CO2/海泡石抑爆剂对氢气/甲烷爆炸特性参数的影响

为了氢气/甲烷预混气体的安全使用,选用CO₂-海泡石粉体气固两相材料作为抑爆材料,通过20L球形爆炸装置测试了海泡石粉体及其浓度对氢气/甲烷预混气体的爆炸特性参数及抑制效果进行实验研究。结果表明,在不同的喷气压力下,粉体的分散性是不同的,造成了粉体最佳抑爆浓度的产生。二氧化碳单独作用下,氢气/甲烷预混气体在氢气添加比例较低时具有较好的抑制效果,对50%以上氢气添加下的氢气/甲烷预混气体的抑制效果较差。而CO₂和海泡石粉体两相抑制剂作用下复合抑爆剂对含氢气较高的氢气/甲烷预混气体具有较好的抑制效果。此外,本文结合海泡石粉体的元素组成及热解特性分析其氢气/甲烷抑爆机理。     

表面活性剂溶液对甲烷的吸收及其机理的研究

本文提出以降低瓦斯浓度的方式设计瓦斯抑爆材料。当矿井下瓦斯突出或短时瓦斯超浓度时,瓦斯复合吸收材料可吸附瓦斯,降低瓦斯的浓度,再结合通风技术,最大限度降低爆炸的可能性。本文以甲烷作为瓦斯的模型气体,以表面活性剂作为基本原料设计有效的瓦斯抑爆材料,并对其吸收机理进行初步研究。     

含草酸钾的超细水雾抑制甲烷爆炸的特性

为研究含草酸钾的超细水雾对抑制甲烷爆炸有效性的影响,采用自制的半封闭管道进行抑爆实验,研究了草酸钾浓度的变化对超细水雾粒径的影响以及对甲烷抑爆性能的影响,分析了不同浓度草酸钾条件下火焰传播速度、爆炸超压、平均升压速率以及爆炸威力指数参数变化。实验结果表明：添加草酸钾对超细水雾的粒径特性影响较小;对于体积分数为9.5%的甲烷,在相同的通雾时间下,当草酸钾浓度为2%时,抑爆性能最显著,火焰传播速度、最大爆炸超压、平均升压速率以及爆炸威力指数较纯甲烷自由爆炸时分别下降了57.1%、66.3%、77.9%、91.5%;较纯水超细水雾分别下降了43.1%、61.3%、75.3%、90.5%;草酸钾的热解温度较低能够增强超细水雾的物理惰化作用并阻断化学链式反应从而有效抑制甲烷爆炸。     

含草酸钾的超细水雾抑制甲烷爆炸的特性

为研究含草酸钾的超细水雾对抑制甲烷爆炸有效性的影响,采用自制的半封闭管道进行抑爆实验,研究了草酸钾浓度的变化对超细水雾粒径的影响以及对甲烷抑爆性能的影响,分析了不同浓度草酸钾条件下火焰传播速度、爆炸超压、平均升压速率以及爆炸威力指数参数变化。实验结果表明:添加草酸钾对超细水雾的粒径特性影响较小;对于体积分数为9.5%的甲烷,在相同的通雾时间下,当草酸钾浓度为2%时,抑爆性能最显著,火焰传播速度、最大爆炸超压、平均升压速率以及爆炸威力指数较纯甲烷自由爆炸时分别下降了57.1%、66.3%、77.9%、91.5%;较纯水超细水雾分别下降了43.1%、61.3%、75.3%、90.5%;草酸钾的热解温度较低能够增强超细水雾的物理惰化作用并阻断化学链式反应从而有效抑制甲烷爆炸。     

BC粉体抑爆剂改性及抑制甲烷/空气混合物爆炸

采用不同工艺和配方,对BC干粉进行细化和表面改性,制备了3种规格的碳酸氢钠抑爆粉体,应用扫描电镜及激光粒度测试仪表征其表面特性及粒径分布,结果表明:采用MM4及MT3工艺所制备的抑爆粉体,粒径得到大幅度降低,比表面积显著增大,表面特性得到改善。自主设计了主动式抑爆器并进行了参数优化,膜片开启压力为8 MPa,抑爆器在敞开空间冷态喷射实验表明:从药柱点火到抑爆剂完全喷射的时间为12 ms,抑爆粉体射流最大喷射速度可达5～15 m·s^-1。在容积为200 L的爆炸实验装置中,以化学当量比的甲烷-空气混合物爆炸为抑制对象,开展了细化改性抑爆粉体主动式抑爆的实验研究,研究表明:粉体抑爆效果不仅与平均粒径有关,同时粒径分布的影响也较为重要;粒径呈正态分布、表面形状不规则的粉体更有利于与爆炸火焰相互作用,抑爆效能得以提升,较常规BC粉体相比,抑爆粉体粒径细化到10 mm数量级时,抑爆性能提高8～10倍。     

聚多巴胺包覆混合粉体抑制甲烷爆炸的实验研究

为了减小甲烷爆炸带来的影响,研究了多巴胺自聚合合成聚多巴胺,包覆二氧化硅和碳酸钙混合粉体,在自主研发的亚克力管道实验平台进行甲烷爆炸实验。进行不同浓度聚多巴胺包覆混合粉体的抑爆对比实验,以探究多巴胺浓度对甲烷爆炸的影响。通过粒径分析、电镜扫描、热重分析等技术手段对聚多巴胺包覆混合粉体进行表征分析。实验结果表明聚多巴胺包覆混合粉体符合一般抑爆粉体特征。结合分析最大爆炸超压、火焰传播特征图像来探究其甲烷抑爆性能。分析其爆炸超压时,当多巴胺浓度为0.6 g/L时,相比未喷粉工况,最大爆炸超压下降了32.31%。结合表征分析探究了抑爆机理。     

聚多巴胺包覆混合粉体抑制甲烷爆炸的实验研究

为了减小甲烷爆炸带来的影响,研究了多巴胺自聚合合成聚多巴胺,包覆二氧化硅和碳酸钙混合粉体,在自主研发的亚克力管道实验平台进行甲烷爆炸实验。进行不同浓度聚多巴胺包覆混合粉体的抑爆对比实验,以探究多巴胺浓度对甲烷爆炸的影响。通过粒径分析、电镜扫描、热重分析等技术手段对聚多巴胺包覆混合粉体进行表征分析。实验结果表明聚多巴胺包覆混合粉体符合一般抑爆粉体特征。结合分析最大爆炸超压、火焰传播特征图像来探究其甲烷抑爆性能。分析其爆炸超压时,当多巴胺浓度为0.6 g/L时,相比未喷粉工况,最大爆炸超压下降了32.31%。结合表征分析探究了抑爆机理。     

点火延迟时间对CO2-超细水雾的抑爆特性影响

利用20 L球爆炸实验平台,系统研究了不同点火延迟时间对CO₂-超细水雾抑制瓦斯/煤尘爆炸特性的影响。结果表明：相比单一抑爆,在CO₂-超细水雾作用下,随着点火延迟时间延长和水雾浓度增大,瓦斯/煤尘爆炸强度削弱,火焰传播速度降低,火焰亮度降低且出现下沉现象,火焰内部煤尘粒子运动状态由向心运动向旋转运动转换。10%CO₂、306 g/m³超细水雾时,在1500 ms点火延迟时的最大爆炸压力和最大压力上升速率比无水雾时分别降低了6.79%和16.14%,最大爆炸压力来临时间延长了24.47%;10%CO₂、204 g/m³超细水雾下,在2000 ms点火延迟时的最大爆炸压力和火焰平均速度比1000 ms点火延迟时分别降低了5.22%和37.5%,最大爆炸压力来临时间延长24.66%。研究结果为气液两相抑爆剂抑制瓦斯/煤尘爆炸控制参数的确定提供了技术指导。     

管道内甲烷—空气混合物爆炸压力测定

本文就管道内甲烷-空气混合气体爆炸的压力测试展开实验研究.论文首先探讨了可燃气体爆炸的理论依据,接下来对测试系统的主要组成部分——动态采集存储仪和压力传感器的技术性能做了阐述,经过多次对比实验,确定了测试系统的采集参数及配置参数,并运用该系统对不同浓度的甲烷的爆炸压力进行了多次测试,从实验的角度得出了气体浓度对爆炸压力等特性的影响规律.并对实验过程中出现的一些问题进行了分析.     

垃圾焚烧飞灰对瓦斯爆炸压力及火焰传播的抑制作用及机理研究

通过自主搭建的可视化甲烷爆炸实验平台,在甲烷气体浓度为8%(富氧)、9.5%(当量)、12%(贫氧)的条件下,研究了不同质量的垃圾焚烧飞灰(FA)粉体对甲烷爆炸压力、火焰传播速度及火焰传播形态的影响。采用XRD分析、粒径分析、扫描电镜和热重分析对FA的成分、粒径、表面微观结构和热稳定性进行了分析,并结合物性表征分析了FA的抑爆机理。结果表明,FA对不同浓度甲烷爆炸均有较好的抑爆效果。本实验中,FA对于8%、9.5%、12%浓度甲烷最佳抑制的喷粉量分别为360、360、400 mg。FA粉体的加入,阻碍了甲烷爆炸火焰的发展传播,打乱了火焰形态,火焰强度明显减弱。FA的粒径较小,微观结构多孔,具有较大的比表面积和孔隙率,且具有较高的吸热性,其总质量损失为37.07%。FA粉体具有物理、化学双重抑爆性。     

甲烷/石墨粉与甲烷/煤粉爆炸特性对比研究

借助20 L球形爆炸系统研究了甲烷/石墨粉和甲烷/煤粉复合体系爆炸特性异同，结果表明：甲烷浓度对甲烷/石墨粉和甲烷/煤粉两相体系的爆炸特性有重要影响，当甲烷的浓度为6%（体积）时，随着石墨粉粒径的增加，甲烷/石墨粉体系的压力曲线由单峰转为双峰，三种粒径的石墨粉（D₅₀：7、18、75 μm）浓度分别在60、200、30 g/m³达到爆炸压力最大值0.691、0.657、0.611 MPa；甲烷/煤粉体系则在400 g/m³达到最大值0.724 MPa，高于甲烷/石墨粉体系。当甲烷浓度接近当量比时，三种粒径石墨粉的爆炸压力峰值均呈现逐渐减小的趋势，石墨粉的粒径越小，甲烷/石墨粉两相体系的爆炸压力峰值越小，甲烷/石墨粉体系在质量浓度为10 g/m³时达到最大值；甲烷/煤粉体系的爆炸压力则在60 g/m³时达到最大值0.776 MPa。甲烷浓度由6%增加至9%时，甲烷/石墨粉和甲烷/煤粉的爆炸火焰由不规则形状转为近似球形发展，火焰表面褶皱消失，同时两相体系的爆燃指数显著增高，当粉尘质量浓度大于30 g/m³时，甲烷/煤粉的爆燃指数大于甲烷/石墨粉体系，这是由于煤粉挥发分含量高，燃烧更为充分，且焦炭参与了爆炸过程；石墨粉本身的挥发分含量低，含碳量远超过煤粉，爆炸中仅有少部分石墨粉参与了爆炸。研究结果将对气粉两相混合物爆炸防治提供指导。     

含聚合型乳化剂反相乳液体系的稳定性研究

以煤油为油相,丙烯酸钠水溶液为水相,自制的非离子聚合型乳化剂-Span80丙烯酸酯(Span80AA)、Span80和Twen80组成复合乳化剂,制备反相乳液。计算出Span80AA的HLB值,考察了乳化剂浓度、水相体积分数Φ及单体浓度对乳液类型及稳定性的影响。结果表明:HLB(Span80AA)=2.709;Span80AA、Span80和Twen80的最佳质量比为0.8∶0.3∶0.1。形成稳定的反相乳液理想条件是:复合乳化剂质量分数为6%~8%;Φ<57%;单体浓度为2.0~3.5 mol/L。     

甲烷/石墨粉与甲烷/煤粉爆炸特性对比研究

借助20 L球形爆炸系统研究了甲烷/石墨粉和甲烷/煤粉复合体系爆炸特性异同,结果表明：甲烷浓度对甲烷/石墨粉和甲烷/煤粉两相体系的爆炸特性有重要影响,当甲烷的浓度为6%（体积）时,随着石墨粉粒径的增加,甲烷/石墨粉体系的压力曲线由单峰转为双峰,三种粒径的石墨粉（D₅₀：7、18、75 μm）浓度分别在60、200、30 g/m³达到爆炸压力最大值0.691、0.657、0.611 MPa;甲烷/煤粉体系则在400 g/m³达到最大值0.724 MPa,高于甲烷/石墨粉体系。当甲烷浓度接近当量比时,三种粒径石墨粉的爆炸压力峰值均呈现逐渐减小的趋势,石墨粉的粒径越小,甲烷/石墨粉两相体系的爆炸压力峰值越小,甲烷/石墨粉体系在质量浓度为10 g/m³时达到最大值;甲烷/煤粉体系的爆炸压力则在60 g/m³时达到最大值0.776 MPa。甲烷浓度由6%增加至9%时,甲烷/石墨粉和甲烷/煤粉的爆炸火焰由不规则形状转为近似球形发展,火焰表面褶皱消失,同时两相体系的爆燃指数显著增高,当粉尘质量浓度大于30 g/m³时,甲烷/煤粉的爆燃指数大于甲烷/石墨粉体系,这是由于煤粉挥发分含量高,燃烧更为充分,且焦炭参与了爆炸过程;石墨粉本身的挥发分含量低,含碳量远超过煤粉,爆炸中仅有少部分石墨粉参与了爆炸。研究结果将对气粉两相混合物爆炸防治提供指导。     

高含水油包水乳液的水合物储气性能研究

油包水乳液是近年来新兴的一种水合强化材料,具有良好的水合储气潜力,但是为了保证乳液的稳定性,通常所用的油包水乳液含水量不超过50%。然而水合物的储气量与水含量密切相关,因此高含水的油包水乳液更具有应用前景。对含水量超过50%的油包水乳液进行了水合物的储甲烷研究,考察了乳化剂用量、初始压力及搅拌速率对储气性能的影响,最后考察了乳液的循环储气能力。结果表明：含水量超过55%后,含水量的增加会造成乳液液滴的增大,储气量的降低。乳液含水量为55%,复合乳化剂Span80 / Tween80（m_Tween80∶m_Span80=0.783∶1）用量5%（质量）（以水量为基准）的乳液最适合水合储气;初始压力的增加有利于水合储气性能的提高,但压力过高会造成水合物壳的快速形成,从而降低整体储气能力;适宜的搅拌速率有利于水合物的生成,过快或过慢都会引起水合速率的下降。本实验中最佳的乳液水合储气条件为：温度274.15 K、反应釜中气水体积比10∶1、甲烷初始压力6 MPa、搅拌速率700 r/min,在此条件下,储气量可达141.42 L 气/L 水。在此条件下进行循环储气实验证明该乳液具有良好的循环利用性,四次循环中储气量均在130 L 气/L 水以上。研究结果可为天然气储运以及含烃混合气分离提供技术参考。     

新型吸收剂治理二甲苯废气的实验研究

选择柠檬酸钠水溶液、Tween-80水溶液、新型矿物油及新型矿物油-水作为研究对象,实验研究对比了几种吸收剂对二甲苯废气的吸收效果。通过实验分析可知:檬酸钠水体系对二甲苯废气吸收能力有限,加入盐类可小幅增强其水体系对于二甲苯废气的吸收效果,其中Tween-80水溶液吸收剂对二甲苯废气吸收率较柠檬酸钠水体系高;新型矿物油-水混合吸收剂中单位体积新型矿物油对二甲苯废气吸收率较新型矿物油吸收剂提高46%,且具有吸收效率高,再生成本低的优点。     

丙烯酰胺反相微乳液体系的制备、聚合及表征

本论文探讨了用Span80,Tween60为复合乳化剂,煤油为分散介质,制备丙烯酰胺的反相微乳液,并研究了所形成微乳兴的微观结构和影响该微乳液体系聚合反应的因素,本文重点研究了复合乳化剂的配比,丙烯酰胺反相微乳液体系的形成机理,并通过紫外分光光度计,旋转粘度计等对微乳液体系可能形成的微观结构和特性进行了分析探讨。其后,采用氧化还原引发剂体系进行了微乳液聚合,并对聚丙烯酰胺的物理性能,化学结构,相对分子质量等进行了测定和表征。     

甲烷在柴油+水+Span20乳液体系中溶解度的测定

气体在乳液中的溶解度是决定水合物生成速率快慢的重要因素。为此结合排水法并采用自制加工的高压反应釜测定了在温度范围274.2~282.2 K和压力范围0.30~6.40 MPa下不同Span 20(失水山梨醇单月桂酸酯,简称Span 20)浓度及含水率时甲烷在柴油+水乳液体系中的溶解度,分别考察了温度、压力、含水率及Span 20浓度对溶解度的影响。实验结果表明,当含水率为30%(V/V)及Span 20浓度为3.0%(wt)时,甲烷在乳液中的溶解度随压力的增加几乎呈线性增加,在实验范围内溶解度最高达到0.0784(mol·mol-1),而温度对溶解度的影响相对较小;在近水合物生成区域,含水率的增加能显著降低甲烷在乳液体系中的溶解度,而在相同的温度、压力及含水率条件下,溶解度却随Span 20浓度的增加而增加,表明Span 20能促进甲烷在乳液中的溶解。     

甲烷爆炸对建筑物内外压力场分布的影响

天然气泄漏导致的预混爆炸，会严重威胁周围人员的生命及财产安全，因此掌握气体预混爆炸在建筑物周围产生压力场的分布至关重要。基于Fluent软件，建立了适用于甲烷无约束爆炸超压的计算模型，并通过实验数据对其修正，结果表明：在化学计量浓度下参与燃烧爆炸的预混气体体积约为总体积的1/3，即当量体积。在此基础上建立了适用于甲烷约束爆炸的仿真模型，分析了建筑物高度和宽度对建筑周围压力场的影响，并进一步研究了气体爆炸对建筑物内部压力场分布的影响。结果表明，在建筑物不失效前提下，背对爆炸源一侧中上部为较安全区域，在紧急爆炸事故中，盲目的向下逃生，反而容易受到爆炸超压的强烈冲击。     

氯乙酸副产气中总硫含量间接分光光度法测定

研究了铬酸钡分光光度法应用于氯乙酸副产混合气中总硫含量测定的实例。探讨了气体采集、样品溶液处理和铬酸钡悬浮液配制等关键问题。硫元素经碱液吸收和双氧水氧化完全转化为硫酸根,硫酸根再与铬酸钡悬浊液反应,定量置换出铬酸根,溶液的吸光度即与硫酸根的浓度成正比。该方法的测定波长为372 nm,硫酸根质量浓度在0～10 mg/L线性关系好。该方法操作简单,精密度和准确度均符合测定要求,适用于工厂气体的实时监测。