狭长通道内侧壁限制对双火源火焰形态影响试验研究

狭长通道内贴壁双火源火灾的燃烧特性与开放空间及非贴壁场景有显著不同。针对两种典型的火灾场景(中间火和贴壁火),考虑热释放速率和火源分离距离的影响,开展了一系列缩尺寸火灾试验,研究侧壁限制对狭长通道内双火源火焰形态的影响。结果表明:在相同热释放速率及量纲一火源分离距离S/D的条件下,贴壁火相较中间火更容易发生火焰融合现象;引入火焰融合概率表征火焰的融合状态,提出了贴壁火火焰融合概率分段预测模型,得到了贴壁火火焰完全融合和间歇性融合的临界判据,二者均比中间火的大;对于给定的热释放速率和量纲一火源分离距离,贴壁火的火焰长度明显比中间火的长。考虑火焰非撞击顶棚的火灾场景,对文献提出的中间火量纲一火焰长度预测模型进行了修正,并以双火源的空气卷吸周长作为特征长度,提出了狭长通道内贴壁火的量纲一火焰长度预测模型。

飞蛾扑火优化的尺度比例感知空间长期跟踪器

针对无人机长期跟踪过程中尺度变换导致目标丢失和跟踪精度低的问题,提出了一种基于飞蛾扑火优化(moth-flame optimization,MFO)的尺度比例感知空间长期跟踪器。首先,设计了高斯初始化以代替飞蛾扑火优化算法的随机初始化策略,降低优化算法在跟踪过程中的计算复杂度,减少算力浪费;其次,结合快速梯度直方图特征,构建了改进的飞蛾扑火优化跟踪器;然后,为了解决无人机航拍长期跟踪中目标尺度变化的问题,设计了一种自适应尺度变换的判别尺度空间跟踪(discriminative scale space tracking,DSST)算法,进一步提出了一种尺度比例感知空间跟踪器,解决了尺度滤波器中因长宽比固定而导致的跟踪漂移;同时,分析了滤波器响应峰值在各背景下的变化情况,提出了一种能反映环境变化下跟踪置信度的指标,并通过置信度将MFO优化跟踪框架与尺度比例感知空间跟踪器相结合,解决了尺度变化与长期跟踪目标丢失的问题;最后,在无人机长期跟踪数据集上开展了性能验证。结果表明:提出的算法可有效防止漂移现象的发生,提升跟踪效率;与目前跟踪领域中12种同类文献算法进行对比可知,提出的算法精度较高,满足实时性,能够有效解决无人机长期跟踪下的尺度变化及目标丢失等问题。

长焰煤气水相渗特征实验研究

长焰煤内部蕴藏大量煤层气,随着开采深度的不断增加,需要对煤储层中煤层气与地下水之间的复杂渗流特性进行探索,以降低煤层气开采难度、提高煤层气开采效率。以内蒙古鄂尔多斯准格尔旗魏家峁矿区长焰煤为实验对象,采用TCXS-Ⅱ型煤岩气水相对渗透率测定仪进行长焰煤气水相渗实验,利用非稳态法得到不同有效应力、孔隙压力和温度作用下长焰煤在气驱水过程中的气水相渗特征,结果表明:(1)当有效应力由3.7 MPa增大至7.7 MPa时,气相相对渗透率上升幅度减小,而水相相对渗透率下降幅度略有增加;有效应力的增大会对流体的渗透能力产生抑制作用,且对水相渗流的抑制作用大于气相渗流;残余水饱和度随着有效应力的增大而增大。(2)当孔隙压力由2 MPa增大至6 MPa时,水相相对渗透率曲线下降幅度变缓,气相相对渗透率曲线上升幅度更加明显,气水共渗范围变宽,等渗点饱和度增大,残余水饱和度减小。(3)当温度由20℃升高至80℃时,气相相对渗透率增长幅度及水相相对渗透率下降幅度均逐渐变大,气水共渗范围变宽,残余水饱和度呈下降趋势,气相渗流量呈增长趋势。该研究结果可为长焰煤储层水力压裂和注热开采等煤层气开采技术研究提供理论依据和实验参考。

药剂协同强化不连沟煤泥浮选试验研究

不连沟煤泥为长焰煤,其灰分高、微细粒含量及高密度物含量均高,浮选分离难度大。为实现不连沟煤泥的有效分选,分别以十二烷(非极性药剂)、苯甲酸戊酯(酯类极性药剂)和双十二烷基二甲基溴化铵(DDAB,阳离子型Gemini表面活性剂)为捕收剂,探究了不同种类的药剂及复配药剂对不连沟煤泥的分选效果。通过接触角、FT-IR红外光谱、Zeta电位测定和量子化学计算分析了药剂作用机理。试验结果表明,单独以上述药剂为捕收剂时,十二烷捕收效果差,高药剂用量下苯甲酸戊酯展现出较好的捕收能力和选择性,DDAB捕收能力较好,但选择性差。以DDAB为基础分别与十二烷和苯甲酸戊酯复配使用,发现复配药剂作用下不连沟煤泥浮选效果得到有效改善,其中,DDAB与苯甲酸戊酯复配时,添加2%的DDAB获得的精煤可燃体回收率达到83.63%,有效改善了不连沟煤泥的浮选效果。通过药剂作用机理发现,DDAB首先通过静电作用吸附在煤泥表面,在增强煤泥表面疏水性的同时对煤泥表面亲水位点起到掩蔽作用,强化了后续药剂在煤表面的吸附能力,即对亲水性煤泥表面起到活化作用。

麻地梁煤矿首采综放面收作期间防灭火技术研究

麻地梁煤矿507首采面是采用放顶方法开采埋藏浅特厚的长焰煤,漏风严重,丢煤多,尤其在工作面收作期间未进行放顶,采空区遗煤量更大。另外,工作面未采阶段推进速度慢,遗煤氧化时间长,极易引起采空区煤自然发火。针对以上情况,采取注氮降氧、高位钻孔注浆和注高固水材料覆盖隔氧、堵漏控风等的综合防灭火措施,保证了该工作面支架的安全撤出,为类似回采条件的工作面收作期间的防灭火提供参考。

长大隧道沥青路面铺装中温拌阻燃技术对施工环境的影响

以长大隧道为研究对象,分别测试热拌工艺和温拌阻燃工艺条件下隧道中部挥发性有机化合物(VOC)体积分数、CO体积分数和照度在施工区域的变化情况,由此分析评价温拌阻燃工艺对长大隧道沥青路面施工环境的影响。结果表明:长大隧道铺装采用热拌工艺时,整个作业区域内的沥青烟质量浓度数值均偏高,且部分区域超出了阈值,照度均在人行照度标准之下;而采用温拌阻燃工艺时,施工区域沥青烟质量浓度降低显著,其中VOC体积分数降低26.8%,CO体积分数降低21.9%,施工区域照度提高103.2%,施工环境得到显著提升;良好的隧道铺装施工环境不仅有利于施工人员的身心健康,而且有助于提高隧道铺装施工质量。

长焰煤与糠醛渣共热解动力学、热力学及快速热解产物特性

对糠醛渣和低阶长焰煤共热解特性进行系统性研究,通过采用热重分析仪(TG)、红外快速热解反应器考察升温速率对等比例混合的长焰煤和糠醛渣共热解产物分布的影响以及二者之间的协同效应。TG结果表明在300~600℃的热解区间内糠醛渣中纤维素与长焰煤热解产生的含碳有机组分发生交互作用。Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)和Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法计算的活化能分别在69.80~256.04 kJ/mol和71.24~253.43 kJ/mol之间;在升温速率20、30和40℃/min时,平均指前因子分别为2.55×10^(11)/s(KAS)和4.22×10^(11)/s(FWO)。糠醛渣和长焰煤红外快速共热解实验结果表明:当升温速率从10℃/s提高到30℃/s时,焦油产率先从8.67%增加到9.24%,随后又降低到8.30%,水产率从15.92%降低到14.73%又增到15.26%,气体产率从25.12%增加到26.66%而半焦从50.29%下降到49.78%。模拟蒸馏结果也表明焦油成分中轻质组分含量约为70%,重质组分相对较少,表明红外快速加热下糠醛渣与长焰煤的共热解有助于焦油提质,产生正协同作用。

平山湖矿区煤炭洁净等级划分及清洁利用方向

为查明平山湖矿区煤炭清洁利用途径,对平山湖矿区主要可采煤层煤3-3层的煤层分布规律、煤炭工艺性能进行分析,采用化验测试等手段对该区煤岩煤质进行系统分析,认为本区煤炭属于低至中灰、高挥发分、低硫、中发热量长焰煤,是较好的动力煤和民用燃料。依据煤炭资源洁净等级体系划分,本区煤3-3原煤洁净等级Ⅲ级,为较好洁净煤,浮煤洁净等级Ⅱ级,为好洁净煤,洁净程度较高。通过煤炭气化、液化、中低温热解评价体系评价,认为本区煤3-3层清洁利用方向总体上适用于气流床气化用煤和低温热解用煤,并不适合固定床气化煤和液化用煤。

基于IMFO-LSTM模型的光伏功率预测研究

随着光伏发电大容量接入电网,为降低光伏发电输出的随机性,提出一种基于改进飞蛾优化(improved moth-flame optimization,IMFO)的长短期记忆网络(long short-term memory,LSTM)进行光伏发电功率预测。首先,通过数据预处理,进行灰色关联度分析,减少输入变量维数,再根据选取的输入变量,通过灰色关联度分析法,进行相似日样本选取;其次,为提高飞蛾算法的性能,对其位置更新公式进行改进;接着,根据IMFO-LSTM的网络层数和学习率,提高其预测精度,降低随机性;最后,基于预处理好的相似日样本,采用优化后的LSTM进行预测。仿真结果表明:该模型的预测精度得到一定提升,满足实际工程要求。

狭长通道内部丙烷气体爆炸冲击实验与模拟分析

为探究石化企业污水系统等狭长通道抗爆炸冲击特性,采用10 m×1.5 m×1.5 m(长×宽×高)全尺寸模型,对通道内丙烷气体泄漏燃爆压力、泄放火焰尺寸等冲击特性进行实验和模拟研究。研究结果表明:在长径比L/D为6的大长径比通道内,气体燃爆超压呈现出多波峰形态,其中P 2波峰占超压波动的主导地位,尾端全开口泄放腔内最大超压达到97 kPa,高于L/D在1~5范围内的已有文献报道;通道内爆炸超压峰值和泄放火焰尺寸等冲击特性受泄放开口率、燃料体积分数等因素影响,超压峰值随泄放口开度增加呈指数降低、随初始燃料配比浓度增加呈先减小后增加的抛物线趋势变化,泄放火焰最大长度高于标准NFPA 68—2018计算结果。本文构建的数值模型结果与实验吻合较好,研究结果可为相关石化企业狭长通道内油气爆炸后果评估及防火设计等提供一定参考。

圆管内正丁醇火焰传播行为研究

本文通过自行设计的可存储燃料的高透石英玻璃管道模拟狭长受限空间,以正丁醇为燃料通过控制不同的封堵率研究受限空间液体火蔓延行为.研究表明,狭长管道内的火蔓延行为与开放空间火蔓延存在显著差异,对长100 cm、内径10 cm的管道表现为:火焰蔓延到右端、火焰蔓延到右端并发生火焰穿梭,火焰无法蔓延至另一端.管道内火焰分离,中间没有连续稳定燃烧区域.当封堵率超过63%时,火焰无法蔓延至另一端;管道内火焰分离位置随着封堵率增加而减小.

长焰煤配煤炼焦在平遥煤化的研究与应用

长焰煤具有高挥发分、低灰、低硫的特点,在配煤炼焦中适当引入可以降低配煤成本。本文通过40 kg小焦炉试验和大焦炉工业生产数据研究表明,在保证焦炭质量合格的情况下,优化配煤结构,加大长焰煤配比,可以大幅度降低配煤成本,实现效益的最大化。

浸水过程对长焰煤自燃特性的影响

为揭示长期浸水长焰煤的自燃特性及影响机制,实验研究了长焰煤原始煤样和长期浸水风干煤样的低温氧化特性,分析了长期浸水对煤微观结构、氧化升温过程及活化能等方面的影响规律。研究结果表明:长期被水浸泡煤样的表面孔隙结构更发达,平均孔径、介孔孔容和微孔孔容都有不同程度的增大;同时,浸水煤样表面的部分有机物和无机物会溶解在水中,煤中自由基浓度增加,基团分布与原煤相比存在明显变化;与原煤样相比,经过90,180 d浸水过程后的煤体,低温氧化过程的气体产生量和产生速率更高,交叉点温度由原煤的160.9℃降低至157,151.5℃,活化能分别降低了3.84,4.18 k J/mol,表现出更高的自燃倾向性。研究结果可为西部浅埋藏近距离煤层群开采上覆采空区长期浸水煤的自燃防治提供借鉴。

东胜长焰煤热解含氧官能团结构演化的^(13)C-NMR和FT-IR分析

以东胜煤田色拉一号井田2号煤层长焰煤为研究对象,利用浮沉离心法富集其镜质组。基于工业分析、元素分析、13C-NMR、FT-IR、谱图分峰拟合技术和化学分析测试,求取镜煤及一系列热解煤含氧官能团结构与含量参数,从不同角度研究了含氧官能团的分布规律与演化特点。镜煤中羧基、羰基含量分别为8.91~10.90 mol/kg、1.61~1.79 mol/kg,随热解温度升高羧基显著减少。热解作用促使以端基形式连接在脂肪链或脂肪环结构氧上的甲基和亚甲基首先脱去,且在温度高于350℃后基本稳定。氧在热解过程赋存状态的变化是芳香体系与脂肪体系相互竞争的结果,510℃热解煤中芳香类氧和脂肪类氧的含量分别为7.49、3.45 mol/kg。羟基的演化过程与热解过程中氧的赋存状态密切相关。随着热解过程的进行,在热解温度低于440℃时,各种羟基含量均减少,热解过程对于大分子网络的破坏干扰了各种氢键作用,而羟基π作用则暂时增强,至510℃时各种氢键含量均降为最低。东胜长焰煤中含氧官能团化学活性顺序为:[COOH]>[R-O]>[Ar-O-Ar,Ar-O-C,C-O-C]>[C=O]。镜煤非活性醚键含量为0.68 mol/kg,活性醚键为0.48 mol/kg,主要为非活性醚键。

内热式滚动床对神木长焰煤热解提油性能的研究

研究了神木长焰煤在内热式滚动床内的热解性能。实验表明,滚动床内的轴向温度分布有利于低阶煤的热解提油。在加热燃气低热值为17 890 kJ/m3,热解温度为650℃时,原料煤的热解焦油产率达到8.52%,为葛金焦油产率的75.59%。随热解温度的增加,焦油中脂肪族和芳香族含量有所提高,而极性化合物含量有所降低。在热解温度650℃时,脂肪族和芳香族含量分别为22.6%和39.5%,极性物含量为32.7%。

神华长焰煤大分子结构特征的研究

利用ASE 350型超声快速溶剂抽提仪,在高温高压下对神华长焰煤(SH)进行二硫化碳/N-甲基吡咯烷酮(CS2/NMP)混合溶剂抽提,抽提率约为25%(质量分数)。将得到的抽提残渣(SHC)进行钌离子催化氧化(RICO)降解反应,并对产物进行了离子色谱(IC)检测和以四甲基氢氧化铵(TMAH,25%甲醇溶液)为衍生化试剂的热辅助-在线甲酯化后的气质联用仪(GC-MS)检测分析。结果表明,神华长焰煤大分子结构中含有C2～28烷基侧链,C2～22的连接芳环的烷基桥链,有相对较多的醚键链接的芳环结构存在,芳环缩合程度相对较低(主要以含有2～4个苯环的共轭结构为主),有较多的醚键链接的芳环结构及羟基(-OH)、羰基(=C=O)和甲氧基(-OCH3)等形式含氧基团以及含硫和氮等杂原子化合物的存在。

潮水盆地红沙岗地区低煤阶煤层气勘探前景

潮水盆地位于河西走廊东段北侧,地跨甘肃、内蒙古两省区,蕴藏一定的煤炭和油气资源,红沙岗地区是其中重要的煤炭富集区,煤炭资源量约12×108t。为弄清楚该区的煤层气勘探前景,详细研究了其煤层气地质条件。结果认为:该区煤层以低煤阶长焰煤为主,厚3～35m,分布稳定,顶部煤层直接盖层为油页岩,煤层气保存条件较好,具有一定的煤层气勘探潜力;但部分地区煤层含气量低,关键原因在于煤层缺少后期生物气的补充。进而指出了该区煤层气勘探的方向:古地温异常、煤阶较高、保存条件较好的地区是该区的煤层气富集区;其中红沙岗北部具有缺氧、低矿化度和低温环境,大量微生物细菌可能存活,并代谢甲烷、正烷烃和其他有机物,煤层的含气量能得到补充,具有较大的勘探价值。

热解条件对气化水焦浆用半焦性质的影响

选用双鸭山东荣长焰煤为样品,利用马弗炉进行了中低温热解试验,考察了热解温度、升温速度和保温时间等对半焦的产率、组成和发热量的影响,并以水焦浆气化对原料的要求为导向,研究热解温度对半焦气化反应活性和可磨性的影响。研究结果表明在热解工艺条件中,热解温度对半焦的产率、组成和发热量的影响最大,随着热解温度的提高,热解半焦产率和气化反应活性均降低,半焦灰分升高。热解温度在400～700℃下所制半焦的内在水分、发热量和可磨性均满足水焦浆气化的基本要求,且当热解温度在400～450℃时,所得半焦的哈氏可磨度更高,预测的成浆性也更好,综合分析可确定,热解温度控制在400～450℃之间制备的长焰煤半焦适用于水焦浆气化。

基于GMM和GA-LSTM的稀土熔盐电解过程原料含量状态识别模型

在高温高风险的稀土熔盐电解工艺中,为了实现稀土熔盐电解过程原料含量状态的智能识别,提出了一种基于混合高斯背景建模(GMM)和遗传算法优化的长短期记忆神经网络(GA-LSTM)的分类模型。模型通过GMM算法、R通道自适应滤波和中值滤波准确提取图像的火焰前景和特征,以量化熔盐电解反应的剧烈程度,进而判断稀土熔盐电解处于原料含量过多或含量正常状态;然后利用GA-LSTM神经网络建立熔盐表面火焰特征和稀土熔盐电解过程原料含量状态的非线性映射关系。结果表明:模型的识别精度高达99.79%,具有较好的泛化性,为实现稀土熔盐电解工艺自动化提供了一定的参考价值。

蔚州长焰煤低温热解实验研究

反应温度、时间是影响低阶煤低温热解半焦特性的2个关键因素,由于不同煤种低温热解的化学反应不同,2者对不同煤种热解半焦特性的影响规律不同。对蔚州长焰煤进行了低温热解实验,研究了反应温度及反应时间对热解半焦性质的影响规律。结果表明,反应温度及反应时间对C、H、O、S元素的富集以及半焦的回吸特性、发热量有着不同的影响方式,热解温度为550℃、反应时间为10~20 min时,热解所得半焦满足高炉喷吹半焦S-2、V-3等级指标。