H2S脱除效率主控因素的广义灰色关联分析

为更好保护井下人员、设备安全,为井下H2S治理提供基础实验依据,通过脱除H2S气体实验装置,改变装置内的风速、NaHCO3溶液质量分数、H₂S气体浓度来探究影响脱除H2S效率的主控因素。选取部分数据并基于灰色关联度分析,对变量的重要度进行排序。计算结果表明:风速、NaHCO3溶液质量分数、H2S气体浓度的综合关联度分别为0.568,0.543,0.541 5,并通过这3种因素的综合分析,得出影响H2S脱除效率因素大小顺序为:风速＞溶液质量分数＞H2S气体浓度;表明一定条件下,H2S脱除效率随风速及H2S气体浓度的增大而降低、随溶液质量分数增大而增大的规律。     

硫化氢对不同煤级煤甲烷吸附影响效应研究

为探究H₂S在不同煤级煤体中对CH₄吸附特性的影响效应,利用分子模拟构建肥煤、瘦煤及贫煤3种不同煤级的复杂煤大分子结构模型,并探究H₂S对煤体孔隙的影响作用以及H₂S在煤中的吸附特性,分析不同煤级煤体中H₂S对CH₄饱和吸附量的影响作用。结果显示：煤体表面积与孔隙体积与煤变质程度有关,由大到小依次为肥煤、瘦煤、贫煤;在煤体吸附H₂S过程中,煤体表面及孔隙为H₂S提供吸附场所,且H₂S对贫煤孔隙率影响较为明显;在同温同压条件下,H₂S在同一煤体中的吸附热约为CH₄的1.5倍,在对CH₄及H₂S的双组分气体吸附中,煤体对H₂S的吸附能力大于CH₄;煤体H₂S质量分数在0～1.5%变化区间内,贫煤的Langmuir吸附常数a降幅高达77.4%,肥...     

含硫天然气管道泄漏扩散危险区域的多因素耦合分析

为在含硫天然气管道发生泄漏后制定科学有效的风险防控措施,采用数值模拟的方法,分别以泄漏孔径、风速和大气温度为影响因素,以泄漏发生后CH₄扩散的最大面积、CH₄爆炸危险区域面积和H₂S中毒危险区域面积为试验指标,研究3种因素对试验指标的影响。结果表明,泄漏扩散危险区域受泄漏孔径的影响最大,其次是风速,大气温度对其的影响较为不明显。此外,泄漏孔径对H₂S中毒危险区域影响程度最大,对CH₄最大扩散区域影响次之,对CH₄爆炸危险区域影响程度最小。风速和大气温度趋势一致,对CH₄爆炸危险区域影响程度最大,对H₂S中毒危险区域影响次之,对CH₄最大扩散区域影响程度最小。     

添加剂对细水雾氯气洗消效率的影响研究

为了有效洗消氯气泄漏事故中的氯气,分别以草酸钠、柠檬酸钠和抗坏血酸作为细水雾添加剂,研究了其对氯气洗消效率的影响.通过氯气的小尺度模拟洗消实验,对比了不同氯气浓度和添加剂浓度下的各种含添加剂的细水雾与纯细水雾的洗消效率.结果表明,含添加剂的细水雾的洗消效率明显优于纯细水雾,特别是抗坏血酸,洗消效率达到98%以上,有效弥补了纯细水雾洗消不彻底,洗消效率低下的缺点.最后探讨了各种添加剂的可能反应机理,为新型氯气洗消技术提供了一定的理论和实验基础.     

含无机盐添加剂水幕对氨气泄漏洗消试验研究

提出了将添加剂的洗消作用融入消防水幕的设想,以无机盐和表面活性剂作为对氨气洗消的增效添加剂,从含添加剂水幕对氨气的洗消效果、洗消后的产物、洗消剂溶液的腐蚀性等多方面出发,研究了多种添加剂的性能。针对受限空间内氨气泄漏,模拟真实泄漏场景。针对受限空间内氨气泄漏,对含FeCl_3、AlCl_3、MgCl_2及表面活性剂的消防水幕和纯水幕洗消氨气的效果及机理开展了对比试验。结果表明:无机盐添加剂的加入可以促进水幕对氨气的化学洗消作用,有效改善水幕对氨气的洗消效果,在纯水幕物理吸收、空气卷吸和物理阻挡的基础上增加了化学吸收洗消作用;在相同浓度条件下,无机盐洗消效率从大到小依次为FeCl_3、AlCl_3、MgCl_2,高价位的无机盐比低价位的洗消效率要好。表面活性剂的加入可以改善添加剂溶液的表面性能,降低添加剂溶液的表面张力,增大添加剂水幕与氨气的接触面积,进一步促进含无机盐添加剂水幕对氨气的物理和化学洗消效果。对无机盐添加剂的腐蚀性进行了测试,结果表明,FeCl_3、AlCl_3、MgCl_2均为弱酸性,在使用过程中对系统及周围设施的腐蚀性很小。采用X射线衍射仪对含无机盐添加剂的水幕洗消氨气产生的洗消产物的种类和性质进行了分析,结果表明,洗消产物主要是氯化铵和氢氧化物,不会对环境造成二次污染。     

西沟煤矿注CO2促抽煤层瓦斯模拟研究

为了提高瓦斯抽采效果,以西沟煤矿5315工作面注气瓦斯抽采方案为工程背景,开展注CO₂促抽煤层瓦斯模拟研究。通过对注CO₂驱替煤层瓦斯机理研究,结合注气瓦斯抽采过程中的气体运移场和煤体变形场的耦合关系,建立了注CO₂促抽瓦斯固气耦合模型;利用COMSOL Multiphysics软件模拟了工作面注气瓦斯抽采,对比分析了注气瓦斯抽采与本煤层顺层钻孔抽采的瓦斯抽采效果,论证了煤层注CO₂促抽煤层瓦斯工艺的可行性与有效性。研究结果表明:在工作面瓦斯抽采90 d后注入CO₂,对瓦斯抽采的促抽效果明显,煤层瓦斯压力降至0.46~0.49 MPa,瓦斯含量降低至4.22 m3/t;在90 d后注入CO₂促抽煤层瓦斯,在瓦斯抽采至第180 d时,抽采效果较钻孔瓦斯抽采明显提高,煤层瓦斯压力降低了7.84%~9.26%,残余瓦斯含量减少了18.63%。通过工程实测可知,5315工作面在注入CO₂促抽煤层瓦斯抽采后的瓦斯压力与瓦斯含量分别降低至0.48 MPa和4.76 m3/t,有效降低了煤与瓦斯突出的危险性。     

基于腐蚀缺陷的管道失效风险分析综述

管道内腐蚀是目前影响油气管网安全稳定运行的重要因素。本文对油气管道内腐蚀研究展开综述,分析了CO₂腐蚀、H₂S腐蚀、冲刷腐蚀、段塞流腐蚀、微生物腐蚀五种主要腐蚀机理,从浓度及分压比两个角度出发介绍CO₂/H₂S协同腐蚀作用,阐述了不同腐蚀机理下的主要腐蚀影响因素及其作用规律,以及管体缺陷、温度、pH值等因素对管道内腐蚀的影响,探讨了目前多相流管道内腐蚀机理及影响因素研究中存在的问题及研究趋势。     

喉间距对自吸式文丘里引射量的影响研究

以自吸式文丘里洗涤器为研究对象,建立以空气-水为工作介质的耦合理论模型,并搭建相应的实验装置,用于研究喉间距和喉部压差对自吸式文丘里引射量的影响。由理论分析与实验结果可知,自吸式文丘里引射量受操作条件和结构参数共同影响。其中,喉部静压通过喉部气速、高度差和阻力损失共同作用影响文丘里引射量;喉部间距对自吸式文丘里引射量影响较复杂。低于某一临界喉部气速时,引射量与喉部间距成正比;高于该气速后,喉部间距增大,引射量急剧减小。该研究为自吸式文丘里洗涤器结构设计、引射效率评估及参数优化等提供了可靠的理论支持。     

复合干粉用于甲醇泄漏应急处置的有效性试验研究

为提高甲醇泄漏应急处置技术水平,开展新型复合干粉处置剂的制备及有效性研究。在小尺度装置上进行甲醇泄漏模拟洗消试验,着重研究复合粉体的组成对洗消率的影响。结果表明:在处置剂和泄漏甲醇的质量比为3:1的条件下,各组分质量配比为金属盐60%、胶凝剂15%、吸附剂20%、防潮和促流动剂5%时,复合干粉对甲醇气体的洗消率可达85%以上,且洗消率在30 min内未见明显下降,显著高于同等条件下细水雾和活性炭等常用处置剂的洗消效率。此外,复合干粉可使未挥发的液态甲醇迅速固化,并转化为金属醇盐,克服了施加细水雾和活性炭等处置剂后甲醇液体仍然流动挥发,导致二次危害的缺点。     

隧道内燃料电池机车氢气泄漏扩散特性分析

氢燃料电池动力系统应用于轨道车辆,替代传统内燃机或弓网受流系统,能显著降低建设投资,并具有高效率、无污染、零碳排放、低噪音等优势。然而由于氢气（H₂）易燃易爆,一旦泄漏,会威胁到人或财产安全,特别在狭小封闭或半封闭空间,空间受限不利于H₂扩散会加剧H₂聚集,因此氢燃料电池机车的广泛推广需要深入分析其安全性。对不同泄漏位置情况下的H₂在隧道内泄漏扩散特性进行数值模拟,研究不同泄漏工况下H₂浓度分布随时变规律,结果显示：在泄漏初始阶段,上部泄漏时受实际气流组织和自身浮力的影响,泄漏后H₂沿隧道顶部向下游方向进行扩散,可燃气体云的轮廓变大,危险区域存在于隧道顶部;下部泄漏时,气体沿列车底部扩散,危险区域存在于隧道底部。研究结果对促进氢燃料电池机车应用推广具有参考意义。     

Control of accidental releases of hydrogen selenide and hydrogen sulphide in the manufacture of photovoltaic cells: a feasibility study

Industrial and regulatory communities are concerned about the need to control routine and accidental releases of toxic gases. This paper outlines an approach for evaluating control systems for new technologies when there is only limited experience. The approach is illustrated by identifying and evaluating specific options to control releases of hydrogen selenide (H₂Se) and hydrogen sulphide (H cells. Routine emmisions can be controlled with a system composed of a Venturi scrubber, a packed-bed scrubber, and a carbon adsorption bed. Accidental releases can be controlled by the proper design of a ventillation system combined with either a Venturi and packed-bed scrubber and carbon-a or a containment-scrubbing equipment followed by carbon adsorption. The annualized costs of these controls (≈$0.01/Watt-peak (W_p)), are small compared with current (≈$6/W_p) and projected (≈$1/W_p) production costs. Thus, systems which could control accidental releases of highly toxic H₂Se and H₂S in CuInSe₂ photovoltaic cell manufactu These systems can effectively reduce emmisions of toxic gas to levels needed to protect the health of the public.     

新型气流剪切错流旋转填料床的综合性能评判

针对旋转填料床除尘效率低和运行能耗高的问题,通过改变上旋转填料环填料（上填料）和下旋转填料环填料（下填料）的孔隙率,增加填料环直径形成填料床壁面外突实现设备优化,研究超重力因子和气速对气流剪切错流旋转填料床（GSC-RPB）和新型气流剪切错流旋转填料床（NGSC-RPB）的影响,并提出应用品质因子评判填料床综合性能的方法。实验结果表明:优化前后旋转填料床的除尘效率和气相压力随着气速和超重力因子的增加而增加;NGSC-RPB的除尘效率较GSC-RPB有显著提高,NGSC-RPB的气相压降则略有降低;在达到国家超低排放浓度标准即5 mg/m3的前提下,通过对品质因子的分析可知,NGSC-RPB的综合性能有所提高,在气速为1.3 m/s,超重力因子为90~120时NGSC-RPB的综合性能最优。     

多元可燃性气体爆炸压力与中间产物发射光谱特性的耦合研究

工业生产中爆炸事故往往是由多元可燃气体与空气混合后遇到明火而引起的,为研究乙烷（C₂H₆）、乙烯（C₂H₄）、一氧化碳（CO）、氢气（H₂）对甲烷爆炸特性的影响,选取多组分可燃气体甲烷爆炸压力特性和自由基发射光谱的影响进行研究,利用陕西省工业过程安全与应急救援工程技术研究中心重点实验室搭建的多功能球形气体/粉尘爆炸实验装置和单色仪进行爆炸实验测试,同步采集时间—压力曲线、中间产物（OH,CH₂O）的发射光谱信号,考察多组分可燃气体浓度对甲烷爆炸压力特性和中间产物的影响。结果表明:在富氧状态下,多组分可燃气体加剧了甲烷—空气混合体系的爆炸剧烈程度,随着体系中氧气含量的减少、由富氧状态变为贫氧状态、促进作用逐渐减弱转变为阻尼作用,爆炸压力特性与中间产物发射光谱参数的影响规律基本保持一致,均呈高度正相关;多元混合体系爆炸剧烈程度越大,自由基发射光谱达到峰值的速度越快,自由基更早、更快的积累是加剧爆炸程度的原因之一。     

Evaluation of limits for effective flame acceleration in hydrogen mixtures

Results of experiments and data analysis on turbulent flame propagation in obstructed channels are presented. The data cover a wide range of mixtures: H₂/air, H₂/air/steam (from lean to rich) at normal and elevated initial temperatures (from 298 to 650 K) and pressures (from 1 to 3 bar); and stoichiometric H₂/O₂ mixtures diluted with N₂, Ar, He and CO₂ at normal initial conditions. The dataset chosen also covers a wide range of scales exceeding two orders of magnitude. It is shown that basic flame parameters, such as mixture expansion ratio σ, Zeldovich number β and Lewis number Le, can be used to estimate a priori a potential for effective flame acceleration for a given mixture. Critical conditions for effective flame acceleration are suggested in the form of correlations of critical expansion ratio σ^* versus dimensionless effective activation energy. On this basis, limits for effective flame acceleration for hydrogen combustibles can be estimated. Uncertainties in determination of critical σ^* values are discussed.     

基于贝叶斯网络情景分析的含水土质埋压救援现场监测体系研究*

为提高含水土质埋压救援现场救援效率,基于贝叶斯网络进行情景推演分析,明确典型不利情景演化路径和关键节点,构建多方位多因素耦合的含水土质埋压监测体系。研究结果表明:基于贝叶斯网络情景分析的含水土质埋压救援现场监测体系将灾害环境监测、救援人员状态监测、埋压人员状态监测、救援设备状态监测、整体救援进展跟踪监测划分为18个监测单元,明确土质压力等11个关键监测参数及其技术手段。研究结果可有效提高救援行动安全性,为含水土质埋压救援现场安全监测系统研发提供理论支撑。     

含磷酸盐对聚乙烯粉尘爆燃的抑制影响实验研究

为了揭示含磷酸盐(KH₂PO₄,NH₄H₂PO₄,Ca(H₂PO₄)₂)对聚乙烯粉尘爆炸的抑制作用,通过哈特曼管实验装置和20 L球形爆炸罐,研究含磷酸盐对聚乙烯粉尘爆炸火焰和压力传播特性的抑制效果。采用高速摄影方法记录含磷酸盐对聚乙烯粉尘爆炸火焰传播的影响;采用20 L球形爆炸罐,收集压力传感器数据,分析含磷酸盐对聚乙烯粉尘爆炸压力的影响;采用同步热分析仪研究聚乙烯粉尘和含磷酸盐的热解行为。研究结果表明：含磷酸盐对聚乙烯粉尘爆炸火焰传播特性参数和爆炸压力特性参数均有显著的影响,通过对比得到NH₄H₂PO₄抑制效果相对最好。研究结果可为含磷酸盐在抑爆剂工程应用提供理论基础。     

改善热轧降尘效率的雾化参数分析*

为提高热轧工作区的雾化降尘效率,研究尘雾颗粒碰撞相关理论,以热轧产生的氧化铁皮粉尘为研究对象,建立基于雾滴粒径、雾滴速度和液体流量多个雾化参数的降尘效率计算模型;分析单一雾化参数对降尘效率的影响;通过实验,测得不同气液压力组合下的雾化参数,运用响应曲面法,分析多个雾化参数耦合对降尘效率的影响。结果表明:降尘效率随着雾滴粒径的减小、液体流量增大而提高,雾滴速度对其影响不明显;多因素耦合时,通过调节气液压力组合来控制降尘效率,结合高温环境对雾滴存活时间的影响分析,当气压0.3 MPa、液压0.5 MPa时,粒径为21～27 μm的粉尘沉降效果最佳,降尘效率达到90%以上,可有效解决热轧车间粉尘污染问题。     

煤对CO2，N2和CH4的吸附速率经验公式与异同性研究*

为了解决吸附速率拟合公式缺乏而解吸经验公式众多的问题,通过替换解吸参数、定性和对比分析各经验公式对煤吸附CO₂,N₂,CH₄吸附速率的适用性,选取4种不同煤质的煤样在0.5,1.0和2.0 MPa下进行定温吸附实验,分析压力和煤质对吸附速率的影响规律。研究结果表明:时间函数式对3种气体在不同压力和煤质下的吸附速率拟合效果最佳;压力和煤质对3种气体吸附速率的影响既存在共性又具有差异性,气体吸附速率与压力符合指数函数关系,与挥发分呈现出二次函数关系,并且压力升高会导致最低吸附速率趋向于较高变质程度煤样;CH₄和N₂的吸附速率随压力升高而升高,而CO₂的吸附速率因煤样而不同,且在同压下,不同气体的最高和最低吸附速率煤样的变质程度也不同。     

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。