不同孔密度多孔介质燃烧器内低浓度瓦斯燃烧特性研究

为了解决我国煤矿瓦斯抽采中大量低浓度瓦斯无法直接利用的问题,通过搭建多孔介质燃烧器内低浓度瓦斯燃烧试验系统,探究了5种不同孔密度多孔介质燃烧器内低浓度瓦斯燃烧温度分布及污染物排放规律。研究结果表明：多孔介质燃烧器孔密度对低浓度瓦斯燃烧温度的影响并非线性函数关系,在孔密度由10孔增加到20孔时,多孔介质燃烧器内燃烧温度成上升趋势;在孔密度由20孔增加到40孔时,多孔介质燃烧器内燃烧温度出现先降低后升高的趋势。孔密度为20孔的多孔介质内整体换热效果较好。相同流速燃烧工况下,不同孔密度多孔介质内的CO排放浓度均随当量比的增加而降低,NO的排放浓度随当量比的增加而升高。孔密度为20孔的多孔介质对应的CO排放浓度在所测当量比范围内普遍偏低,NO的排放浓度相对较高;孔密度为10孔的多孔介质对应的CO排放浓度偏高,NO的排放浓度偏低。     

低浓度瓦斯在泡沫陶瓷内催化燃烧特性的研究

对低浓度瓦斯在泡沫陶瓷中催化燃烧的特性进行研究,结果表明:Si C载体催化燃烧性能优于Al_2O_3载体,更有利于低浓度瓦斯的稳定燃烧。当量比相同且稳定燃烧时,燃烧室温度随瓦斯流速的增加而逐渐增大,当增大到一定程度,燃烧室温度反而会下降,而CO的排放出现先下降后升高的趋势,NO的排放出现了先升高后下降的规律。当量比逐渐增大的时候,CO的排放会不断下降,且一定当量比下,NO的排放浓度随流速的变化有一至高点。     

低浓度煤矿瓦斯在多孔介质中的燃烧特性试验研究

为了解决低浓度煤矿瓦斯无法直接燃烧的问题,自行开发了多孔介质燃烧器,基于此试验系统,对三种分别为40PPI-30PPI-20PPI-10PPI,40PPI-30PPI-20PPI-20PPI,40PPI-30PPI-间隔10mm-20PPI-20PPI的多孔介质燃烧器开展试验研究,研究不同当量比、不同混气流速下的瓦斯在多孔介质组合中燃烧温度变化,并用温度变化研究燃烧火焰的移动规律。同时得出不同多孔介质组合下不同当量比所对应的脱火流速及回火流速。试验结果为多孔介质燃烧器设计提供了依据,对于利用低浓度瓦斯能源,保护环境具有重要意义。     

多孔介质特性参数对催化燃烧的模拟分析

通过对多孔介质材料特性进行分析,确定影响因子最大的参数——孔密度(孔径),并在孔密度改变的基础上,利用CHEMKIN软件模拟瓦斯在多孔介质内部催化燃烧,得出:增大多孔介质的孔密度,可增大催化燃烧的反应速率。燃烧过程中,燃烧温度对CO、NO的生成有影响,且生成条件相反。燃烧温度越高,不利于CO生成,达到某一燃烧温度后CO的生成量减小到最少,而在此分界点NO的生成量从0逐渐增加,并且不同孔密度的多孔介质分界点不同。     

低浓度瓦斯在泡沫陶瓷内过焓燃烧的实验研究

为了解决我国煤炭开采过程中大量低浓度抽放瓦斯在现有技术条件下无法直接利用的问题,设计搭建了低浓度瓦斯燃烧实验系统,对低浓度瓦斯在泡沫陶瓷内过焓燃烧贫燃极限扩展方法与特性开展了研究,得到了煤矿低浓度瓦斯过焓燃烧的贫燃极限、火焰传播速度范围、污染排放特性。研究表明：低浓度矿井瓦斯在甲烷浓度小于5%时仍然可以在泡沫陶瓷内稳定燃烧,具有较高的燃烧效率和低污染排放特性;贫燃极限可以进一步扩展到4%以下。     

二次回热对多孔介质燃烧特性影响的实验研究

基于搭建的多孔介质燃烧实验台,研究了相应工况下,二次回热对低浓度瓦斯在多孔介质内燃烧特性的影响。实验表明,壁温可以定性判断火焰位置区间;二次回热可以增大相同当量比下的燃烧速度,扩展了调节范围;二次回热使贫燃极限下探到0.35,说明二次回热有助于扩展泡沫陶瓷燃烧器的燃烧范围;二次回热对污染物排放的改善不太明显,但仍处于较低水平。实验结果为设计低浓度瓦斯燃烧器提供参考数据。     

基于多孔介质的煤矿低浓度瓦斯燃烧的二维数值模拟

利用商业软件Fluent 6.3建立二维模型并进行合理设置,对基于多孔介质的煤矿低浓度瓦斯燃烧进行数值模拟,研究了入口瓦斯浓度、瓦斯流速对燃烧器轴向温度和CO2分布的影响,以及多孔介质燃烧器中速率分布情况。结果表明,不同瓦斯浓度下,随着流速的增大,最高温度位置逐渐向燃烧器出口处移动,最高温度大小也随着流速增加逐渐增大;不同瓦斯流速下,轴向最高温度随着瓦斯浓度的增加而变大,到达最高温度时的位置随浓度变大而越靠近瓦斯入口处;燃烧器中的速率分布由于受到多孔介质的影响,有明显的规律性。     

矿井低浓度瓦斯在多孔介质内预热增压燃烧特性研究

对低浓度煤矿瓦斯在泡沫陶瓷内的预混燃烧特性展开了数值模拟研究,探究预热和增压条件下对可燃气体温度分布、燃烧速度和贫燃极限等特性参数。模拟结果表明:随着预热温度和压力的升高和增大,气体温度分布更均匀,化学反应速率更迅速,贫燃极限主要受预热温度的影响较大,压力对多孔介质内可燃气体的贫燃极限几乎没有影响。     

稀土尾矿制备多孔陶瓷及其性能

以稀土尾矿为主要原料,高岭土尾矿为黏结剂,长石为助熔剂,外掺碳化硅为造孔剂,制备多孔陶瓷材料.研究碳化硅用量及烧结温度对多孔陶瓷气孔率、抗折强度、体积密度以及吸水率的影响,并对制品的表观形貌和物相组成进行分析.结果表明,碳化硅用量与烧结温度对多孔陶瓷性能有明显影响,随着碳化硅用量的增加和烧结温度的升高,多孔陶瓷的气孔孔...     

煤矿乏风瓦斯燃烧用催化剂研究进展

煤矿瓦斯是煤矿伴生气,其主要成分甲烷是全球第二大温室气体,温室效应是二氧化碳的21倍。煤矿瓦斯的直接排放将加剧温室效应及环境污染,因此近年来煤矿瓦斯的治理受到广泛关注。煤矿瓦斯中乏风瓦斯(甲烷浓度0. 1%～1. 0%)占比超过70%,该气体无法通过常规的燃烧方式处理和利用。催化燃烧作为一种脱除低浓度甲烷的高效方法,其不仅可以在较低的温度下实现甲烷的氧化,同时还可以减少甲烷处理过程中的NO_x和CO等污染物气体的排放,因此受到了人们的广泛关注。通过归纳近年来催化燃烧技术在催化剂研究方面的进展,重点阐述了催化剂制备方法对催化剂发展的影响,并且探讨了乏风瓦斯催化燃烧技术相关催化剂未来的发展方向。     

泡沫陶瓷对瓦斯爆炸过程影响的实验及机理

为了对煤矿瓦斯多次爆炸和连续爆炸实现阻隔爆,利用建立的瓦斯爆炸实验系统,研究了Al₂O₃和SiC两种材质的泡沫陶瓷对瓦斯爆炸过程的影响规律,利用SEM技术对泡沫陶瓷的细观结构进行了测试,分析了其对瓦斯爆炸的作用机理.结果表明：泡沫陶瓷对瓦斯爆炸最大超压衰减作用明显,最大衰减可达到50%;泡沫陶瓷在细观上具有三维连通网络结构,可以淬熄瓦斯爆炸火焰,抑制爆炸应力峰值和爆炸声波.     

SiC多孔陶瓷管的抗热震性能及过滤特性研究

微观结构和孔隙参数对于SiC多孔陶瓷管的过滤性能至关重要,采用压汞法和X射线衍射法对使用前后的多孔陶瓷管孔径变化进行了量化研究。通过水淬法对SiC多孔陶瓷管的抗热震性进行了评估,利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)等手段分析了SiC多孔陶瓷管的表面形貌、微观结构和物相组成。结果表明,SiC多孔陶瓷管结构均匀,膜表面形貌粗糙复杂,适用于微米级过滤。在200~250℃的工作温度下,SiC多孔陶瓷管的抗弯强度保持率在75%以上。在冶金烟气除尘过程中,粒径小于膜孔径的SiO2和Fe杂质会穿过膜层进入到支撑体层,在支撑体孔隙表面吸附沉积,使其孔径减小28.8%左右;膜层表现良好的稳定性,不会被污染。     

攀西钒钛磁铁矿尾矿制备储水泡沫陶瓷的研究

以攀西钒钛磁铁尾矿和废玻璃为主要原料通过高温烧结法制备储水泡沫陶瓷,研究原料配比和发泡剂（SiC）添加量对材料性能的影响。结果表明:随着钒钛磁铁矿尾矿含量的增加,材料的体积密度及抗压强度逐渐增大,平均气孔孔径逐渐减小;当尾矿添加量为50 wt%,材料的体积吸水率出现极值。当SiC添加量为0.3 wt%,材料内部气孔分布均匀,平均孔径约为2.93 mm。最终以50.0 wt%的钒钛磁铁矿尾矿和50.0 wt%的废玻璃为原料,外加3.0 wt%的石英,0.3 wt%的SiC,3.0 wt%的Na3PO4,在1040℃下制得性能最优的储水泡沫陶瓷,材料的体积密度为0.26 g/cm-3、体积吸水率为56.5%和抗压强度为0.68 MPa。采用SEM、XRD等检测手段研究材料的微观形貌及物相组成,结果表明储水泡沫陶瓷内部由三维立体结构组成,有利于储存水分;材料主要物相包括硅灰石、长石、透辉石和钛铁矿。      

O2/CO2气氛下煤粉燃烧NO的排放特性

以徐州烟煤和娄底无烟煤为研究对象,在水平管式炉上对比了O2/N2和O2/CO2两种气氛下NO的析出释放规律,获得了O2/CO2气氛下,温度、氧气体积分数、石灰石添加剂与煤种对NO排放量的影响规律。实验结果表明：高体积分数CO形成的还原性气氛是导致富氧燃烧条件下NO排放总量低于空气气氛的主要原因;700～900 ℃时,升高温度对两种气氛下NO的释放均有促进作用,O2/CO2中两种煤对温度的变化更为敏感;O2体积分数增加能够促进两种煤NO的释放;CaCO3的加入在两种气氛下都能对NO起减排作用,在O2/CO2气氛中的减排效果要优于O2/N2气氛;高含氮量煤种的NO排放总量更大,但转化率低。     

羊场湾矿2号煤层自燃指标气体及其阈值研究

为研究羊场湾煤矿2号煤层自燃预测预报指标体系,采用程序升温方法测试了不同粒径实验煤样在氧化过程中气体产生规律,确定了煤样自燃的气体指标及其临界值。结果表明:CO/CO₂值可以作为煤自燃低温阶段的主要指标,ΔCO/ΔO₂值为辅助指标,C₂H₄在煤温达到90 ℃后出现,可以作为煤自燃进入高温阶段的指标气体,ΔCO/ΔO₂值可以作为煤自燃高温阶段指标。研究结果为羊场湾煤矿2号煤层自燃预测预报及主动防控提供了依据。     

高位钻孔抽瓦斯与压注CO2防灭火一孔两用技术

采空区瓦斯与遗煤自然发火耦合极易诱发瓦斯爆炸。结合唐口煤矿现场条件,分析了煤层瓦斯涌出规律及采空区自然发火特性,采用高位钻孔抽采瓦斯及压注液态CO₂防治采空区煤自然发火一孔两用技术。结果表明:高位钻孔抽采瓦斯能使回风隅角和回风流的瓦斯浓度分别降低到0.05%~0.10%和0.10%~0.15%;监测束管CO平均浓度由原来的4.2×10^-6降低到1.8×10^-6,O₂浓度由原来的18.5%降低到11.5%,压注液态CO₂能有效杜绝采空区煤炭自燃;回风隅角未再出现瓦斯超限现象,上隅角对应采空区氧气浓度不高于5%,应用效果良好。     

新型凝胶泡沫材料阻化性能实验研究

为研究新型凝胶泡沫对煤体阻化作用的效能与影响,基于程序升温实验,对凝胶泡沫处理前后的不同粒径煤样组进行实验,分析煤样升温过程中的耗氧速率、CO与CH₄气体体积分数及其产生率,以及凝胶泡沫对煤样的阻化率。研究结果表明：煤的粒径不同,其耗氧速率也不同,经新型凝胶泡沫处理煤样的CO、CH₄气体的体积分数及其产生率均明显低于未经处理的煤样;在100 ℃时,粒径小于0.9 mm煤样的阻化率为59.23%,粒径3~5 mm煤样的阻化率为61.69%,粒径6~10 mm煤样的阻化率为65.63%,各粒径煤样受凝胶泡沫的阻化影响顺序为大粒径> 中粒径> 小粒径;新型凝胶泡沫材料能有效延缓煤的氧化过程、抑制煤氧复合反应、延迟煤体蓄热进程,对防治煤自燃具有十分积极的作用。     

恒温下煤粉/生物质混燃特性及NO释放规律

利用自制的恒温热重测量实验台研究生物质掺混比、煤种、生物质种类及温度等因素对煤粉/生物质混燃特性及NO释放规律的影响。结果表明：生物质掺混比增大后,燃烬时间提前,NO析出率降低;生物质掺烧后对难燃煤种的燃烧特性影响较大,对含灰量高的煤种降低NO排放作用较小。生物质种类在反应初期对试样的燃烧特性曲线影响不大,但随着燃烧的进行,含灰量高的生物质对混燃特性的改善作用逐渐减弱。掺混高含氮量生物质,试样的NO析出率下降较大,但对于含氮量相差不多的生物质,含灰量越高,NO析出率下降越明显。温度在反应初期对燃烧特性的影响不明显,但对反应后期的燃烧特性影响显著。在所选的温度区间内,温度越高,NO析出率越高。     

矿用环保型防灭火材料—电石渣泡沫的实验研究

实验研制电石渣泡沫是一种多功能三相凝胶泡沫,利用泡沫的高含水性、窒息性以及封堵特性实现了对采空区煤火灾害的防治;利用泡沫的强碱性可以吸收CO2等酸性有毒有害气体。本实验在强碱性环境下测试了3种发泡剂α-烯烃磺酸钠(AOS)、十二烷基硫酸钠(SDS)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)及其复配对泡沫发泡性的影响,得出了复配的最优配比;同时研究了不同稳泡剂聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)对泡沫稳泡性的影响;此外,综合分析了不同水灰比对泡沫性能的影响。最后通过煤自燃特性综合测试系统和X-射线衍射实验验证了电石渣泡沫对煤样有一定的阻化效果,对CO2有明显的吸收效果。