Effect of CO_2 on explosion limits of flammable gases in goafs

In order to reduce the number of accidents due to explosions of flammable gases in the goaf of coalmines,the conditions for explosion of flammable gases and their explosion limits,affected to a considerable extent by CO2,are explored.With the use of our experimental equipment suitable for the study of explosion of polybasic explosive gas mixtures,we investigated the effect of CH4/H2=10/1 and CH4/C2H4=10/1 gases mixed with CO2 on their explosion limits.The results indicate that after adding CO2,the explosion limit of the CH4/H2(or C2H4) =10/1 gas mixtures decreased markedly with increasing amounts of CO2.When the amount of CO2 exceeded 25%,the CH4/C2H4=10/1 flammable gas mixture did not lead to explosions.Similar results were obtained when the amount of CO2 exceeded 23% in the CH4/H2=10/1 flammable gas mixture.We also compared the explosion limits and the explosion suppression effect of N2 or CO2 on the explosion limits of the CH4+CO and CH4+C2H4 dual explosive gas mixtures.Along with the increases in the amounts of CO2 or N2,the area of the explosion limits of gas mixtures decreased.Under the same conditions,the explosion suppression effect of CO2 was greater than that of N2.CO2 has clearly the better suppression effect on the explosion of flammable gases in goafs.     

测试方法对可燃性制冷剂爆炸极限影响的研究

为研究可燃性制冷剂爆炸极限的测试方法对制冷剂爆炸极限值的影响，以目前使用较为广泛的ASTM E681-01和GB/T 12474-90两种制冷剂爆炸极限测试装置为研究对象，实验研究了测试装置对制冷剂爆炸极限实验测试值的影响.通过实验现象和燃烧学理论对实验结果比较分析的结果表明，口径小的爆炸容器的器壁冷却作用大，火焰易熄灭，结果使爆炸范围缩小；采用ASTM E681-01搭建的实验台受壁面淬熄影响较小，与实际使用中制冷剂泄漏到自由空间中的情况更为接近，同时其点火电极的材料选择、点火方式、电极间距布置有利于获得更高的点火能量，测试得到的可燃性制冷剂爆炸极限数据更能保证制冷剂使用中的安全性.     

Explosion limits for combustible gases

Combustible gases in coal mines are composed of methane, hydrogen, some multi-carbon alkane gases and other gases. Based on a numerical calculation, the explosion limits of combustible gases were studied, showing that these limits are related to the concentrations of different components in the mixture. With an increase of C4H10 and C6H14, the Lower ExplosionLimit (LEL) and Upper Explosion-Limit (UEL) of a combustible gas mixture will decrease clearly. For every 0.1% increase in C4H10 and C6H14, the LEL decreases by about 0.19% and the UEL by about 0.3%. The results also prove that, by increasing the amount of H2, the UEL of a combustible gas mixture will increase considerably. If the level of H2 increases by 0.1%, the UEL will increase by about 0.3%. However, H2 has only a small effect on the LEL of the combustible gas mixture. Our study provides a theoretical foundation for judging the explosion risk of an explosive gas mixture in mines.     

可燃制冷剂爆炸极限及抑制的理论与实验研究

对影响可燃制冷剂爆炸极限的因素进行了讨论分析,指出仅凭测试的爆炸极限来确定可燃工质的爆炸范围是不可靠的,应考虑测试条件和安全系数。用具有阻燃作用的制冷剂与可燃制冷剂组成混合制冷剂抑制可燃制冷剂的可燃性,研制了可燃工质爆炸极限测试装置,对18种抑制后的混合制冷剂爆炸极限进行了实验研究。     

Explosive limits of mixed gases containing CH4, CO and C2H4 in the goaf area

The explosive gases CO and C2H4, released mainly flammable gases during the process of coal self-ignition, are of the most important ingredients of the multi-component gases in goaf areas, along with CH4. We have determined some of the parameters of explosive properties of the one-component gases CH4, CO and C2H4 using an explosive trial device of polybasic explosive gas mixtures and emphasized particularly the effect on the limits of explosive concentration of the binary explosive mixed gases CH4+CO, CH4+C2H4, as a function of the amount of CO, C2H4 and inert flame resisting gases (N2, CO2). The experimental results show that the effect of inert gases on the explosive limits of mixed gases, given the property of explosive gas, is obvious: the inert gases (N2, CO2) possess some inhibitory effects on the explosion of the multi-component explosive gas mixtures. The results will provide some experimental support to suppress the occurrence of the gas explosions in goaf areas and provide some directions for designing explosion-proof electric equipment and fire arresters.     

MoO3对Ni—La／r—Al2O3催化剂上CO和CO2甲烷化性能的影响

用浸渍法制备了一系列的镍基甲烷化催化剂,测定了其ＣＯ和ＣＯ２的甲烷化活性实验结果表明,ＭｏＯ３的加入能增加Ｎｉ－Ｌａ／ｒ－Ａｌ２Ｏ３催化剂的活性用ＴＥＭ,ＸＰＳ及ＴＰＲ等手段对催化剂的表面性质进行了研究,发现ＭｏＯ３的加入能提高催化剂表面镍原子浓度,增加催化剂中镍的分散度,降低表面镍原子的电子结合能及镍的还原温度这些效应都将有助于提高催化剂的甲烷化性能     

O2/CO2气氛下O2,CO对NO排放特性影响的实验研究

在气体煤粉携带炉试验系统上,对O2/CO2气氛和空气气氛下煤粉燃烧的NO排放特性进行了研究。实验结果显示,O2/CO2气氛下,烟气中NO沿程和最终浓度比常规煤粉燃烧低1/4~1/3,当O2浓度从21%增加到30%时,NO的最终排放浓度增加到原来的2倍。从理论上对O2/CO2气氛下NOx的生成和破坏机理进行了探讨,分析了O2,CO的浓度对NOx排放特性的影响规律。     

稳态法联合检测CO2和O2的全固态电化学传感器研究

基于O2和CO2在Au微电极上的稳态电化学响应特性和新型高分子固体聚合物电解质研究，构建了一类全新的固态电化学传感器，实现了常温下气体O2和CO2的联合检测，不仅消除了常规电化学传感器中电解液渗漏或干涸对器件性能的影响，而且具有体积小、结构紧凑、使用方便等优点。     

O_2/CO_2气氛下碱金属对煤燃烧特性的影响

采用热重分析仪对O2/CO2气氛下碱金属对无烟煤燃烧特性的影响进行研究.研究结果表明NaCl、K2CO3能够改善无烟煤的燃烧性能,这主要由于Na、K对无烟煤着火后挥发分和固定碳的燃烧起促进作用,而K对无烟煤燃烧的促进作用更明显.通过TG-DTG切线法计算得出着火温度,与煤样相比分别降低了19.1℃和23.7℃,这主要由于Na、K催化剂在煤燃烧过程中,充当了氧的活性载体,促进氧从气相向碳表面扩散,从而降低了固定碳表面着火温度.同时,计算得到煤和Na、K负载样品的燃烧特性指数分别为4.39×10-6、11.14×10-6、17.22×10-6,可见Na、K负载样品优于煤的燃烧特性,其燃烧特性指数的提高主要在于着火温度的降低,表明Na、K均可降低无烟煤高温燃烧区的表观活化能,提高燃烧反应速度.     

CO_2/H_2低温合成甲醇的研究

以CO2/H2为原料,Cu-Zn基催化剂,醇溶剂,低温低压(443 K、3.0 MPa)下合成甲醇.考察时间、温度、催化剂对反应的影响.结果表明,随反应时间的增加,甲醇的产量和选择性增加,随反应温度的增加,甲醇的产量和选择性也逐渐增加.当使用稀土元素La作为助剂时,并不能提高Cu-Zn基催化剂的活性,而稀土元素Y作为助剂,当使用n(Cu)/n(Zn)为1/1,且Y的摩尔分数为12.5%的Cu/ZnO/Y2O3催化剂进行甲醇合成反应时,CO2的转化率、甲醇的选择性和产量均高于使用Cu/ZnO催化剂.     

电化学CO2浓缩过程分析

为达到准确预测电化学去极化CO2浓缩器（EDC）操作条件内性能的目的，进行了电化学CO2浓缩过
程分析.在EDC中许多物理、化学和电化学过程同时相互作用，这些过程可以用实验方法进行数学定义和表
征，从而用计算机计算出结果来预测EDC性能随所研究的操作参数的变化，假定该浓缩器沿空气流的方向
分割成几个子电池，并且每个子电池中的质量传递必须是垂直于电极方向的，此时采用不同的控制传递或
反应的机理将子电池分割成五个区进行表征，进而分别讨论每个区中的控制机理.为支持数学分析，实验
研究了电池对于空气入口CO2分压、电流密度、H2出口CO2质量分数变化的瞬时响应.该电化学CO2浓缩过程
分析能较好地解释实验结果，并证明了推断的反应机理.     

半自动CO2气体保护焊在生产中的应用研究

针对手工电弧焊和气焊在焊接薄板时存在的诸多缺陷,介绍了半自动CO2气体保护焊技术及其特点,着重阐述了实际工程应用中半自动CO2气体保护焊电弧电压、电流极性、焊接回路电感、CO2气体量、焊丝中碳含量,以及焊丝直径和焊丝伸出长度等焊接参数的控制;阐述了合金元素的氧化现象、脱氧措施、焊接速度以及气孔控制等焊接工艺的控制技术,为提高薄板的焊接质量提供了重要参考.     

CO2对碳酸钙的活化及在半干法脱硫中的应用

目的为提高CaCO2与SO2的反应活性，使基于流态化的半干法烟气脱硫过程取得更高的效率及更低的成本．方法采用CO2气体对CaCO3脱硫剂浆液进行活化，试验考察了活化时间、饱和接近度、钙硫比、脱硫剂粒径等因素对脱硫效率的影响．结果经过CO2气体活化处理后，CaCO3脱硫剂的反应活性显著提高．当活化时间为3h、钙硫比为1．2、饱和接近度为15～18K及脱硫剂粒径为64μm时，基于流态化的半干法烟气脱硫过程的效率可达92％．结论经CO2气体活化后的碳酸钙脱硫剂可取得接近于Ca（OH）2的脱硫效率．以CO2气体活化后的碳酸钙作脱硫剂，基于流态化的半干法烟气脱硫过程的效率高于相同操作条件下其他半干法的脱硫效率．因此，在半干法烟气脱硫过程中，采用CO2活化碳酸钙脱硫剂浆液，既可取得较高的脱硫效率，又能降低烟气脱硫的成本．     

CO2在非均质多孔介质中的气窜与运移

通过室内物理模拟,建立了相应的实验装置,对于CO2在无填充相、有填充相多孔介质中的窜逸规律,进行深入研究.具体研究了温度、压力、渗透率、高渗层与低渗层级差等影响因素对于CO2窜逸程度的影响.结果表明,注入压力与气体在多孔介质中的突破时间呈幂指数关系,且有经验关系式可以预测气体的气窜时间,高渗层与低渗层的渗透率级差在一定的临界压力范围内对气体的气窜时间和气体的流速影响很大,有经验回归公式可以预测一定级差下气窜之前气体的波及体积.     

CO2地下地质埋存原理和条件

目前,在石油和天然气储层、深层咸水层和枯竭的煤层等地质储层中实施CO2 地质埋存的减排处理,是减缓温室效应最有效的现实选择.一旦将CO2 注入埋存构造中,保留在地下的部分将取决于物理和地球化学的捕集机理.而最有效的埋存方式是把CO2 埋存在具有一定厚度和较低渗的盖层之下的储层中、或被煤层的微小孔隙所吸附、或通过化学反应转化成矿物质进行联合埋存.在进行CO2 地下地质埋存前,需要综合考虑埋存空间的大小和有效性、埋存体及周边地层和构造的稳定性、盖层或隔水层的封闭性、合理的水文和流体运移系统、渗漏风险以及较完善的基础设施等因素.对于不同的存储介质,如煤、石油、天然气或咸水,由于其本身物理化学性质存在较大的差异,在进行CO2 埋存时,要根据CO2 与存储介质的差异性分类考虑,重点研究.     

CO2和地层水、储层配伍性实验研究

针对CO2 驱油方法在近年来得到人们的广泛重视,它在国内尤其在国外应用广泛,取得了良好的驱油效果的实际,研究了注CO2 采油过程中,当CO2 到达储层后,与地层原油、地层水以及储层岩石相互接触,发生一些物理化学性质的变化,使得储层的渗透能力也发生变化的问题.利用中原油田提供的地层水及储层岩石样品进行了CO2 和地层水、储层配伍性的实验研究.测试了注CO2 前后岩芯水测渗透率的变化情况,并进行了原因分析.实验结果表明:注CO2 过程中不会产生碳酸钙沉淀堵塞孔道降低储层渗透率;相反由于CO2 溶解于水中生成碳酸溶蚀了岩石的某些胶结物,使岩石渗透率得到改善.     

CO2、CH4在改性MFI沸石中吸附的分子模拟

采用巨正则蒙特卡洛(GCMC)方法研究了CO2、CH4在全硅MFI沸石和MFI(4Na+)沸石中的吸附行为,计算获得了CO2、CH4在两种架构中的吸附等温线、吸附能量分布曲线和粒子云分布图,结果表明:CO2、CH4纯组分在较低压力下有较高的吸附量,并且吸附量随压力的增大而增加,随温度的升高而小幅减少,其混合组分在两架构中均发生明显的竞争吸附行为;Na+的存在使MFI型沸石对CO2的吸附能力和选择性得到增强.     

临清拗陷东部CO2成因、成藏条件及潜力

临清拗陷东部CO2资源丰富,在古生界和新近系均发现了CO2气藏.根据最新勘探和研究成果,并结合济阳拗陷与东濮凹陷的勘探实践,分析认为临清拗陷东部CO2气藏气主要为幔源岩浆成因,浅层气藏中可能有煤成气过程中的伴生CO2混入.通过对典型气藏的解剖,指出断裂活动和岩浆活动对临清拗陷东部CO2的成藏有重要的控制作用.结合地质条件,指出了有利的勘探区带.     

超临界流体在亲水性纤维织物中的应用研究

运用超临界CO2流体对亲水性苎麻纤维织物进行处理,对处理后的苎麻纤维织物的含杂情况、微结构、机械物理性能作了测试分析和讨论.结果表明:适当的超临界处理工艺可改善亲水性纤维的各项性能,为亲水性纤维的进一步改性和应用提供了依据.