火灾中燃料失重速率与烟气向远距离处迁移关系的实验研究

通过不同燃料在模拟房间—走廊结构实验装置中的燃烧实验 ,较系统地揭示了不同材料燃烧时失重速率变化与远距离处烟气迁移速度和CO浓度的关系。实验得到了不同燃料燃烧时的失重速率曲线。研究发现 ,多数燃料的烟气传播速度与失重速率呈线性变化的关系 ,油料和布料的烟气传播速度对质量失重速率的变化非常敏感 ;某些燃料燃烧产生有毒成分的峰值迁移到远距离处需要较长的时间。

堆积密度对燃料阴燃初始阶段失重速率的影响

为了研究燃料堆积状态对其阴燃过程的影响,在阴燃炉(52 cm×40 cm×55 cm)中对堆积密度分别为40,50,60 kg/m3的3种燃料(玉米秸、麦秸和草)进行阴燃试验研究。结果表明:当堆积密度为40 kg/m3时,3种燃料在干燥阶段的失重速率明显大于堆积密度为50,60 kg/m3的燃料,此时玉米秸、麦秸和草平均失重速率分别为0.125,0.06,0.0465 kg/min。当堆积密度为50,60 kg/m3时,麦秸、玉米秸、草在阴燃初始阶段(即干燥和热解阶段)的失重速率差别不明显。

原板酸洗失重性能对镀锡板耐蚀性的影响

通过测试不同耐蚀性的镀锡板的原板酸洗失重速率 ,研究了原板酸洗失重性能对镀锡板耐蚀性的影响 ,并采用金相显微镜、辉光放电光谱仪 (GDS)、扫描电镜 (SEM )和原子间力显微镜 (AFM )研究了影响机理。研究结果表明 :原板酸洗失重性能对镀锡板耐蚀性影响显著 ,随着原板酸洗失重速率上升 ,镀锡板耐蚀性上升 ;原板酸洗失重性能对镀锡板耐蚀性的影响是通过以下链式关系实现的 :酸洗失重性能影响了原板镀前铁晶粒暴露程度 ,铁晶粒暴露程度又影响了软熔后的锡铁合金层结构 ,锡铁合金层结构又影响了镀锡板耐蚀性。

氧体积分数对阻燃三元乙丙橡胶燃烧特性的影响

阻燃三元乙丙橡胶广泛用于公共建筑、交通工具等领域,火灾时其周围的氧体积分数会发生变化。为研究此类材料在真实火灾中的情况,以铺地用的阻燃三元乙丙橡胶为样品,采用火焰蔓延仪和热重/差热同步分析仪,在不同氧体积分数的氧氮混合气氛下进行试验,研究氧体积分数对燃烧特性的影响。结果表明,有氧气氛下,氧体积分数降低时,失重速率、放热量和活化能均降低,但反应模型不变。样品能够发生明火燃烧的氧体积分数范围为15%~18%。有明火燃烧时,氧体积分数降低时,火焰降低,刺激性黑烟量减少,残留物表面灰白色区域和裂纹减少,裂隙变浅;临界热辐射通量、等效对流换热系数和引燃温度升高,HRR曲线第一个峰值和火势蔓延速率降低;CO产率第二个峰值以及CO/CO_(2)值升高。在无明火燃烧时,样品释放出大量灰烟,残留物中部凸起,表面中部为灰黑色、有金属光泽的,底部有黄褐色黏稠液体,CO和CO_(2)产率远低于有焰燃烧。

生物质压缩颗粒的燃烧特性

采用TG-DTG热分析技术对麦秸、玉米秸、胶合板粉粒和松木粒4种生物质压缩颗粒的燃烧特性进行了实验研究,考察了其着火及燃尽特性,结合前人提出的综合燃烧特性指数,提出用相对失重速率进行计算.结果表明:生物质压缩颗粒与煤相比,其着火与燃尽温度均较低,燃烧迅速且集中;与生物质粉末相比,其固定碳的燃烧更平稳,燃烧时间延长.4种物质之中,松木粒综合燃烧特性最好,玉米秸最差.

市政污泥与烟煤的混合热解特性实验研究

采用热重分析法对市政污泥(污泥SZ)与大同烟煤(煤样DT)及其混合物进行了热解实验研究,揭示了污泥SZ和煤样DT及其混合物热解特性的异同,研究了污泥SZ和煤样DT及污泥SZ的掺比量对两者热解特性的影响,结果表明,市政污泥的挥发分析出特性远好于烟煤;市政污泥和烟煤的热解特性存在显著差异,主要表现在总失重率、失重速率及挥发分析出温度区间等;污泥SZ与煤样DT的掺混对两者的热解过程都有催化作用,而且各自最大催化作用时的掺比量也不相同;市政污泥与烟煤混合物的热解特性与两者的混合比例有关。

碳氢/有机硅/低碳醇三元系泡沫及抑制煤自燃的效果分析

泡沫灭火剂是常用的火灾扑救方法之一,但常规泡沫灭火剂存在半衰期短,析液、聚并迅速而影响灭火效能的问题,基于火灾化学和活性剂技术,提出碳氢表面活性剂SDS、有机硅表面活性剂LS-99和低碳醇的三元系泡沫体系,并系统探究碳氢/有机硅/低碳醇的复配配比。通过表面张力、发泡高度、稳泡系数的大量测试,发现LS-99的临界胶束浓度为0.0083%。LS-99和SDS二元系在降低表面张力、提升发泡高度和稳泡系数方面具有良好的协同增效作用。在此基础上引入适量浓度的能够延缓泡沫析液、聚并的异丁醇,设计出了性能优良的碳氢/有机硅/低碳醇泡沫灭火剂。LS-99、SDS和异丁醇的质量分数为0.1%时,测试结果表明SDS/LS-99/醇三元系泡沫的发泡倍数可达52.5倍,25%析液时间可达210 s,300 s时的稳泡系数高达0.958,半衰期远超常规泡沫。煤自燃的灭火抑制实验表明,SDS/LS-99/醇三元系泡沫作用下,煤自燃各反应阶段的活化能相较于空气氛围均增大,反应难度增强;最大失重速率下降,反应剧烈程度减弱。初期吸热阶段的吸热量为78.3 J/g,大于空气氛围下煤氧复合的吸热量,吸热增幅高达2.16倍。放热阶段的放热量为1765.4 J/g,相较于空气氛围放热降幅达到15.15%,表明SDS/LS-99/醇三元系泡沫对煤自燃具有良好的灭火效果。

纳米颗粒添加剂对柴油挥发及氧化过程的影响

在氮气及空气的热重氛围下,研究了以平均粒径分别为20,50 nm的Al2O3和平均粒径为20nm的Ce O2这3种纳米材料配制成的质量浓度分别为50,100,150 mg·L-1的3种纳米柴油的挥发特性和氧化特性,运用控制变量法探究纳米颗粒的粒子质量浓度、粒径尺度及物质种类对纳米柴油挥发及氧化过程的影响.结果表明:在惰性氛围下,纳米颗粒延缓了柴油的挥发过程;随着纳米粒子质量浓度增加和粒径增大,纳米柴油的挥发速率减缓.在氧化氛围下,纳米颗粒加快了柴油的氧化过程;随着纳米粒子质量浓度增加和粒径减小,纳米柴油的氧化速率加快;具有催化功能的Ce O2纳米颗粒比同尺度的Al2O3纳米颗粒表现出更好的氧化作用效果.

煤质粉末活性炭自燃和热稳定性分析

针对煤质粉末活性炭最显著的热危险特性——自燃危险性进行试验。采用粉尘层最低着火温度测定系统对煤质粉末活性炭进行自燃试验,测定煤质粉末活性炭的最低着火温度;采用SDT Q600热重分析仪测定煤质粉末活性炭在氮气和空气气氛中以20℃/min的速率升温至700℃时的热解和燃烧特性,通过TG/DTG曲线计算其着火温度,并进行热稳定性评价。粉尘层自燃试验结果表明,煤质粉末活性炭最低着火温度为400℃,具有自燃危险性,易形成阴燃;氮气气氛中热解试验表明,热解过程经历了室温~120.0℃和280.0~700.0℃两次轻缓失重阶段,646.44℃时挥发分热失重速率最大,对应热失重速率峰值为0.082 6%/℃,自燃危险性较低;空气气氛中燃烧试验表明,燃烧过程经历了室温~95.5℃和300.0~600.0℃两次剧烈失重阶段,分别为吸附水分受热蒸发和氧化生成的有机官能团分解脱附导致,565.35℃时挥发分热失重速率最大,对应热失重速率峰值为13.20%/min,粉末较强的氧气吸附效应和较低的导热系数导致其自燃倾向较高,火灾危险性较大。

热塑性材料竖直贴壁火灾特性研究

对聚乙烯(PE)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)即有机玻璃两种热塑性材料的质量损失速率、火蔓延速率以及CO体积分数在不同厚度下的变化情况进行了试验研究,发现在竖直贴壁自上而下的燃烧情况下,材料的燃烧特性主要是受厚度、流动性以及材料自身热物性的影响。PMMA的质量损失速率和CO体积分数随厚度的增加而变大,并且厚度的影响随厚度的增加越来越小。

用CO浓度判别木垛燃烧从通风控制转为燃料控制的临界状态

研究了空隙因子对木垛燃烧产物中CO浓度的影响 ,提出了一种通过燃烧产物中CO的浓度来判别木垛从通风控制燃烧转变为燃料控制燃烧的临界状态的新方法 .传统的方法都是基于对燃烧失重速率的分析 ;通过试验 ,对采用这两种方法所得到的结果进行了比较 。

不同氧浓度下污水污泥热重燃烧特性研究

利用热重分析仪对污泥在不同氧浓度下进行了热解和燃烧试验,分析了氧浓度对污泥燃烧特性的影响。研究结果表明,随着氧浓度的升高,整个燃烧过程的平均失重速率逐渐上升;低温段的失重速率随氧浓度升高而逐渐提高,失重极大值不断增大且出现时间提前;高温段的平均失重速率不断提高,在氧浓度50%时达到最大值,失重极大值逐渐减小而出现时间提前。污泥着火温度随氧浓度上升而有所降低。

一个可用于比较煤焦反应性的判据

提出一个可用于比较煤焦反应性的通用判据,以消除因研究对象含碳量不同而带来的判断误差.定义试样在热天平非等温实验中的最大失重速率与该样品干燥无灰基含碳量的商为最大比失重速率,采用最大比失重速率对不同煤种、同一煤种的不同宏观煤岩和同一宏观煤岩不同燃尽度煤焦等试样的反应性进行了判断,同时与采用其他判据的判断结果作了对比.结果表明,最大比失重速率作为比较物质反应性的判据具有一定的通用性,能够较好地区分不同煤焦之间的反应性;热天平试验升温速率对判断结果没有影响.

生物质热解特性及其还原铁精矿研究

生物质低碳环保,用于铁矿石还原可以实现钢铁企业绿色发展,为探究一种快速高效的直接还原方法,本文对其热解特性和铁精矿的还原进行了研究。结果表明,生物质在较低温度下可快速热解,热解温度为693℃时,失重率达到66.76%,最大失重速率可达7.85 min;生物质热解生成的气相产物主要有CO、CO2、CH4、C2H4、H2等,且铁矿石的添加有利于碳氢化合物转化生成CO,足够量的固定碳存在是实现生物质铁精矿低温快速还原的保证。当碳铁摩尔比为0.4,还原温度为1 050℃时,还原产物的金属化率为82.97%,可实现铁精矿的低温快速还原。

矿用钢丝的表面腐蚀形貌及分形研究

钢丝绳中钢丝锈蚀是造成矿用提升钢丝绳失效的主要形式之一,以矿用钢丝为研究对象,在模拟矿井淋水的碱性腐蚀介质下开展长时间的腐蚀试验,观察腐蚀形貌并探讨钢丝的腐蚀规律,基于分形理论计算腐蚀形貌的分形维数。结果表明,分形维数值可以描述钢丝腐蚀过程中表面形貌的复杂程度;腐蚀表面与分形维数密切相关,腐蚀越严重,表面形貌越复杂,分形维数越大;浸泡初期以点蚀为主,失重速率变化较快,分形维数先升高达到一个峰值随后减小;浸泡后期以均匀腐蚀为主,失重速率变化趋于平缓,分形维数逐渐增大。

热解条件对秸秆热解特性及生物炭产率的影响

为明确秸秆废弃物生物炭制备过程中的热解特性及其与生物炭产率之间的关联,探寻秸秆废弃物制备生物炭的最佳热解条件,以4种不同类型的秸秆废弃物为研究对象,通过热重模拟结合秸秆废弃物的组分特征,考察秸秆废弃物种类、热解终温、升温速率对秸秆废弃物热解特性及生物炭产率的影响.结果表明,4种秸秆废弃物在热解过程中其最大失重量和最大失重速率均出现在热解阶段,最大失重速率排序为:小麦秸秆>玉米秸秆>水稻秸秆>芦苇秸秆,与秸秆自身的纤维素含量相关.统计分析表明,秸秆废弃物种类、升温速率、热解终温、终温保持时间对生物炭产率均有显著影响.热解终温越高、升温速率越大、保留时间越长,生物炭产率越低.热解终温、升温速率对秸秆生物炭产率的影响规律均与热重模拟实验结果相吻合.综合热解特性、生物炭产率统计分析结果及能耗,选定生物炭的最佳制备条件为以10℃/min的升温速率升至500℃,保持30 min.

试样放置角度与外加辐射强度对可碳化固体表面火蔓延的影响

选取了尺寸为400mm×90mm×3mm质地较为均匀的白木作为研究对象,对不同试样放置角度和不同外加辐射强度作用下的火焰高度、火蔓延速率和失重速率等火蔓延参数进行了测量,以研究试样放置角度和辐射强度对可炭化固体表面火蔓延的作用规律。研究发现,试样表面的火蔓延速率随辐射强度的增加而增加。当角度在负角度范围内时,角度的变化对火蔓延速率的影响不大,当角度在正角度范围内时,火蔓延速率随着角度的增加而迅速上升。试样失重速率随着辐射强度以及试样放置角度的增加而增加。火焰高度会随着外加辐射强度的增加而增加,并与试样失重速率的0.4次方呈正比关系。

贫氧条件干燥煤燃烧热重实验研究

为了解地下高温低氧环境下的煤燃烧特性,研究低于空气氧体积分数情况下气体氛围对干燥煤燃烧的影响情况,对褐煤及焦煤2种煤样进行了热重实验,通过分析TG曲线及DTG曲线,求出各燃烧阶段特征温度值,并对最大失重速率温度和燃尽温度与氧体积分数数据进行拟合。结果表明:氧体积分数越高,达到最大升温速率时温度越低;在氧体积分数极低情况下,不同煤质煤燃尽温度接近,燃尽温度与煤质无关,随氧体积分数增大,燃尽温度不断降低,在氧体积分数高于一定值以后,燃尽温度趋于稳定;干燥褐煤较干燥焦煤更易于燃烧。此结果对防治高温低氧地下煤火现象,以及煤矿火灾有指导作用。

中低温煤焦油沥青的分离及基础物性研究

中低温煤焦油沥青由于含有较多的脂肪族烃类物质而导致其在深加工过程中的反应活性不易控制,对中低温煤焦油沥青的分离及基础物性研究可为其高附加值利用提供一定的理论支撑。以中低温煤焦油沥青为原料,将由洗油、煤油和蒽油组成的混合溶剂油作为萃取剂,采用混合溶剂-重力沉降法对中低温煤沥青进行分离,分别得到轻相、重相中低温煤焦油沥青各4种,并利用核磁共振(1 H-NMR)、红外光谱(FTIR)和热重分析(TGA)等技术对分离得到的8种中低温煤焦油沥青的基础物性进行研究。研究结果表明:轻相中低温煤焦油沥青在同种分离条件下的支链化指数均高于重相中低温煤焦油沥青,说明轻相沥青中的支链数量及长度明显低于重相中低温煤焦油沥青;重相中低温煤焦油沥青的软化点、结焦值以及C/H等均高于轻相中低温煤焦油沥青,且重相中低温煤焦油沥青的芳香性要高于轻相中低温煤焦油沥青,即随着混合溶剂油中蒽油添加量的增加,轻/重相中低温煤焦油沥青的芳香缩合度(f_(a))略有增加,但软化点、结焦值明显降低;随着蒽油含量的增加,轻/重相沥青的最大失重速率逐渐减少,通过控制混合溶剂中蒽油的含量可有效调控轻/重相中低温煤焦油沥青的热反应活性。

Cr含量对耐大气腐蚀钢耐大气腐蚀性能的影响

每年因金属腐蚀导致的经济损失占很大比例,如果在金属中加入某些少量的合金元素,那么合金的耐腐蚀性就有可能大大提高,Cr就是一种能提高合金耐腐蚀性能的合金元素。文章采用加速腐蚀实验方法研究了Cr对耐大气腐蚀钢耐大气腐蚀性能的影响。结果表明,在含有Cr、Ni、Cu合金元素的耐大气腐蚀钢中,随着Cr含量的增加,钢的耐大气腐蚀性能有效提高,当0<Cr≤3%时,Cr改善耐大气腐蚀性能效果明显;当3%<Cr≤9%时,Cr改善耐大气腐蚀性能效果趋于稳定。