废弃煤矿采空区抽水蓄能水库初步可行性研究

近年来中国的风能太阳能发电取得了巨大的进步,装机容量跃居世界第一。由于相关配套储能设施的匮乏,造成了大量的弃风、弃光、弃电等现象。目前中国的电网储能主要依靠抽水蓄能电站。采用废弃煤矿建设抽水蓄能电站可以提高中国对风能太阳能的高效利用,同时实现废弃煤矿资源化和水资源保护。从采空区的可储空间和采空区的地下布置问题初步研究了废弃煤矿采空区抽水蓄能水库的可行性。研究发现:采空区的渗透系数越大,则越多的水可以被抽出或注入,其有效库容也越大。若是满足有效库容系数(有效库容与总库容的比值)大于0.8,则采空区的渗透系数需大于8×10~(-8) m~2,采空区上下水库间距越小,上水库水量的漏失量也越大。     

基于活化能计算的煤低温氧化特征与临界点预测

为探究煤自燃过程的反应特征与预测煤自燃临界温度,对5种煤样进行了绝热氧化实验,采用煤样活化能指标在实验不同时间段的变化情况来表征煤低温氧化内在特征。然后运用线性回归性分析模型中线性显著性检验来确定临界温度点Tc。结果表明:实验初期煤样活化能波动范围极大,随着温度升高活化能趋于稳定,在实验后期,各煤样求得的活化能均处于55~70kJ/mol范围内,反映了煤低温氧化反应是由不稳定逐步过渡到相对稳定的过程;Tc与宏观升温速率突变范围相符合,验证了模型的准确性;同时Tc与实验中自热温度达到160℃所需时间t0自发呈线性关系,因此可以用绝热氧化装置测得t0来预测煤自燃临界点。研究成果可以对矿区防灭火和煤炭储运管理工作提供借鉴。     

隧道干冰清洗试验研究

隧道运行中汽车尾气、扬尘、油污不易降解,越积越多,导致隧道严重污染,影响行车安全,定期进行隧道清洗是隧道安全运行的重要保证。研究了一种利用干冰清洗隧道的方法,基于二氧化碳物化性质和干冰清洗特点建立了隧道干冰清洗理论模型,对干冰清洗时混凝土表面孔隙、表面温度、混凝土单轴抗压强度及清洗效果进行试验,分析了干冰清洗对混凝土表面损伤和抗压强度的影响。试验结果表明:干冰清洗能彻底清除混凝土表面污秽物;清洗过程中的温度变化、干冰微爆对混凝土表面及强度影响较小。干冰清洗技术可用于隧道清洗。     

遗传算法的多样性与收敛性

从遗传算法的选择算子研究多样性和收敛性对求解速度和质量的影响. 通过遗传算法解决TSP问题, 介绍了具有多样性的轮盘赌算子和具有收敛性的标准锦标 赛算子, 在综合考虑多样性和收敛性的基础上, 通过改进提出保留上代锦标赛算子和新锦标赛算子, 并得出结论, 增加其多样性, 会使收敛速度变慢; 加快其收敛速度则会破坏其种群多样性, 从而影响在限定的代数内找到最优解的机会, 并影响最终解的质量. 为更好地解决实际问题, 需折衷考虑多样性和收敛性.     

干冰清洗对混凝土表面损伤影响分析

采用KBQX-30DG单管干冰清洗机进行混凝土干冰清洗试验,结果表明清洗效果好,但试块表面会产生孔隙。基于正交试验,研究了清洗过程中的4个因素(干冰流量、清洗距离、清洗时间及喷射角度)对混凝土表面孔隙的影响。运用极差分析法对数据进行处理,结果表明干冰流量对表面孔隙率增长量影响明显,随着干冰流量的增加,表面孔隙率增长量增加,当干冰流量大于1.54 kg/min时,表面孔隙率增长量剧增;喷射角度对表面孔隙率增长量的影响较明显,喷射角度在55°~60°及85°~90°范围内,对表面孔隙率增长量多于喷射角度在65°~70°及75°~80°范围内;清洗距离与清洗时间对表面孔隙率增长量影响不明显。运用线性回归分析及层次分析法得到各因素的权值,通过权值计算得到的各因素对表面孔隙率增长量影响的主次顺序与极差分析相一致。各因素对表面孔隙率增长量的影响为隧道干冰清洗提供了一定的理论基础。     

岩盐溶解速率影响因素的实验

围绕岩盐溶解速率影响因素这一关键问题开展了系列实验,研究了溶解面积、溶解面倾角、溶液浓度、溶液温度、水流速对岩盐溶解速率的影响规律。规律如下：随着溶解面面积增大溶解速率逐渐趋于一个稳定值;温度、倾角、流速与溶解速率成指数关系;随着溶液浓度的增大岩盐溶解速率逐渐减小。并应用灰色关联度分析方法,分析了溶解面倾角、溶液浓度、溶液温度及水流速主要影响因素的主次顺序,得出溶液温度>溶解面倾角>溶解流速>溶液浓度。研究结果对岩盐油气储库的安全、快捷建腔提供基础理论和实验基础。     

灰分对煤自燃特性影响的实验研究

为了研究灰分对煤自燃能力的影响作用,利用绝热氧化实验装置对不同灰分含量煤样进行升温氧化实验,采用R_(70)、T_(CPT)、B3种指标表征灰分含量对煤样自发氧化过程的影响。结果表明:1)灰分含量越大,煤样低温氧化阶段温升速率越小,温升加速点温度越高,煤样的自发氧化过程越慢,煤越不易自燃;灰分含量大于40%后,煤自燃倾向性快速减弱。温升加速点是反应微观信息的零活化能温度的宏观累计结果,具有直观且滞后的特点。灰分越大,滞后越明显,温差越大。2)R_(70)、T_(CPT)、B3种指标与灰分关系表现为二次函数。R_(70)和T_(CPT)两种指标显示灰分越大,自燃倾向性越弱,与实践经验相符。受水分权重影响,B指标显示煤样在灰分小于40%时,灰分越大,煤样自燃倾向性越强,这与实践经验相悖。因此,B在判定灰分对煤样自燃倾向性的影响时具有一定的局限性。     

盐岩水平储气库的相似模拟建腔和长期稳定性分析

利用地下盐穴作为油气储库是一种常见的方法。但由于中国地下盐矿层状盐岩居多,特点是单层厚度薄,不溶物含量高,因此单井造腔腔型控制难度大,造腔速度慢。根据双井对流建库方法,通过实验模拟建造的水平盐穴为模型基础,依据湖北云应地区盐矿地质条件和盐岩的物理力学性质,数值模拟其在不同埋深情况下建造后腔体长期运行体积收缩情况。通过实验发现采用双井对流造腔方法建设储气库是可行的,腔体的形状可以通过流量和油液分界面来控制。对地下盐岩水平储气库的岩石长期蠕变模拟发现,水平储气库随着埋深越大相同蠕变期内条件下腔体的体积收缩率和腔体周边塑性变形区体积也越大,同时使用寿命也越短。     

盐穴建造期夹层与卤水运移相互作用机理分析

以金坛层状盐岩能源地下储库群建造工程为背景,基于RNG kε湍流计算模型及物质输运理论,研究了盐穴建造期夹层与卤水输运相互作用关系。计算发现,建造期卤水在运移过程中受夹层影响会形成复杂的紊流,一般在夹层附近会产生涡流,其影响程度随腔体扩大而减弱,另外夹层对流场的影响程度还受注水循环方式、注水流量及套管位置等造腔工艺影响。同时卤水的非均匀流动对夹层也会产生不同程度的扰动水压力,一般建腔前期夹层主要受注入流产生的扰动水压力作用,而后期主要受边界质量流作用,卤水对夹层的扰动水压力大小同样受造腔工艺的影响,但无论哪个造腔阶段卤水流动产生的压力都不足以使夹层垮塌破坏。利用PIV技术监测物理模型中的卤水运移规律,实验中卤水运移规律与数值计算结果一致。     

能源地下储库造腔期流场相似实验

基于“选定物理法”搭建了模拟建腔期腔内流场的相似模型实验平台,并利用染色法研究了建腔期腔内流场运移规律。试验发现：反循环造腔时腔内流场可划为6个影响区,浮羽流区、对流扩散区、缓冲扩散区、饱和沉淀区、边界溶蚀区和瀑布流区;注入水的作用范围及扩散速度随注水流量的增大而增加,但注水流量变化不改变注入水运动趋势;套管间距的变化将引起注入淡水的作用区域的改变,注入淡水作用区域随套管的提升而向上移,促进上部盐岩的溶解;夹层赋存状态不仅会改变注入水流动状态,还会改变边界质量流流动状态,夹层数量移,腔内卤水运动状态与浓度