高海拔地区隧道施工供氧技术研究

为了解决高海拔地区隧道施工中遇到的严重缺氧难题,结合青藏铁路风火山隧道施工,研究开发隧道掌子面弥散供氧与氧吧车相结合的综合供氧方法。应用该方法可将掌子面附近施工区域的氧分压提高2～3kPa,确保隧道建设人员工休时及时吸氧。实际应用证明,该方法可以有效解决高海拔地区隧道施工严重缺氧问题,且简便易行,保障了施工人员的身体健康,提高了施工效率,特别适合高海拔地区隧道施工应用。     

菱沸石分子筛膜的合成调控与气体分离研究进展

菱沸石(Chabazite, CHA)分子筛膜因其八元环小孔(0.38 nm)三维孔道结构、可调的表面特性、较高的材料稳定性与制备可重复性,在轻质气体分离方面具有优异性能,近年来逐渐成为分子筛膜研究热点之一。本综述介绍了两种CHA分子筛膜(SAPO-34膜、SSZ-13膜)的基本特性,对比了CHA分子筛膜的合成方法(原位合成法、二次生长法、微波加热法)优缺点及其应用现状,并重点针对主流的二次生长法制备SSZ-13膜与SAPO-34膜过程中关键条件对薄膜质量的影响规律进行了详细阐述,包括铺种条件(载体种类、晶种类别、铺种方式),水热合成条件(晶化时间、晶化温度、含水量、硅铝比、模板剂、阳离子种类)与煅烧方式(常规煅烧、分段煅烧、快速热处理),经细化分析总结出上述两种膜的优选合成条件;并进一步汇总了CHA分子筛膜表面化学调控(硅铝比调控、阳离子交换、杂原子替换、氨基功能化、表面修饰)对气体分离增强的策略,总结了CHA分子筛膜在各种气体体系中的分离特点与单组分气体渗透特性。最后,对CHA分子筛膜今后的发展和应用前景进行了展望。     

SARS患者专用PSA制氧机变压吸附过程的数值模拟

基于微型变压吸附氧氮分离过程的特点和线性推动力模型,建立了描述该过程的数学模型,给出了求解的边界条件和初始条件,采用有限差分法对模型进行了求解.以产品气浓度和氧气回收率为例,对数值模拟结果和实验进行了比较,二者吻合良好.所建立的数学模型可以较为准确地模拟微型变压吸附条件下的氧氮分离过程,为深入研究SARS患者专用PSA制氧机及其吸附器结构优化打下了基础.     

碳分子筛分离氧氩过程的实验研究

基于碳分子筛动态吸附机理,建立了分离氧氩的实验装置.实验研究了流程形式、清洗比、吸附时间对碳分子筛分离氧氩过程性能的影响.结果表明,循环过程中增加产品气清洗阶段可以显著提高解吸气的纯度.为了得到质量分数为99.0%以上的氧气,循环过程中清洗比应控制在0.4左右,最佳吸附时间为60s.以95%氧、5%氩的混合气作为原料气,实验装置的产品气纯度可以达到99.4%,氧气回收率为42%.     

基于PLC的变压吸附制高纯氧系统

研究了采用沸石分子筛和碳分子筛吸附床的变压吸附制高纯氧工艺以及采用基于PLC控制系统对流量、压力和电磁阀进行的调节和控制,确立了两级变压吸附制高纯氧的工艺流程和各吸附床的最佳吸附周期,分析了排气量对氧气纯度的影响.实验结果表明氧气的最高纯度可达到99.5%.     

高炉炉前供氧与安全控制系统及其计算机控制

在分析高炉富氧喷煤对炉前供氧系统的要求之基础上,研究开发了高炉炉前供氧与安全控制技术。所研制的我国首台高炉炉前供氧及安全控制系统可分别在氧煤枪和风口出现事故时对单支管进行断氧吹氮保护。为了满足不同等级高炉的要求,进行了系列化设计并采用计算机控制,可以实现参数设置、系统监控、流量及压力显示和记录。     

五孔探针计算机测定系统及氧煤枪三维流场试验

开发了基于五孔球形探针测速法的三维流场计算机测量系统,并将其应用于一系列新型氧煤枪流场测量.该系统具有简单、方便、快速、精度高等特点.对GY-B₁型高炉氧煤枪的流场测定分析表明,直吹管内各截面上的轴向速度类似高斯分布;氧煤枪出口附近的动量、质量交换激烈,有助于氧,煤的混合和燃烧.     

径向流吸附器内部结构对变压吸附制氧效果的影响

建立了两塔径向流变压吸附制氧实验装置,研究了径向流吸附器的气体流动型式、外流道宽度和流道结构对制氧效果的影响.结果表明:对于变压吸附制氧,径向流吸附器采用向心流动最为合适;在实验条件下,外流道宽度减小到13 mm时,氧和氮分离效果最佳;与Z型流道相比,∏型流道结构改善分子筛的利用率,产氧效果最好.     

弥散供氧流动特性及其富氧效果

研究了大空间局部圆形出氧口弥散供氧流动特性及其富氧效果.弥散供氧轴向最大速度和氧气轴向最大浓度均随轴向距离增加而衰减,且在轴向x=0-0.6m范围内具有很大速度梯度和浓度梯度.不同出流速度下弥散形成的富氧区域形状是相似的,较小管径下富氧区域下游的浓度轮廓更接近＂半椭圆＂形,弥散范围更大;拟合得到富氧区域外边界扩展半宽度随轴向距离变化的关系式及富氧面积随出流流量变化的关系式.相同流量的富氧采用双出氧口弥散形成的富氧面积比单出氧口弥散形成的富氧面积减少约10%;相同流量的富氧以6mm管径弥散形成的富氧面积比8mm管径的富氧面积增加约10%.     

高原低气压环境室内富氧的安全氧气体积分数上限

为了解决高海拔地区的富氧安全问题,通过实验模拟高原低气压环境,研究了滤纸、棉布和涤卡在富氧环境下燃烧速度的变化情况.由实验可得,氧分压不变时,随着海拔的升高,材料的燃烧速度显著加快.结果表明,在高海拔地区,富氧到与一个标准大气压中氧分压一致,会产生火灾危险.通过对实验数据的分析,得出了高原低气压环境下室内富氧的安全氧浓度上限.