时间越来越短,其爆炸强度也随之增大,且氢气在一定程度上对有害气体CO,CO2,NO,NO2的生成有很大影响。     

CH_4/N_2/O_2预混气激波火焰结构数值预测

研究激波着火现象，推导激波加热点燃可燃气控制方程组。针对甲烷预混气激波火焰结构进行数值模拟，计算了激波燃烧时的压力、温度、及不同组分随时间的变化历程。其中甲烷燃烧采用美国BERKELEY大学GRI-MECH机理，该反应机理包含177个基元反应，涉及32种组分。程序采用美国SANDIA国家实验室发展的大型化学反应动力学软件包CHEMKIN III中相关的模型、子程序和热力学数据库。计算结果表明激波火焰有其自身的结构特征。     

敏感性分析在燃烧毒物和自由基生成机理研究中的作用

针对燃料氧化的详细/半详细化学反应动力学机理，采用定量研究模型与出现在模型中各种参量之间关系的系统化方法--敏感性分析法，研究各基元反应对燃料过程中毒物和自由基生成的影响系数随时间的变化关系，为反应设计提供理论指导。     

化肥厂爆炸事故的不安全动作分析

为了分析化肥厂爆炸事故背后的不安全动作。本文选取了2009-2018年间国内外发生的52起典型化肥厂爆炸事故。从发生时间的角度分析事故特性,发现白昼期间的事故发生概率相对较高。同时文章分析了运输卸料、车间操作、特种作业和管理人员4种作业类型的不安全动作,从发生频率和风险等级两个方面评估了不安全动作的综合危险度。结果表明13项不安全动作的综合危险度较高,需要重点预控。     

CO_2分析在含化学添加剂的细水雾灭火研究中的应用探讨

通过实验和计算证明CO2浓度分析是评价含添加剂细水雾灭火有效性的简单而有效方法。采用燃烧分析仪测定细水雾灭火实验过程中的CO2浓度,比较含不同添加剂细水雾和纯水细水雾在同一实验控制条件下的CO2浓度变化规律,利用CO2浓度变化规律判断含添加剂细水雾灭火的效率。根据上述规律,可从两方面比较细水雾的灭火效率:一是CO2的最高浓度。CO2达到的最大浓度小,则燃烧过程中的热释速率小或灭火时间短,说明细水雾抑制燃烧的效果较好。二是施加细水雾后CO2浓度变化率。CO2浓度变化率小,燃烧过程中的热释速率就小,说明细水雾抑制燃烧的效果较好。     

基于FLACS的CH4/CO2/air混合气爆炸参数分析

利用FLACS软件分析初始压力、初始温度对CH4/CO2/air混合气的爆炸温度、最大爆炸压力的影响;并与计算值对比。结果表明:①初始压力对爆炸温度、爆炸前后压力比影响可以忽略。常温变压条件下二氧化碳浓度增加,爆炸温度与爆炸前后压力比基本呈线性降低。常压变温条件较复杂,二氧化碳浓度升高爆炸温度降低;初始温度对低浓度（<15%）二氧化碳混合气爆炸温度几乎没有影响,而高浓度（>15%）二氧化碳混合气爆炸温度随初始温度增加而升高;最大爆炸压力随二氧化碳浓度以及温度升高而降低。②在设定条件下,低浓度（5%~10%）二氧化碳混合气爆炸温度计算值与模拟值相对误差小于5.5%,吻合较好;最大爆炸压力计算值与模拟值相对误差在6.5%～10.5%之间。     

UV/H2O2催化氧化去除微囊藻毒素-LR

研究了UV/H2O2氧化降解微污染水体中微囊藻毒素MC-LR的效果,探讨了各种因素如H2O2浓度、pH值、光强、MC-LR浓度及反应时间对降解的影响.UV和H2O2氧化去除MC-LR具有协同作用,H2O2在UV照射下产生的羟基自由基对MC-LR有很强的氧化能力.MC-LR的降解过程可用准一级反应速率方程和二级反应速率方程拟合.反应速率常数随MC-LR的起始浓度增加而减少,反应半衰期随MC-LR的起始浓度增加而延长.在H2O2浓度为1.0 mmol/L、反应温度为(25.5±1)℃、pH值为6.8、光强2.5×104 lux及反应时间60 min的条件下,质量浓度为0.203 mg/L的MC-LR的去除率可以达到80.8%.结果表明,UV/H2O2氧化体系能有效地降解MC-LR.     

V2O5/TiO2催化剂选择性催化还原脱除NOx的研究

通过浸渍法制备V2O5/TiO2催化剂,在固定床反应器中进行NH3选择性催化还原脱除NOx的研究.结果表明,对于100/140目催化剂,NOx转化率随反应时间线性增加,NH3选择性催化还原NOx反应为一级反应,反应活化能为98.23 kJ*mol-1.对于片状催化剂,气体流量和催化剂的厚度对脱氮反应有较大的影响,气体流量增加,NOx转化率提高,当流量增至120 L*h-1后,NOx转化率趋于稳定;催化剂厚度由0.1 cm增至0.2 cm, NOx转化率从83%降至40%, 催化剂有效因子从0.254降至0.127.对于0.1 cm厚的片状催化剂,在573 K和空速1.4 s-1条件下,NOx转化率可达92%.