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.     

热采煤层气藏过程煤层气运移规律的数值模拟

为得到注热开采煤层气藏过程中煤层气的流动规律,以前人实验成果为依据,结合传热学、热力学、弹性力学、渗流力学等相关理论,建立了热采煤层气藏过程中的煤层气热-固-流耦合数学模型,给出了模型中各物理场方程的弱解形式,利用有限元软件进行了单井筒热采煤层气流动规律的数值模拟,分别得出注热10 d、开采100 d后煤层温度场、应力场和气体渗流场变化规律.数值模拟结果显示,向煤层注热后,气体压力较未注热下降幅度增加,井筒气产量在开井初始阶段较未注热增量明显,一定时间后增幅减缓.由模拟结果可以得出,在开采初始阶段,气体吸热后从煤基质内表面解吸能力增强,裂缝内气体浓度增加,渗流能力增强,煤层气井筒产量增加;同时随气体的不断产出,煤层有效应力的增加和温度的降低导致煤层渗透率及孔隙度的减小,造成井筒气体产量减缓.     

二元气体等温吸附-解吸中气分的变化规律

进行了CH4—CO2和CH4-N2二元混合气体的等温解吸实验，分析了二元气体在解吸过程中各组分浓度的变化规律．结果表明，在CH4-N2二元气体的解吸过程中，吸附相中CH4组分的相对浓度逐渐增加，N2组分的相对浓度逐渐减少．在CO2-CH4二元气体的解吸过程中，吸附相中CO2组分的相对浓度逐渐增加，CH4组分的相对浓度逐渐减少．实验结果还证实了CO2在与CH4的竞争吸附中占据优势，而N2在与CH4的竞争吸附中处于劣势．注入CO2比注入N2可以更有效地置换或驱替煤层甲烷，提高煤层甲烷的采收率．     

煤氧化实验精度改进及封闭耗氧实验方法

分析通气实验中不易自燃煤样氧化产生的微量气体随气流失、无法被仪器检测到的原因,建立一套封闭耗氧实验装置及实验气体浓度自动监测和数据采集系统.对不易自燃的无烟煤(山西长平煤矿8~#煤层)和易自燃的长焰煤(辽宁九道岭煤矿4~#煤层)在常温下做封闭耗氧实验研究.实验结果表明:不易自燃的无烟煤在常温24~25℃条件下也能吸附氧,并持续有规律地释放出CO气体.易自燃煤样在封闭实验罐中氧浓度呈负指数衰减,CO气体呈指数增长.计算得到2种煤样的耗氧速度常数分别为8.852和938.3μmol/(m3·s),两者耗氧速度相差约106倍.     

纤维质材料在同向阴燃过程中气体

在小型阴燃实验台上对纤维质材料的同向阴燃过程进行试验，并利用气相色谱仪对气体产物进
行分析检测.结果表明，在同向阴燃传播过程中，纤维质材料CO2的排放量不稳定，并且不同材料CO2的平
均排放速率差别较大，而CO的平均排放速率随材料的不同变化较小.随着空气流速的增加，同一种材料（
木屑）在阴燃过程中CO2的平均排放速率先增大后减少，而CO的平均排放速率随空气流速的变化不大.     

不同热交换条件下阴燃温度场变化规律研究

通过搭建小尺寸实验平台,选取不同长度和厚度的材料,改变与外界的换热条件,探讨聚氨酯泡沫材料在阴燃及向明火转化过程中温度场的变化规律.结果表明:在不同热交换条件下,阴燃区域温度场变化很大,温度增加幅度达到150℃.增加聚氨酯泡沫材料的长度和厚度,阴燃区域温度升高速度加快,容易达到气相反应所需的温度,并转为明火燃烧.聚氨酯泡沫材料在改变长度和厚度后以15℃冷水、80℃热水和空气作为换热条件时,对外的散热量分别为:2001.37,1010.8,108.28,1779.28,898.66,95.87,1601.62,809.16,87.15 kJ.     

季家坡隧道易燃气体监测分析及其安全对策

针对施工过程中逸出易燃气体的季家坡隧道内各预设监测断面测点进行有害气体成分及浓度监测,并凿超前孔进行孔口瓦斯及其他有害气体检测.通过对监测数据进行分析得出,已经开挖隧道沿程空气瓦斯浓度(体积分数,下同)为0.1%~0.2%,属于安全作业区.而在掘进掌子面,尽管隧道正常通风,其上部区域瓦斯浓度仍为4.6%~5%,属于高风险作业区;隧道前方地层是高浓度、低压力的瓦斯赋存.提出了加强通风、施工全过程安全监测、加强施工安全管理的建议.     

煤层开采过程中CO气体来源实验测试与分析

煤层开采过程中易出现CO气体超限现象影响安全生产,亟需开展CO气体的来源和产生规律研究.对3种不同变质程度煤样(无烟煤、贫煤、焦煤)在氮气和空气氛围下开展破碎实验,测试CO气体和煤样温度;通过煤样恒温加热实验,研究在不同温度和气氛下CO,CH_4气体体积分数变化规律.结果表明:煤样在氮气氛围下破碎过程中产生CO气体体积分数小于3.0×10~(-5),主要来源于煤机械破碎激活脱羰;CO气体体积分数在空气氛围中低于6.0×10~(-3),主要来源于煤表面自由基氧化和煤氧复合反应;破碎过程中煤样温度逐渐升高,升温速率为0.6～1.0℃/s.不同恒温(40,60,80,100,120℃)下3种煤样在氮气氛围中无CO气体产生,CH_4气体体积分数随温度升高而增大,说明煤样中不含吸附性CO气体,且未发生氧化反应;吸附的CH_4气体随温度升高而解吸;在空气氛围下煤样温度与CO呈现指数增加关系,CO气体来源于煤氧复合反应.     

改性5A分子筛吸附净化PH3的实验研究

为综合利用泥磷制取次磷酸钠反应尾气中的PH3气体,研究了改性5A分子筛吸附净化PH3的相关内容.研究结果表明吸附剂制备过程中较适宜的条件为:改性剂NaCl溶液,改性剂浓度0.3 mol/L,干燥温度110℃,焙烧温度300℃;吸附实验过程中较适宜的气体流速为20 mL/min.     

n型金属氧化物气敏元件的反应温变

提出了一种研究气敏无从手材料反应温度的方法和实验装置给出了反应温变△ｔｒｅｎ随气体浓度Ｃ变化的规律;给出了反应放热率Ｐｒｅｎｓ与反应温度△ｔｒｅａ的关系式。讨论了表面反应速率方程,气体分表面反应几率等问题。