煤自燃气体产物与微观基团关联性分析

为了探究煤自燃过程中气体产物变化规律和微观基团分布特征之间的相关性,通过程序升温实验和傅里叶红外光谱实验,分析了不同变质程度煤样升温过程中气体产物的变化特征,测试了不同官能团的含量,研究了气体产物与微观基团之间的关联性。结果表明:随着变质程度的加深,芳香烃类含量增加,含氧官能团含量减少,特征温度增大,CO、CO_(2)、C_(2)H_(4)和C_(2)H_(6)等气体产物的浓度减小,煤自燃危险性减小。-COOH、-C=O和-OH与气体产物浓度呈现最大的正相关性,取代苯、-C=C-和-CH与气体产物浓度呈现最大的负相关性。研究结果对煤自燃宏微观参数关联性的进一步解释有一定积极作用。

煤自燃过程中气体产物特性及预测指标气体选择实验研究

采集大海则煤矿20101工作面煤样,分别在氧浓度为20.96%、18%、12%、7%、5%、3%的条件下开展了程序升温实验,研究煤自燃过程中气体产物特性,获得了不同氧浓度下煤自燃生成的气体产物类别及浓度变化规律,分析了不同氧浓度下O_(2)、CO、CO_(2)、CH_(4)、C_(2)H_(6)、C_(3)H_(8)、C_(2)H_(4)、链烷比、烷烯比随温度变化的规律,在此基础上对大海则20101工作面煤自燃预测预报的指标气体进行了优选。研究结果为大海则煤矿煤自燃预测预报提供了依据。

高压电缆缓冲层烧蚀过程中电流密度与气体产物浓度的关联性研究

高压电缆缓冲层在烧蚀过程中会生成气体产物,然而目前对于烧蚀过程中气体产物浓度与缓冲层导电性能的关联性尚不明确。为此本文开展了电缆缓冲层烧蚀模拟实验,研究缓冲层烧蚀过程中电流密度与气体产物浓度的演变规律。结果表明:在干燥与潮湿条件下,缓冲层的电流密度均随烧蚀时间延长呈现出双指数函数衰减的规律,且电流密度衰减速率随烧蚀时间增加呈先快速降低后基本不变的趋势,仅潮湿试样在烧蚀初期电流密度出现峰值。气相色谱测试结果表明,潮湿条件下缓冲层在烧蚀过程中的气体产物包括CO_(2)、H_(2)、CO、CH_(4)、C_(2)H_(4)、C_(2)H_(6)、C_(2)H_(2)共7种。在干燥与潮湿条件下,缓冲层烧蚀的气体产物浓度均随烧蚀时间延长先迅速增大后趋于稳定,气体浓度增长时间与电流密度下降时间一致,二者随烧蚀时间的变化规律密切相关。分析认为,烧蚀过程中缓冲层电流密度的衰减速率与气体产物的生成速率具有关联性,烧蚀气体产物浓度的变化反映了缓冲层烧蚀破坏的严重程度。

基于程序升温的煤耗氧速率与气体产物排放的相关性研究

采用程序升温实验系统,在通入流量为100 mL/min干空气的条件下将煤样加热至200℃,通过气相色谱仪对气体产物进行连续测量,得出CO,CO_(2),CH_(4),C_(2)H_(4)浓度随温度升高时的变化趋势.以耗氧速率与气体产物排放速率为基础,对高温氧化阶段耗氧速率与气体产物排放速率之间的关系进行线性拟合,结果表明:煤与氧的反应有利于生成CO_(2)而不是CO,C_(2)H_(4)产生速率与耗氧速率之间相比于CH_(4)存在更好的相关性.

火药燃烧气体产物检测方法研究

通过自行设计的气体收集测量装置与密闭爆发器的联用,建立了火药燃气的定量测试方法,对燃气主要成分氧气、一氧化碳、一氧化氮进行了实时测定。通过标准混气装置和国标气体对测试传感器进行标定,结果相对标准偏差RSD≤0.25%。将方法应用于shuangfang-3、ETPE、ZXR等系列配方燃气测试,获得满意结果。

煤直接液化残渣热解过程气体产物的析出

采用热重-红外联用（TG-FTIR）技术研究了煤直接液化残渣（DCLR）的热解特性,重点对其热解过程气体的析出规律进行了分析讨论。研究表明,液化残渣热失重分为三个阶段,在405.10℃以前为残渣热解第一阶段;405.10～523.83℃主要为高沸点油和沥青质等的大量热分解阶段,当温度达到478.45℃时,失重速率达到最大值,此时失重量约占总失重的40.27%;523.83℃以后残渣的失重曲线较为平缓,失重量约占总失重的50.55%,主要由产物的二次分解和矿物质的热分解所造成。热解过程气体产物的析出也分为三个阶段,第一阶段主要释放的是H2O和CO2,第二阶段中析出的主要为CO2,CH4,CO、H2O和少量SO2,同时在458.4～791.9℃范围内伴随着焦油的大量析出,第三阶段主要是CO2,CO和H2O的析出。CO2的释放主要归功于含氧杂环或O—C=O等含氧基团的断裂,而CO的释放主要由醚键以及含氧杂环热分解造成,脂肪烃的热分解是CH4释放的主要原因。

金属催化剂对褐煤热解气体产物析出影响的实验研究

利用固定床反应器研究了褐煤和添加碱金属K、碱土金属Ca、和过渡金属Ni和Fe后的煤样热解时气体产物随温度的变化。实验结果表明,在热解的起始阶段,CO_2最先析出,随着温度的升高,CO_2的浓度逐渐下降。H_2的浓度随温度的升高逐渐增大,到1173 K时,H_2的体积分数达80%。CH_4的浓度随温度的升高先增大后降低,在某一温度值达到最大值,峰值对应的温度与催化剂种类有关。CO的浓度的变化曲线与催化剂的种类密切相关。碱金属、碱土金属和过渡金属催化剂的添加,改变了煤热解时气体产物的析出过程。原煤及其热解后的焦,以及添加不同金属催化剂的煤和其煤焦均具有不规则的粗糙表面和直的管壁状结构两种表面形态,这两种表面形态与煤中含有的惰性组和镜质组两种显微组织有关。

油菜秸秆燃烧特性及其主要气体产物表征分析

以油菜秸秆为研究对象,基于同步热分析、红外和质谱(TG/DSC-FTIR-MS)联用技术,系统研究了恒定升温速率下不同气流速率和样品粒径油菜秸秆的动态燃烧特性,并对其主要气体产物进行了定性和定量表征分析。研究结果表明:油菜秸秆在设定的不同因素水平条件下燃烧特性无显著差异,在燃烧阶段均析出较大量气体,主要包括大量的CO2以及少量NOx、SO2、HCl等气体,产生量依次递减,且气体随时间释放特性与热失重速率特性具有一致的对应关系。基于TG/DSC-FTIR-MS联用技术定量模拟研究油菜秸秆动态燃烧特性和气体排放特性,可为油菜秸秆环境友好型高效能源化利用提供方法学和基础数据支撑。

热重红外联用多组分混合气体产物定量分析

为了定量分析热反应过程中连续或彼此重叠产生的多组分混合气体产物,提出依据气体混合物的红外吸收特征谱带强度时间分布确定热重-红外联用中多组分气体产物逸出体积流量的定量计算方法.以氧气气氛中炭黑固体样品反应生成二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫等气体的热重-红外联用实验为例,重点讨论载气流速的选择对多组分气体产物定量结果的影响.计算结果表明,在适当的载气流速下,可忽略反应气体的消耗以及微量气体产物的析出对多组分气体产物逸出体积流量定量计算的影响.当热反应过程中逸出的混合气体存在弱吸收红外、甚至不吸收红外的气体时,可采取近似定量方法实现多组分气体产物逸出体积流量快速定量表征.

低变质煤热解气体产物的析出特性

通过改变热解终温,分析气体产物成分与固体产物官能团变化关系,探究低变质煤热解过程中气体产物的析出特性。结果表明:气体产物CO在低温区主要是由于羧基、醛或酮类结构中的弱键断裂分解和小部分醚键、含氧杂环发生裂解产生的。CO2主要是醌、醛或酮类结构和醚键结构发生裂解,以及焦油中含氧杂环或羰基官能团的断裂产生的。CH4是由弱甲基键的断裂以及甲氧基、侧链甲基和焦油中烷烃类物质的裂解形成,固态产物与氢气发生二次反应也会产生甲烷。H2是由极少部分游离氢自由基组合以及固态产物结构芳构化和气体分子间的聚合反应或小分子裂解产生。气体产物析出主要分四个阶段:第一阶段,煤表面吸附物质释放以及一些不稳定弱键开始断裂;第二阶段,热解程度增强,各个官能团裂解反应更为剧烈,自由基碎片大量增加;第三阶段主要是焦油发生二次裂解;第四阶段为固态产物芳构化脱氢。

有烧蚀气体产物影响的化学非平衡粘性流数值计算研究

本文是针对高超声速绕流钝锥体再入飞行器，研究有烧蚀气体产物影响的化学非平衡反应粘性流ＮＳ方程数值计算方法。通过带有化学源项的ＮＳ方程对流动作数值模拟，总的连续方程由单个组元守恒方程组代替。对１３个化学组元，２６个气相化学反应，以及２个气相－固相化学反应，研究烧烛碳－空气的化学反应系统，并与纯空气化学反应系统的计算结果进行比较。利用二阶迎风ＴＶＤ差分格式和激波捕捉法。

点火方式对甲烷爆炸生成气体产物的影响研究

采用自主研发的采空区自燃诱发瓦斯爆炸系统,实验研究电火花和高温源2种点火方式引爆CH4的气体产物变化规律。结果表明:2种点火方式引爆CH4后,生成的碳氧化合物规律基本一致;低体积分数爆炸几乎不生成CO;CH4体积分数大于9.5%时,随CH4体积分数增大,CO的体积分数随之增加;CO2的体积分数随CH4体积分数先增大后减小,在CH4体积分数为9.5%时CO2生成量的最大;电火花引爆CH4生成CO的量高于高温源引爆;高温源引爆CH4生成CO2的量高于电火花引爆;电火花点火方式在CH4体积分数>9.5%时,CO的生成较高温源点火方式有着更为敏感的表现。引爆CH4体积分数较高(11.5%以上)的CH4后会生成C2H6、C2H4和C2H2等C2类烃气。

煤低温氧化过程气体产物变化规律研究

利用自制煤氧化装置,对褐煤、烟煤和无烟煤进行低温氧化实验,结果表明,不同煤样,低温氧化产生的气体及温度不同,气体的生成量与氧化温度呈指数关系,其相关性很好;揭示了煤的低温氧化过程气体浓度与温度变化特征,提出多标志气体进行煤自燃早期预测预报。

煤与木屑共液化气体产物分析

采用500 mL带搅拌的高压反应釜,考察了煤与木屑共液化反应,分析了气体产物分布及变化规律。实验结果表明:木屑单独液化气体产率远远高于胜利褐煤单独液化气体产率;木屑的加入降低了共液化气体总产率,尤其对液化气体中CH4,C2H6含量影响比较显著,对CO和CO2含量的降低影响不明显;在煤与木屑共液化过程中,总气体产率、C1～C4烃类气体及CO+CO2非烃类气体基本均随着温度的升高逐渐增加,尤其在360～420℃增加幅度较大;液化气体产物组成以C1～C4烃类气体为主,且以CH4含量最高,高低次序为CH4>C2H6>C3H8>C4H10,另外还有少量C2H4,非烃类气体主要是CO和CO2。

含油污泥混煤热解动力学及气体产物分析

采用热重分析法在不同掺混比例、不同升温速率和不同掺混煤种下对含油污泥混煤进行热解实验研究,并通过气相色谱仪分析热解产生的气体产物.结果表明,含油污泥混煤的热解失重过程可以分为水分及吸附气的挥发、轻烃的析出、重烃的裂解和煤小分子链脱除、重烃的二次裂解和煤大分子链脱除、半焦的缩聚反应以及无机矿物质的分解5个阶段.进行热解动力学分析,采用Coats-Redfern积分方法求解含油污泥混煤的热解动力学参数,并得到了掺混比例、升温速率、煤种对动力学参数的影响规律.利用气相色谱仪检测生成的气体产物有H2,N2,CO2,CO,CH4,C2H6,C2H4,C3H8和C3H6等,并分析了主要气体产物H2,N2,CO2和CH4的生成规律.

气相色谱法测定催化裂化气体产物

利用GC -1 1 0 2、GC -40 0 1和GC -2 3 0 5色谱仪对重油催化裂化的气体产物进行了分析。在改进原分析方法的基础上 ,建立了优化的分析和计算方法。对裂化气进行分析 ,找到了最优升温程序 :5 0℃保留 3 6min ,再以 1 0℃ /min升到 1 0 0℃保留 3 0min。使其中最难分离的异戊烷和顺丁烯的分离度达到了 0 965。对烟气和二氧化碳分析利用 40～ 60目硅胶作为固定相 ,氧气和氮气的分析利用 40～ 60目 5A分子筛作为固定相。使二氧化碳和空气、二氧化碳和杂质、氧气和氮气的分离度分别达到了 2 3 7,1 5 9和1 1 1。对两次平行样的误差分析表明 :其标准偏差介于 0 0 0 3 0～ 0 41 3 4之间。

煤的分子结构与煤氧化自燃的气体产物

煤的变质程度、分子结构、煤岩成分不同，自燃倾向有很大差异．煤氧化自热温升大体分３个阶段，每个阶段都有相应的气体产物发生．由检测到某种气体产物，可推断煤氧化自热温度范围，提前预报煤自燃状况，及时采取措施，防止煤自然发火．

烟花爆竹用有色火焰药剂燃放有害气体产物研究

文章通过最小自由能法理论计算和模拟实验研究,选取典型烟花爆竹产品中较为常用的红、绿、蓝、黄焰色药剂为研究对象,对烟花爆竹用有色火焰药剂燃放时的有害气体产物开展了研究。结果表明:有色火焰药剂燃放产物中的有害气体产物主要为CO,有色火焰药剂配方的负氧平衡是其燃放产物中有CO生成的主要原因,提高配方氧平衡可减少CO的生成。

三种铀靶中裂变气体产物氪、氙的释放

选用溶液蒸干靶、粉状靶和块状靶等三种铀靶作为研究对象,初步研究了三种靶中气体裂变产物氪、氙的释放率。在西安脉冲堆辐照三种铀靶后,分别在常压循环和吸附真空两种释放模式下释放裂变气体产物氪、氙。采用间接法测定各气体产物的释放率。由固体裂变产物得到的总裂变数计算各气体裂变产物的总核数,由释放的气体裂变产物实测释放的产物总核数,以上两值之比表征释放率。结果表明:气体裂变产物释放率在三种铀靶中差异较大,在块状靶中最低,说明氪、氙的释放率与靶件的化学形态密切相关,氪、氙产物独立产额的大小也是决定释放率的重要因素。

火药燃烧气体产物的TiO_2光催化降解研究

探讨了TiO2紫外光催化法降解火药燃烧气体产物的可行性,确定其降解的最佳条件。采用高效液相色谱法和离子色谱法,测定在4种条件下,降解前后火药燃烧气体有机、无机产物的变化。TiO2紫外光催化对火药燃烧的气体产物有降解效果。有机气体产物在无氧体系有TiO2紫外光催化时,降解效果最好,降解率达85.7%;该火药燃烧生成了含有氟、氯、氮和硫元素的无机气体产物。无机气体产物在有氧体系有TiO2紫外光催化时,削减效果最好,削减率可达49.40%。分析结果为火药燃烧气体产物的降解提供了参考。