咪唑类离子液体对煤热物性参数影响的实验研究

离子液体对煤分子结构活性官能团具有显著的溶解破坏作用,从而可以抑制煤热量传递。为了考察咪唑类离子液体([EMIM][BF4]、[BMIM][BF4]、[BMIM][NO3]和[BMIM][I])对煤热物性参数的影响,使用离子液体对不粘煤进行预处理,通过激光闪射装置LFA 457测定在30~300℃范围内煤样的热物性参数,研究离子液体对煤热物性参数的影响,并分析离子液体预处理煤对温度的敏感性。结果表明:随着温度的升高,煤样的热扩散系数逐渐减小,比热容和导热系数逐渐增大,且温度越高,煤样的热物性参数的变化趋势越弱。在相同温度下,离子液体预处理煤的热扩散系数、比热容及导热系数均低于原煤样。在([BMIM]+)相同的情况下,[BF4]-对煤的热扩散系数抑制效果明显;在([BF4]-)相同情况下,[BMIM]+对热扩散系数的抑制效果明显。从敏感性分析可知,煤样的比热容对温度的敏感性最高,导热系数对温度的敏感性最低。此外,在相同温度下,[BMIM][I]处理煤的比热容和导热系数相对较低。实验结果为离子液体抑制煤自燃以及煤火的传热提供理论依据。     

液化天然气厂区风险量化计算与分级管控

以某液化天然气厂中人员分布较多的公共办公区域为重点研究对象,应用挪威船级社(DNV)SAFETI软件中的风险计算方法,定量计算出厂区周边其余设备设施及压力管道对它造成的风险大小,并针对事故后果的范围提出相应的管控措施,最后将该方法的风险分级结果与风险矩阵法的风险分级结果进行对比研究,发现传统意义上的重大危险源造成的风险不一定是最大的,造成风险最大的设备设施也可能是距离人员分布较近区域但危险性物质储存量并不大的设备。结果表明,定量风险分析方法得到的风险分级结果比传统评价方法的分级结果更科学,通过应用该软件介绍定量分析方法如何在实际当中进行风险分级工作,为提高风险分级准确性提供了一个方法,也为风险分级管控提供了理论基础和技术参考。     

促进1/3焦煤氧化的临界参数分析

1/3焦煤是中国居民生活和工业用煤的优质选择,为了预防1/3焦煤的自然发火,阻抗有利于促进发火的临界点,以淮南矿区1/3焦煤为研究对象,研究1/3焦煤氧化过程中自然特征参数的变化规律,选取淮南矿区谢一矿和张集矿1/3焦煤煤样,采用煤自然发火模拟实验系统和热重-红外光谱联用实验对煤样进行测试研究。结果表明:谢一矿自然发火期为89天,张集矿自然发火期为60 d;临界温度分别为62.9和71.8℃,临界温度之前,指标气体CO的含量、耗氧速率、放热强度指标均较小且平缓上升,临界温度之后,气体含量曲线呈指数模式急剧增大,主要由羧基、羟基和羰基等活性官能团氧化分解以及C=O键振动产生,此时,煤样耗氧速率和放热强度也随着气体量的增大,不断的呈指数形式迅速增长。     

煤对CO_2的解吸实验及热力学参数研究

为研究煤对CO_2的解吸过程及其热力学特性,采用吸附常数测定仪在303~343 K,解吸平衡压力从5 MPa到0. 1 MPa情况下进行煤对CO_2的解吸实验,得到了4种煤样对CO_2的解吸等温曲线。研究4种煤样在不同温度时对CO_2解吸等温线变化规律以及对应的吸附模型,并计算得到煤对CO_2解吸过程中的等量吸附热。结果表明:随解吸体系温度升高,CO_2对煤表面不均匀程度的敏感性逐渐降低。因此,温度在303~323 K之间时,4种煤样对CO_2的解吸过程符合Freundlich模型;在333~343 K时,煤样对CO_2的解吸等温线符合Langmuir模型。煤对CO_2解吸的特征温度分别为:270 K(LHG)、277 K(WW)、278 K(LG)和298 K(WJL),解吸特征温度随煤变质程度的升高而升高。煤对CO_2的解吸过程中等量吸附热在吸附量为0. 1 mmol/g时在-60~-90 kJ/mol之间变化; CO_2气体在煤表面解吸过程中的等量吸附热随吸附量的增加呈Qst=cln(N)+d的对数降低规律,煤对CO_2的解吸能力随吸附量的增加而逐渐增强。研究结果对CO_2在煤表面的吸附解吸机理的研究以及利用CO_2在增产煤层气方面的应用提供一定的参考。     

水分对白皎无烟煤氧化过程放热特性的影响

为了探究水分对无烟煤低温氧化阶段放热特性的影响,完善水分对煤自燃影响的机理。以不同水分含量的白皎无烟煤为研究对象,利用C80热分析实验,将不同水分含量煤样的初始放热温度、总放热量、各阶段放热量等参数进行对比分析,研究白皎无烟煤在不同水分含量条件影响下煤样放热特性的变化规律。结果表明:随着水分含量的增加,煤样的初始放热温度呈现出先减小后增大的趋势;总放热量、热量变化不同阶段的放热量及持续时间则呈现出先增大后减小的趋势,水分含量为16. 34%时放热量较高,煤自燃的可能性也较大,但初始放热温度与总放热量间不存在相对应的关系。煤放热过程具有典型的分段性,分为缓慢放热、放热量减小和快速放热3个阶段,其中快速放热阶段持续时间最长,该阶段放热量占总放热量的比例超过84%,是造成煤体热量积聚的最主要原因。研究成果就完善水分对煤自燃影响机理的研究具有一定推动作用。     

不同温度作用后煤体单轴压缩声发射特征

为研究温度对煤体力学特性的影响规律,采用MTS-880试验系统和声发射检测系统对经过不同温度处理的煤体进行单轴压缩全过程声发射测试。结果表明,随着应力的增加,经不同温度处理的各组煤体的累积声发射数量也随之增加,而经不同温度处理的各组煤体所积累声发射存在明显差异,这主要是由于温度使得煤体内部结构发生变化所致。通过区别各组煤体不同时段的声发射特征,不同温度条件对煤体的破坏存在明显差异,随着温度的升高煤体应力-应变全过程中压密过程延长,煤体弹性模量和抗压强度在温度作用下先增后减,140℃时为最大值;而随着温度升高,声发射频率表现愈发离散,声发射振铃数与能量在80℃时达到最大值。实验结果可为探究热效应对煤体作用机理提供一定的理论依据。     

基于正交试验和GA-SVM的硅胶发泡工艺参数优化

针对硅胶发泡工艺参数优选时存在的耗时、成本高和准确率低等问题,提出了一种基于遗传算法改进的支持向量机优化方法,该方法在正交试验的基础上利用遗传算法和支持向量机的优点,进行了极差、方差分析,建立了基于遗传算法优化的支持向量机模型GA-SVM,利用该模型对硅胶泡沫材料的表观密度进行了优化,并测试了优化后的硅胶泡沫材料微观结构、力学性能及阻燃性能。结果表明:将正交试验、遗传算法与支持向量机三者结合用于硅胶发泡工艺参数的优化可以明显提高发泡工艺设计效率,GA-SVM优化算法得到的预测值与实测值的相对误差在1.1%以内,且GA-SVM优化算法可获得比单纯使用正交试验更优的硅胶发泡方案,为硅胶发泡工艺参数优化提供了一种新的思路。     

不同程度预氧化煤传热特性

选用气煤,预先在程序升温装置中分别氧化升温至80,120,150和200℃,原煤作为对照组,探究煤复燃的热量传递规律。采用激光导热仪FLA457分别测量空气气氛中原煤与预氧化煤在30～300℃内的热物性参数,对热物性参数进行拟合分析,并探究其对温度的敏感性。结果表明:在30～300℃内,随着温度的升高,煤样热扩散系数先减小后增大,比热容逐渐增大并趋于平稳,导热系数逐渐增大。煤样的热扩散系数变化率以及导热系数变化率呈现出先减小后增大的趋势,比热容变化率逐渐减小。在相同温度下,随着预氧化温度的增加,热扩散系数先增大后减小,导热系数逐渐减小,并且原煤的比热容和导热系数均大于预氧化煤的比热容和导热系数。此外,比热容对温度的敏感性最大。实验结果对于煤火灾害防治具有一定的指导意义。     

含微胶囊硅胶泡沫阻燃抑烟特性

本文将微流体技术合成的阻燃微胶囊应用到硅胶泡沫(Si F)材料中,利用拉伸试验、氧指数测试、垂直燃烧测试、锥量测试和烟密度测试评估了Si F材料的力学及阻燃抑烟性能.结果表明,微胶囊可以在不降低Si F材料力学性能的同时,有效提高Si F的阻燃抑烟性能,微胶囊添加量越多,Si F的阻燃抑烟性能越好.与纯Si F相比,添加15 wt%阻燃微胶囊时,Si F的阻燃等级可达到UL-94-V0等级,热释放速率峰值与总热释放量分别下降19.20%和15.81%,火灾安全性明显提高.     

不同预氧化温度下煤样热物性参数的实验研究

为了研究在不同预氧化温度下煤样热物性参数的变化规律,选取长焰煤进行热物性实验。首先通过程序升温氧化法对煤样进行预氧化处理,分别氧化升温至80,110,140,170,200℃.然后使用激光导热仪LFA 457装置测定在30~300℃温度范围内的煤样热物性参数,研究预氧化处理后煤样的热物性参数随温度的变化趋势,并分析预氧化处理后的煤样对温度的敏感性。结果表明:在30~300℃范围内,随着温度的升高,煤样的热扩散系数呈现出逐渐降低的趋势,而煤样的导热系数和比热容呈现出逐渐升高的趋势,并且温度越高,煤样的热扩散系数的降低趋势以及比热容和导热系数的增大趋势越来越平稳。在相同温度下,预氧化处理煤样的热物性参数均高于原煤样。从敏感性分析可知,比热容对温度最敏感,而导热系数的敏感性最低,且当温度超过120℃时,煤样的预氧化温度越高,其热物性参数对温度的敏感性越低。实验结果对于了解煤层自燃和火灾蔓延过程中的传热具有指导意义,为煤自燃的防治提供理论依据和技术指导。