煤矸石山自燃及自燃蔓延现象的宏观机理研究

通过现场观察煤矸石山自燃及自燃蔓延现象,运用控制矸石山自燃的基本定律和基本公式,对矸石山自燃潜伏期、位置、表面温度、最高温度、火区厚度、蔓延速度、污染物浓度的差异进行研究分析,找出矸石山自燃规律,为寻找控制措施提供依据。     

六氟丙烷热分解性能及机理研究

在管式反应器中对六氟丙烷进行热分解,用气相色谱-质谱仪、气相色谱仪和化学滴定法对热分解气体进行分析。结果发现:六氟丙烷在600~800℃热分解时主要发生脱氟化氢(HF)反应,随着反应温度和停留时间的增加,六氟丙烷分解程度提高。根据均裂的化学键类型提出六氟丙烷热分解的5个初级反应路径,通过密度泛函理论DFT-(U)B3LYP/6-31G*计算六氟丙烷各化学键离解能,发现H转移反应所需活化能最低,C—C键断裂反应次之,分别为282.74和381.88 kJ/mol,表明六氟丙烷热分解过程中最易发生H转移反应脱去HF。在高温热分解气体中还检测到微量CF4、CHF3、CF2CHF等多种产物,分析是由H转移反应产物与C—C键断裂产生的自由基相互结合或者分解再结合形成。     

矿坑煤层自燃机理及防治措施研究

通过对平庄煤业(集团)公司西露天煤矿的地质灾害调查,分析了煤层自燃的化学热力学机理和影响因素.通过对煤中硫的赋存状态及含量、煤岩成分及变质程度、含煤地层构造的发育程度等的分析,阐述了煤层自燃的内部因素;通过对通风、降雨、气温、挖掘等的分析,论述了煤层自燃的外部影响条件.     

煤自燃机理及预测理论研究进展

自17世纪英国人Dr.Plott提出黄铁矿导因学说以来，煤自燃机理研究取得了长足的进展。出现了多种学说。进入20世纪90年代，国内外学者又提出了一些更具体的学说。主要对煤自燃学说、自燃机理、自然发火期预测理论和煤层自燃危险区域判定理论等方面的国内外研究现状和取得的主要研究成果进行综述。并对煤自燃理论研究的不足及其发展方向进行了分析和讨论。     

钒矿矿石自燃机理及控制技术

中村钒矿矿石开采过程中,出现了采空区矿石自然发火现象,采空区漏风强度大,火区范围大且位置模糊,在灭火过程极易发生爆炸,严重危胁着钒矿的安全开产.本文在分析钒矿矿石特征及物质成份的基础上,掌握了钒矿自燃的机理和燃烧特征.根据钒矿采空区着火的特点,利用液态二氧化碳对火区进行治理,设计了液态二氧化碳释放工艺及管路的布置方案,确定了液态二氧化碳的注入量.通过对钒矿采空区自燃火区进行有效的隋化和降温,抑制和熄灭了火灾,保障了矿山的安全生产.     

易自燃煤层煤巷自燃防治技术试验研究

以晓南矿707综采面实际情况，分析了易自燃煤层煤巷(高顶、高冒处及巷间煤柱)自燃产生的原因和特点，介绍了对煤巷高顶处，采用调风、导风等技术措施防止自燃的发生和蔓延，对巷道间煤柱则采取包帮、充填、压注凝胶等技术措施延缓和阻止了煤柱的自然，为矿井的安全生产，提供了易自燃厚煤层防治煤巷自燃技术措施。     

基于F-K理论的抛光铝粉自燃特性及自燃临界条件

采用网篮试验研究抛光铝粉自燃特性、自燃临界条件及氧化过程中温度时空分布规律.根据Frank-Kamenetskii(F-K)理论,分别采用差分法和交叉点温度法对试验数据进行分析,计算氧化反应动力学参数并对试验结果进行外推,预测工业现场堆积尺度下的最小自燃临界温度.研究结果表明:抛光铝粉的氧化进程符合Arrhenius动力学机制,反应活化能为105.4kJ/mol;在试验室小尺寸网篮堆积状态下,铝粉的临界温度为215.5℃;当堆积尺度增大到工业现场集尘桶大小时,其值大幅下降至129℃.研究结果可为铝粉生产、储存和运输过程中自燃灾害的预防和控制提供理论参考.     

二次喷射对火花辅助压燃燃烧及爆震特性影响的试验研究

火花辅助压燃(SACI)是一种由火焰传播诱导未燃混合气自燃的新型燃烧方式.但SACI爆震现象限制了热效率的进一步提升.针对这一问题,基于一台高压缩比缸内直喷汽油机,首先对SACI燃烧及爆震界定进行了分析;然后开展了二次喷射策略对SACI燃烧及爆震特性影响的试验研究.结果表明:火花点火是SACI燃烧的一个重要环节,点火过于提前会导致SACI爆震的产生.SACI爆震的压力振荡幅值(MAPO)要高于SI爆震且分布更加离散.二次喷射在燃烧室内可以形成不同的燃油浓度分层,对SACI有良好的爆震抑制效果.当采用喷射比例4∶1、一次喷射时刻300°,CABTDC、二次喷射时刻140°,CABTDC时,通过对爆震的抑制获得最优燃烧特性,循环变动系数降低了1.18%,,有效燃油消耗率降低了约3.11%,有效热效率提高了1.05%.     

硫化矿石自燃的化学热力学机理研究

系统地综述了硫铁矿石氧化自燃的有关化学反应方程式，并用化学热力学的原理计算了有关反应过程的热效应，同时，应用试验方法确定了硫铁矿石在不同条件下的氧化过程所涉及的关键化学反应模式和反应速度及水的作用机理．该项研究结果对硫化矿矿井内火灾防治具有重要的指导作用．     

发动机爆震室气相化学反应机理及爆轰波性质的数值研究

爆轰波结构中存在气体动力学和化学反应的非线性强耦合作用。针对二十步基元反应模型和基于敏感性分析简化的九步反应模型,结合二维欧拉方程,采用Roe格式求解对流项、二阶迎风格式进行插值,对脉冲爆震发动机爆震室内H_2/O_2爆轰过程进行数值研究,获得了与爆轰经典CJ理论和实验结果较为一致的爆轰参数,表明采用带有化学反应的模型是可行的。通过数值分析爆轰波胞格的精细结构,得出:相比于九步基元反应模型,二十步的基元反应模型能较为准确地描述三波点的碰撞和演化,更好地解释反应区与入射激波的解耦,而与马赫干强耦合现象。基于二十步基元反应模型数值讨论了爆震室中添加惰性气体Ar对反应的稀释作用,以及气相初始压强降低对氢氧混合气体爆轰性质的影响。     

自燃煤矸石的材料性能试验研究

通过对煤矿加工的自燃煤矸石和轻集料各项指标进行了详细的试验，同时对自燃煤矸石混凝土的性能也进行了试验，为大力开展煤矸石的综合利用，提供了可靠的参考数据。     

环形爆震室引射增推试验研究

对爆震室的填充比、引射喷管的种类、轴向位置、长度等参数对环形爆震室引射推力增量的影响进行了试验研究分析。研究发现直引射喷管和直-扩引射喷管都是在轴向位置X=0 mm处时增推效果最好;直-扩引射喷管对爆震室的引射推力增量比直引射喷管的推力增量大;直引射喷管长度为590 mm时推力增量最大,直-扩引射喷管长度为690 mm时推力增量最大,推力增量最大值分别为25.9%和40.1%。     

煤矸石山自燃与链式爆炸的机理研究

本文研究了煤矸石山自燃与链式爆炸的反映机理,并从链的引发、链的传递、链的终止三个方面分别研究了氢气爆炸的链分支反应、甲烷爆炸的链分支反应、一氧化碳爆炸的链分支反应、水煤气-空气混合气体爆炸的链分支反应等,并的得到了煤矸石山自燃与链式爆炸的基本假说;本文还以温度和煤矸石山燃烧的烟气组合做实验来研究煤矸石山的爆炸机理.     

斜爆震发动机的流动与燃烧机理

斜爆震发动机是一种用于吸气式高超声速飞行器的新型动力系统.它利用斜爆震波实现超声速气流中的高效燃烧,具有放热快、比冲高、燃烧室短、运动部件少等科学和技术优势,是高超声速推进技术的前沿方向.这种发动机的关键是斜爆震波的起爆与波系控制,因此需要对燃烧室的流动与燃烧机理进行深入研究.在激波与燃烧耦合作用下,斜爆震会形成具有多波结构的起爆区,是一种受燃料性质影响的复杂波系结构.这种波系结构通过高速来流的作用驻定在楔面上,然而其对来流参数变化非常敏感,因此需要对可能出现的非定常波动力学过程进行研究.此外,受限空间中的斜爆震结构,即斜爆震波系结构与发动机几何约束的作用,也是斜爆震发动机研制必须面临的问题.本文对上述几个方面的研究进展进行了综述,在总结研究成就的基础上,阐释了斜爆震发动机研制面临的关键问题,提出了下一步研究需要重点关注的方向.     

阿曼渣油丙烷脱沥青试验研究

在完成对溶剂脱沥青中试装置安装和调试的基础上,研究阿曼渣油的丙烷脱沥青过程,考察萃取温度、压力及剂油比等参数对脱油沥青和脱沥青油的收率及质量的影响.结果表明萃取塔温度和剂油比对产品的质量和收率影响较大,而萃取压力保持在丙烷临界压力左右即可.     

变支点滑动轴承工作机理分析及转子振动特性试验研究

将传统可倾瓦轴承瓦块的机械支点改为流体支点,提出了一种变支点滑动轴承结构;阐述了该变支点滑动轴承内外层油膜的形成原理,并分析了该轴承的初始工作状态;对轴承初始工作状态下的平衡位置进行仿真计算,论述了底瓦浮起所需静压腔面积与载荷、转速的关系.为了对该滑动轴承-转子的动力性能进行研究,获取试验参数,研制了一套能够自动采集数据、实时分析数据的滑动轴承-转子振动特性测试试验台.采用双面动平衡及影响系数法对试验台转子进行现场动平衡试验,结果验证了文中方法的有效性.对比分析了常规滑动轴承与变支点滑动轴承的转子振动特性以及试验台机脚的加速度振动特性,结果表明所开发的变支点滑动轴承具有较好的阻尼减振特性.     

二甲醚发动机复合燃烧爆震特性

将柴油机改造为二甲醚(DME)气道-气缸喷射发动机,研究DME复合燃烧缸内压力的频谱,探讨其爆震特性.结果表明:DME复合燃烧爆震频率带为5～10 kHz;当转速增加时,爆震频率带及爆震段变宽;如果进气道喷射燃料中添加液化石油气(LPG),则爆震频率带及爆震段变窄,且接近上止点;将直喷燃料改为LPG,则爆震频率带变宽,爆震段变窄并接近上止点;当转速增加、进气道燃料添加LPG、直喷燃料改为LPG时,复合燃烧爆震时缸内压力的功率谱密度均增大.     

煤矿矸石山自燃机理及影响因素分析

从燃烧三要素的角度,分析了煤矿矸石山的自热、自燃、维持燃烧的形成机理、影响因素及相应的规律性。对于矸石山自燃的预测、预防、有效灭火都将有实际指导意义。     

三相泡沫防治煤炭自燃的特性及应用

介绍了三相泡沫的防灭火特征,分析了三相泡沫的覆盖效果和阻化特性,实验研究了三相泡沫扑灭多孔介质中的高位火源. 结果表明,靠大流量的三相泡沫不断渗透、堆积和扩散,能将整个采空区完全覆盖,可防治采空区内任何位置的火源. 根据矿井采空区及三相泡沫的特性推导出三相泡沫的扩散距离、注浆管出口离工作面的距离及连续注三相泡沫的时间. 通过三相泡沫在大兴煤矿N2 703综放工作面的实际应用,提出了向采空区预埋管注三相泡沫的方案,并成功地防治了该面的煤炭自燃.     

采空区煤自燃机理及其防治技术研究现状

针对煤矿机械化水平提高,开采速度加快,引起采空区遗煤增多和面积扩大,使得采空区煤炭自燃隐患更加突出,大面积采空区煤炭自然发火率高、火灾危害大,对其成因和灭火技术的研究有助于最大限度的降低大面积采空区煤炭自燃火灾的危害程度.通过分析国内外学者对煤自燃机理的不同说法,提出了煤自燃过程的3个阶段,即准备阶段、氧化阶段和自燃段,指出煤体要发生自燃必须具备4个条件:根据对煤炭自燃机理的研究,将防治技术措施按其作用机理可分为:灌浆防灭火、均压防灭火、阻化剂防灭火、惰气防灭火等4类.