自然环境条件下硫化铁自燃的影响因素

硫化铁在空气中氧化放热是引发自燃着火事故的内在因素,连续的供氧和热量易于集聚是硫化铁自燃的外部因素。在自然环境条件下对硫化铁进行氧化实验,实验结果表明,Fe2O3硫化后生成的硫铁化合物活性很高,具有较高的自然氧化活性,在室温下可迅速与空气中的氧气反应,同时放出大量的热。以Fe2O3的硫化产物为典型样品,研究了环境温度、风速、硫化时间、暴露面积以及硫化铁质量对氧化升温特征的影响。环境温度对于升温速率影响不明显;风速具有促进和抑制硫化铁自燃进程的双重作用,风速为1.5 m/s时,氧化放热强度达到最高;硫化时间长、暴露面积大以及较多的硫化铁能够加速氧化升温过程,反之则降低了硫化铁的自燃倾向性。     

承压破碎煤体低温氧化试验系统研制及应用

为研究应力、温度、水分对采空区煤自燃的综合影响,结合多场耦合理论与现有测试技术,开发一套煤低温氧化试验系统。该试验系统可模拟应力、温度、水分及渗流环境,可测试采空区破碎煤体在不同应力、温度、水分条件下的渗透参数,改变了目前煤低温氧化测试不能加载应力的现状,改进了煤自燃的试验研究方法,为后续研究承压破碎煤体多场耦合氧化机制及氧化动力行为差异性提供了途径。应用该系统测试了承压破碎煤体的低温氧化特征,识别了应力、温度、水分对煤体堆积状态和低温氧化过程的影响。     

高硫自燃煤层低温氧化气体衍生规律研究

煤炭氧化后,随着氧化进程的不同将依次释放出各种气体,这些气体的出现及释放量能准确反映煤炭氧化自燃程度.利用煤氧化升温实验装置,研究了王台矿15号煤层煤自燃氧化特性,以及自燃升温过程中产生氧化气体和碳氢类气体随温度的变化规律.确定了15号煤自燃指标气体,并进行了详细分析,所得结果能够指导煤自燃的早期预测预报与防治工作.     

煤自燃特性的热重-红外光谱实验研究

煤体的结构不同决定其具有不同的氧化活性,不同结构的煤需要不同的温度条件才能够发生明显的氧化反应并释放相应的热量.通过对3种具有不同自燃倾向性的煤进行动力学研究,并结合3种煤样进行红外光谱实验,根据煤的主要特征光谱峰以及特征官能团吸收光谱强度变化,确定煤分子中的化学键和官能团对煤氧化能力的影响.认为活化能是评判煤的氧化自燃性的一个指标;羟基是影响煤氧化特性的一个重要官能团,芳氢/脂氢的比例也反应出煤自燃性的大小.研究结果为防治煤的自燃提供了理论依据.     

含硫油品储罐腐蚀自燃理论及实验研究

含硫油品储罐腐蚀自燃事故是炼油企业安全生产的重大威胁。对含硫油品储罐腐蚀进行了实验模拟研究 ,并对实验结果进行了分析 ;利用扫描电子显微镜对试样腐蚀表面进行了特征分析 ,并利用X射线仪对腐蚀产物的组成和结构进行了分析。实验研究结果表明 :相同腐蚀介质对各种钢材的腐蚀速度不同 ;不同油品对相同材质的钢材的腐蚀速度也不相同 ;从腐蚀产物结构分析可以看出含硫油品储罐腐蚀产物主要是由FeS、FeS2 、Fe3 S4、Fe9S8等成分组成的混合物 ;从焦化汽油硫含量和硫分布来看 ,油品中含硫量越高 ,对储罐的腐蚀越严重。在实验研究结果分析的基础上 ,理论研究分析了含硫油品储罐腐蚀自燃机理 ,探讨了含硫油品储罐腐蚀自燃影响因素。理论研究表明 :焦化汽油储罐自燃的根本原因是由于储罐内壁腐蚀生成了焦硫化铁 ,焦硫化铁自燃而引起油罐燃烧 ;油品种类、储罐材质、空气中含氧量、环境温度是影响含硫油品储罐腐蚀自燃的主要因素。     

露天煤体自然发火的试验研究

分析了露天煤体自然发火的原因和特点,进行了煤的氧化试验和野外煤堆自燃的模拟试验,通过对试验测试数据的分析讨论了煤体自燃发生的过程、温度场及CO排放量等的变化规律.所得结果对分析与预测煤体的自燃进程、防治露天煤体的自燃火灾等具有重要意义.     

特厚易自燃煤层综放工作面采空区氧化自燃带分布规律模拟研究

特厚煤层(厚度8m)放顶煤开采过程中,采空区遗煤多,煤自燃火源隐蔽,位置和程度难以判定,加大了矿井火灾防治的难度。本文通过ANSYS FLUENT软件对山西峁底矿13204易自燃煤层综放面(煤层平均厚度12.06m)采空区的空间自燃"三带"分布规律进行了研究。模拟结果表明:沿采空区走向,在底板进风侧附近,氧化自燃带离工作面最小距离为20m,宽度68m;沿工作面倾向,氧化自燃带沿垂直于工作面的中心线呈非对称分布,进风侧氧化自燃带最宽,回风侧次之,采空区中部最窄;沿垂直高度方向,进风侧氧化自燃带距离底板最高可达30m,其宽度为12m。本文研究结果有望为特厚易自燃煤层综放面采空区防灭火提供理论借鉴作用。     

低瓦斯气氛下煤氧化热效应和关键基团演变特性

为了研究瓦斯气氛下煤氧化特性,利用C80微量热仪和X射线电子能谱仪研究了不同瓦斯气氛下煤的放热特性和主要官能团变化规律.采用灰色关联分析与量子化学相结合的方法,确定了对煤低温氧化放热贡献最大的官能团及其反应特征,认为煤分子间脂肪烃的断裂和羰基向羧基的转化过程是煤低温氧化放热的主要来源,而瓦斯的存在对该过程具有抑制作用;低浓度瓦斯能够降低煤样的低温氧化进程,从而在一定程度上抑制煤自燃的发展.研究结果表明:随着瓦斯体积分数的升高,煤的吸热量降幅小于10 J,而放热量的降幅则接近300 J.相较于空气气氛,当瓦斯体积分数为2%时,氧化后煤中C—CC—H和COO—分别下降2.01%和0.28%,而C—O—和■分别增加0.2%和2.09%;当瓦斯体积分数为4%时,C—CC—H和COO—分别下降3.52%和0.3%,而C—O—和■分别增加0.78%和3.04%.     

轻质油藏高压注空气加速量热分析实验研究

研究了鄯善轻质油藏实施注空气提高采收率的可行性,进行了鄯善油田原油同空气接触的加速量热分析实验研究,研究了高压注空气提高采收率时鄯善轻质油藏油样在油藏条件下能否自燃的问题,获得了原油与空气反应的动力学参数.研究表明,在油藏温度和压力下,鄯善轻质油藏油样等温老化7.6天后仅使温度增加8～10℃,没有观测到自燃;实际油藏能保持较好的绝热条件,在加速量热分析等温老化中没有观测到自燃并不排除在现场条件下可能发生自燃;鄯善油样与空气的氧化反应,在150～350℃有很高的反应速率,存在键断裂反应;油-空气0级反应的活化能为73.0 kcal/mol.研究结果为今后开展注空气设计、优化注空气工艺提供理论和技术依据     

含硫油品储罐自燃倾向性研究

含硫原油储罐中的活性硫(硫化氢、硫、硫醇)与腐蚀产物———铁锈反应生成不同形式的硫铁化合物(FeS、Fe2 S3 、FeS2 )。这些化合物活性很高,与空气中的氧气反应放出大量的热,使储罐内温度升高,导致燃点低的物质发生自燃,从而引起火灾事故。对Fe2 O3 、Fe3 O4与H2 S反应产物的氧化自燃性进行了考察,发现其氧化自燃倾向性有较大差异,对其硫化产物进行电镜分析,结果表明,不同硫化方式生成的硫化产物结构不同,致使氧化倾向性有较大差异,从而对引起储罐自燃的影响不同;在不同氧气浓度下对硫化产物的氧化倾向性进行了考察,结果表明,氧气浓度越大,自然氧化性越高。     

相对湿度对硫铁化物自燃性的影响

油品储罐中的H2S气体在没有O2的室温条件下能与储罐内壁铁的主要腐蚀产物Fe2O3发生化学反应生成硫铁化物,硫铁化物的氧化放热是引起含硫油品储罐着火的主要原因。为此,研究了在75℃的硫化温度下,水分的存在对硫铁化物的生成及不同相对湿度对硫铁化物自燃性的影响。通过Fe2O3硫化产物的氧化升温实验,分析不同条件对硫铁化物自燃性的影响。结果表明,在高温条件下,水分的存在是影响Fe2O3反应生成硫铁化物的重要因素,相对湿度为10%~15%条件下生成的硫铁化物自燃性最强,对储罐安全运行构成了一定威胁。     

含硫油品储罐腐蚀产物自燃性的对比研究

油品储罐内壁的腐蚀产物主要有Fe2O3、Fe3O4、Fe（OH）3等,它们与储罐内H2S气体反应生成的硫铁化合物都有一定的自燃性,其自发氧化放热是含硫油品储罐发生火灾与爆炸事故的主要原因。通过模拟储罐内的条件,利用Fe2O3、Fe3O4、Fe（OH）3与H2S气体反应制备硫铁化合物,通过观察氧化过程中的温度变化测定其自燃性。结果表明,同一条件下硫化生成的不同硫铁化合物自燃性存在着显著的差异,扫描电镜和能谱分析表明,不同硫铁化合物的元素分布相似,其自燃性差异与其微观结构的不同密切相关。     

含气高含水率原油低温集输温度确定方法研究

黏壁温度作为普适性低温集输边界条件，其在高含水率开发后期的油田中得到了广泛推广及应用。当集输温度高于黏壁温度时，集输管线运行平稳；当集输温度低于黏壁温度时，绝大部分集输管线的压降显著升高，部分集输管线的压降变化不明显。现场降温试验结果表明，当集输管线进入计量间温度逐渐降低至凝点以下6、8、10、12 ℃时，井口回压存在运行平稳、小幅波动、低频大幅波动和高频大幅波动四个阶段的变化，且当集输温度过低时，集输管线内存在多次“再启动”过程。不同气油比条件下的现场集油管线掺气降温试验结果表明，当气油比分别为40、80、160 m³/t时，集输管线可以在进入计量间温度低于黏壁温度3、4、6 ℃的工况下进行低温集输。     

臭氧与混凝组合工艺处理高砷水的试验研究

以高砷饮用水源为研究对象,分析了铁、锰、砷共存水样除砷效果的影响及机理,通过改变不同试验条件,研究了臭氧预氧化以及与混凝结合工艺对于除砷效果的影响,结果表明,臭氧预氧化过程中,铁锰离子单独存在时可以提高除砷效率,其中铁离子除砷效果比锰离子强,当敛锰共存时,锰离子会抑制铁离子的除砷效果;原高砷水经过臭氧预氧化沉淀,除砷的效果明显,当曝气时间为5min,沉淀时间为15min时,砷去除率50％～60％,混凝沉淀与臭氧预氧化结合工艺可大幅度提高除砷的效果。     

致密油集输方案筛选及能耗分析研究

由于常规油品产量下降,致密油等非常规原油的研究开发显得尤为重要。致密油由于其不同层位油品性质差异大及生产周期内产液量变化大的特点,在集输方案确定时不同于常规原油,需要结合致密油本身性质,将整个生产周期分成三个阶段,利用软件分别对加热集输与掺热水集输两套集输方案的集输安全距离及运行费用进行模拟分析。通过模拟计算,掺热水集输工艺在两个方面均优于加热集输工艺,因此为保证集输系统正常运行,节省运行成本,选用掺热水集输工艺。     

含硫油品储罐自燃性的影响因素

含硫油品储罐腐蚀产物-硫化亚铁氧化放热是引起含硫油罐着火的主要原因。研究了供氧条件、油、单晶硫、硫化亚铁粒度对硫化亚铁自燃性的影响。实验结果表明,当空气流量是2.6mL/min时,硫化亚铁氧化速率明显快于1.4mL/min空气流量下的硫化亚铁的氧化速率。说明流量越大,氧化反应越快。因此,空气进入油品储罐内对储罐的安全运行构成重大威胁,为保证安全,油品储罐在付油过程中应及时向储罐内通入惰性气体;当有少许油覆盖在硫化亚铁表面上时,油层会阻碍硫化亚铁与空气中氧气充分接触,抑制硫化亚铁氧化反应的发生;硫化亚铁粒度为20～40目时,其氧化速率高于粒度在80～100目范围内的硫化亚铁的氧化速率。说明粒度越小,氧化反应越易发生,引发储罐自燃的危险性越大;单晶硫存在时,超过熔点会加速硫化亚铁的氧化。     

基于室内实验的稠油火驱氧化状态定量化判断

火驱过程中氧化状态是判断原油是否充分燃烧的重要依据, 基于适用性不足的氧化状态判定方法进 行了研究。首先, 对曙光油田D区块原油进行了热重实验, 通过查看火驱各反应阶段的氧化温度与质量分数的关 系, 获得不同阶段的反应特征。然后, 进行室内低温氧化与高温氧化模拟实验, 分析该原油样品的低温氧化、 高温氧 化的实验结果, 对氧气利用率、 N2与CO2物质的量的比值、 视氢碳原子比以及气体指数进行定量标定。实验结果表 明, 运用这些指标的标定值可以判断室内实验的稠油火驱氧化状态, 为进一步判断矿场稠油火驱氧化状态提供 指导。     

地下水除锰的生物作用试验

目的 研究微生物在锰砂滤层去除地下水中所含的铁、锰过程中所起的作用。为生物法用于地下水除铁除锰的初期启动和生产运行提供依据．方法 试验分为两个阶段，第一阶段。在相同外界条件下，对经过人工接种的滤柱与自然成熟的滤柱进行去除率对比；第二阶段，对成熟滤料进行高温高压灭菌，将灭菌后的滤柱与同期运行的未灭菌滤柱进行去除率试验对比．结果 在运行10dN，两个滤柱的除锰效果出现明显差异，25dN，两个滤柱的除锰效果基本相同．经过灭菌的滤柱重新投入运行，仍然保持原有的除锰能力．结论 滤料的成熟期是一个相对的概念，采用生物接种的手段可以有效地缩短锰砂滤料的成熟期．微生物在除锰过程中起到的是促进作用而非决定性作用，包括物理吸附、化学氧化和催化的非生物因素不容忽视．