基于指标气体关联分析的煤自燃分级预警研究

为准确预警煤炭自然发火,基于程序升温试验,获得指标气体与温度间的关系,并将起始温度V0和特征温度点V1、V2、V3时刻的碳氧化物比率作为预警界限,设定4级预警机制,采用灰色关联分析法关联性分析采空区和上隅角CO气体体积分数和碳氧化物比率,按照关联等级的高低细化4级预警机制,同时选取典型案例,详细展示该预警机制下的预警流...     

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。     

不同自燃倾向性煤自燃氧化特性试验研究

为了研究不同自燃倾向性煤自燃特性变化规律,利用煤氧化动力学测定系统,测试了三种不同自燃性煤的氧化特征。结果表明:(1)单一气体生成量、耗氧量及耗氧速率均随着煤自燃性的增强而增大,且CO生成量和耗氧速率急剧上升的拐点温度与出现C_2H_4气体的温度相同。(2)CO、CO_2和C_2H_4产生率具有明显的阶段性,且前两种气体最大产生率所对应的温度相同;当不同自燃性煤的温度超过80℃时,两组指标CO/ΔO_2和CO/CO_2均迅速增大,表明其氧化反应加快。(3)在TG-DSC试验中,煤的氧化燃烧过程可分为5个阶段,对应于4种特征温度。其中过渡稳定阶段指煤的质量保持稳定,是失重到增重的过渡态,且不同自燃性煤每个阶段持续时间及阶段性特征温度存在显著差异。     

煤炭自然发火标志气体的灰色关联分析

简要介绍了灰色关联分析的基本理论和方法.利用灰色关联分析法计算出了各标志气体与煤氧化温度之间的关联度,并以此来确定各标志气体的主次关系,为自然发火预测预报的准确性提供了可靠依据.     

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...     

煤吸附流态氧特性的测定及其自燃原因分析

用ZRJ-1型煤自燃测定仪对实验煤样的吸氧量作以测定,并按相关规程划分煤的自燃倾向性等级;同时纵向比较平顶山煤业集团公司十矿戊9-10煤层煤样的吸氧量,横向比较不同矿区煤层煤样的吸氧量,然后分析其吸氧量之间差异.考虑到煤自燃是一个极其复杂的物理、化学过程,因此在评价煤的自燃倾向性等级后,再结合所选煤样分析其自燃的原因.分析表明:无烟煤的吸氧量大于烟煤的吸氧量;煤吸附流态氧的量与挥发分有关,无烟煤中活性物质的存在对煤的自燃性有很大影响.     

煤炭自燃指标性气体确定的实验研究

矿井火灾是矿井五大灾害之一,煤炭自燃则是矿井火灾最主要的起因。为了了解煤炭氧化、自燃规律,本文采用TG-DSC技术研究了不同煤种在水分蒸发、吸氧增重、受热分解及燃烧等不同氧化阶段的氧化特征值;并采用TG-DSC-GC联用技术研究了不同煤种在整个氧化阶段的气体产物生成规律及其特征。在煤的低温氧化阶段,找出了CO等可作为判别煤自燃的指标性气体及C2H4等辅助指标性气体;并得出了各煤种氧化阶段的耗氧规律。     

煤自燃预测气体及活化能变化研究

为了研究煤在低温阶段的自燃活化能及气体产生规律,基于耗氧量与煤温间的计算模型,利用煤氧化动力学测试系统,分析了3种不同自燃性煤的低温氧化表征。结果表明:1)随着煤自燃倾向性增强,煤的耗氧量和耗氧速率逐渐增大,且其耗氧速率急剧增大的拐点温度逐渐升高;2)不同自燃性煤活化能变化规律存在显著差异,利用阶段耗氧量拐点计算出铜川和大同煤样温度分别为203℃、228℃时,活化能快速减小,开始进入自发氧化阶段;晋城煤样活化能经历先减小后增大的过程,其中过渡温度段91~135℃时,活化能最小;同时拟合出活化能(E)与指前因子(A)关系式满足动力补偿效应,验证了机理函数的合理性;3)依据复合气体CO_2/CO、CH_4/C_2H_6、C_2H_4/C_2H_6、C_3H_8/C_2H_6随温度的变化趋势,结合煤低温氧化特性,可预测煤样的氧化进程和煤体温度。     

集对分析在煤炭自然发火危险性评价上的应用

为了解煤炭自然发火危险性程度,及时对采空区在发火前采取相关措施,对其进行发火危险性评价显得尤为重要。提出了基于集对分析的煤炭自然发火危险性评价方法,以集对分析理论为基础,将煤炭自然发火看成一个确定不确定系统,建立了煤炭自然发火评价模型。以梁家煤矿4110采空区为例,将计算结果与基于熵权未知理论的评价结果作比较,得出的结论一致。表明了集对分析运用在煤炭自然发火危险性评价上是可行的,可为矿井生产和其他系统的分析评价提供参考     

不同变质程度煤自燃特性及低温氧化动力学分析

为了研究不同变质程度煤在低温氧化自燃过程中的特性,以及煤样变质程度对煤自燃过程的影响,利用程序升温试验系统研究了不同变质程度煤在低温氧化阶段气体与特征温度变化规律。通过计算其耗氧速率、放热强度,分析了耗氧速率、放热强度与温度之间的对应关系。同时分析了煤样变质程度对CO、CO₂气体及耗氧速率、放热强度的影响规律。根据程序升温的试验条件和阿伦尼乌斯公式建立了CO与温度的计算模型,分析了该方程的线性回归直线斜率,计算了不同变质程度煤低温氧化活化能,分析并印证了煤样变质程度与活化能之间的关系。根据不同煤质工业分析指标试验结果,进一步阐述了各煤种主要煤质工业分析指标的差别,分析了主要指标与煤程序升温试验自燃氧化参数的相关性,同时分析了主要工业分析指标对各特征参数的影响。结果表明:煤在低温氧化自燃过程所产出的CO和CO₂气体释放量、耗氧速率及放热强度均随温度升高而呈指数级增长;随煤样变质程度增加,CO和CO₂气体、耗氧速率、放热强度变化较小;煤的变质程度越高,特征温度和活化能越大;煤样自燃的可能性越小,危险性越小;结合煤样工业分析与活化能发现,水分、灰分、挥发分含量与活化能呈负相关。     

高瓦斯易自燃工作面高抽巷瓦斯抽采与采空区遗煤自燃相互影响研究

为了实现瓦斯与煤自燃两大灾害的联合防治,首先对布置高抽巷条件下瓦斯与遗煤自燃多因素相互影响关系进行了理论分析和归纳总结。结合淮南潘二煤矿11223高瓦斯易自燃工作面,建立了带有高抽巷的物理模型,利用UDF编译了本煤层与邻近层瓦斯涌出源项、采空区三维孔隙率和低温条件下煤氧化反应氧气消耗速率。在此基础上,分析了高抽巷布置参数和抽采参数以及工作面风量对高抽巷瓦斯抽采效果和采空区自燃带分布相互影响的规律。结果表明,当工作面风量为2 000 m3/min,高抽巷布置在顶板上方40 m时,高抽巷瓦斯抽采浓度和纯量分别达32.3%和29.07 m3/min,占总瓦斯涌出量的69.71%,同时能满足实际防火的要求。研究结果可为类似条件下高抽巷最佳施工与抽采参数提供借鉴。     

煤粉燃烧性与工业分析、着火温度的相关性研究

喷吹煤粉燃烧性是生产中的一个重要参数,实时掌握原煤燃烧性的波动变化对保证喷煤的安全和稳定十分必要。直接测量煤粉燃烧性的方法成本高,时间长,操作复杂,不利于生产应用;采用测定煤的工业分析和着火温度的方法简单易行,应用范围广泛。该文针对某炼铁厂的15种原煤,进行了工业分析和着火温度的实验研究,引入了统计学中相关系数的概念对数据进行了处理分析,实验证明煤的挥发分和着火温度与煤粉的燃烧性高度线性相关,此方法为利用两参数间接分析煤粉燃烧性提供了理论基础。     

典型固定燃烧源颗粒物成分谱特征研究

为了研究典型固定燃烧源颗粒物成分谱特征,于2013年在河北省应用固定源稀释采样系统采集燃煤电厂、燃煤锅炉、水泥窑及焦化厂炼焦炉等固定燃烧源排放的颗粒物(PM_(10)和PM_(2.5))样品。采样点设置在脱硫除尘器后,稀释比控制在20倍,采样流量为16.7L/min,采集3~4 h,每种颗粒物采集3个平行样品。应用ICP-MS、离子色谱仪和DRI碳质分析仪对PM_(10)和PM_(2.5)样品中的元素组分、水溶性离子及OC/EC组分质量分数进行了分析。结果表明,采用循环流化床锅炉的燃煤电厂排放的PM_(10)中主要组分为Al、Ca、SO_4~(2-)、OC,其质量分数分别为12.1%±5.3%、20.4%±7.3%、9.7%±3.1%、26.7%±8.2%,PM_(2.5)主要组分为Al(11.4%±4.7%)、Ca(17.9%±5.8%)、SO_4~(2-)(11.5%±2.8%)、OC(30.4%±10.8%);采用煤粉炉锅炉的燃煤电厂排放的PM_(10)中主要组分为Al、Ca、SO_4~(2-),其质量分数分别为18.9%±6.4%、12.8%±4.3%、6.2%±2.3%,PM_(2.5)主要组分为Al(9.5%±3.7%)、Ca(12.8%±5.5%)、SO_4~(2-)(10.8%±3.6%)。燃煤锅炉排放的颗粒物中主要组分为Na、Ca、Al、Fe、S、SO_4~(2-)、OC,水泥窑窑尾烟气颗粒物中Na、S、Ca、SO_4~(2-)、Mg~(2+)、OC质量分数较高,炼焦炉排放的颗粒物中主要组分为S、SO_4~(2-)、NH_4~+、OC。4类固定燃烧源PM_(10)和PM_(2.5)成分谱中各成分的相关系数均在0.9以上,但分歧系数分析结果表明PM_(10)和PM_(2.5)颗粒物成分谱差异性较大。     

N2和CO2抑制煤燃烧火焰特性对比试验研究

为了研究N_2和CO_2气体灭火剂在抑制煤明火燃烧特性方面的不同,通过搭建受限空间煤明火燃烧试验,分别开展了11.97%、16.81%、20.76%的N_2和10.79%、14.89%、20.32%的CO_2作用下煤明火燃烧抑制试验。鉴于火焰表面积变化与热释放速率变化呈正相关,基于火焰图像分析法开展试验研究。试验过程中,首先,通过数码摄像仪记录不同体积分数惰性气体作用下煤燃烧火焰面积的变化,然后利用Matlab软件进行火焰图像特征提取和"对比度增强"预处理,消除图像记录过程中存在的噪声,以便于有效进行火焰目标识别;其次,基于"阈值法"原理,利用Image-Pro Plus软件对预处理过的火焰目标进行识别和计算,进而实时获得试验过程中火焰表面积;最后,使用小波变换理论对火焰表面积变化曲线进行消噪处理,以获得火焰表面积变化趋势及主要波动信息。结果表明,CO_2比N_2具有更好的熄灭煤明火燃烧的能力,CO_2作用下煤火火焰表面积呈现指数下降,而N_2作用下呈现直线下降,且CO_2的灭火时间比N_2缩短了25%以上。该试验结果明确了N_2和CO_2在熄灭煤明火特性上的不同,弥补了CO_2仅比N_2具有更好的抑爆特性的认识。     

基于灰色关联度的集对分析方法在高层建筑火灾危险性评价中的应用

为了对某钢管厂高层建筑进行火灾风险评估,基于高层建筑的防火、灭火设计要求,从防火系统、灭火系统、安全疏散和消防安全管理四个方面构建了高层建筑火灾危险性指标评价体系,并运用层次分析法确定了各火灾危险性影响因子的权重。根据集对分析的联系度模型对高层建筑进行火灾危险性评估,确定其安全等级。结合灰色关联度理论对差异度与同一度、对立度两组数据进行计算比较,选取绝对关联度大的值作为差异度系数i的值,从而可以确定各组联系度的值。根据联系度最大值所属的安全等级,确定了高层建筑的火灾危险等级为一般安全,结果与实际情况相符。     

煤矿瓦斯事故危险源分类及其耦合作用分析

近年来,我国煤矿瓦斯事故频发,瓦斯事故的发生不仅造成了巨大的经济损失而且产生了不良的社会影响。但是煤矿瓦斯事故的发生并不是单一因素作用的结果,而是多种因素相互作用、相互影响,从而导致瓦斯事故的发生。这就要求我们对煤矿瓦斯事故危险源进行合理的分类,并在此基础上进行多危险源间的耦合作用分析。因此,具体全面的对瓦斯事故危险源进行分类且对其耦合作用进行分析,对丰富多因素相互作用理论,深入对煤矿系统的分析具有重要的理论意义。     

道化学火灾、爆炸危险指数法在1,3丁二烯聚合安全性评价中的应用

道化学火灾、爆炸危险指数法是在化工领域中广泛应用的一种评价方法,根据该法制定的指数选取规则,可对工艺单元火灾爆炸危险性进行量化和分级.以某化工厂3000t/a三聚体生产项目为背景,从工艺过程、危险物质、安全设施设计等方面,对1,3丁二烯聚合过程火灾、爆炸危险性进行分析;定量评价工艺装置及所含物料潜在危险性,得出主装置区、储罐区固有危险等级,分析不同状态下安全补偿系数对降低危险等级的影响,提出相应安全对策措施.     

矿井综采作业面毒害气体积聚现象的数值模拟研究

本文研究矿井综采作业面附近毒害气体的积聚过程和分布规律。由"U"型通风作业面实际情况出发,提出作业面几何模型和气体流动的动力学控制方程,运用数值分析方法跟踪以CH_4和CO为代表的毒害气体在正常通风作业面的积累和分布情况。计算结果证实,作业面煤层和采空回填区释放出的CH_4和CO因局部涡流作用在回风巷隅角积聚,气体浓度经历升高而后逐渐稳定的过程;设备附近的毒害气体积聚过程与回风巷隅角类似,但积聚速度较快。迎风面附近CH_4和CO气体浓度相对较低;受上浮效应影响,背风面的毒害气体浓度积聚过程主要发生在背风面中上部。在常规通风条件下,局部CH_4浓度已超出安全规程允许的最高值,CO浓度亦达到危害人体健康的水平。本项工作获得的认识为作业面附近毒害气体监测和控制提供指导。