Removal of Nitrogen Dioxide and Sulfur Dioxide from Air Streams by Absorption in Urea Solution

The study focuses on the absorption rates of NO2, SO2 and a mixture of these two acid gases into urea solution in packed bed column. The absorption rate was studied as a function of absorbent temperature, urea concentration and acid gas concentration. The influence of liquid temperature between 10 - 40?C, urea concentration between 0.1 - 0.5 M and acid gas concentration NO2 between 100 - 1000 ppm (191 - 1910 mg/m3), SO2 between 500 - 2500 ppm (1310 - 6530 mg/m3) were investigated. The mass gas flow rate of 20.646 (kg/m2.min) at 25?C and the absorption rate were determined by measuring the NO2 and SO2 concentrations in the inlet and outlet streams of the absorptioncolumn. The absorption rate of SO2 increases with the decrease of temperature of absorbent (urea solution) and with the increase of the urea concentration. The presence of NO2 in the effluent gas stream lowers the absorption rate of SO2 in urea solution due to the fast reaction of NO2 with urea as compared with SO2. The absorption rate of NO2 decreases as the urea concentration exceeds 0.4 mol/l and for NO2 gas concentration of 100 ppm due to the decrease the diffusivity of the gas. The experimental data were analyzed using dimensionless analysis to find the correlation of mass transfer coefficient in the packed column Sh (H / dp)1.2 = 4.19*10–2 *(G' dp / μg)0.87 (μg / ρg DAB)0.60 The results confirmed the hypothesis that the absorption is accompanied with chemical reaction. Also it is found the increasing the temperature of absorbent solution the absorption rate of two gases is decreases. The mass transfer coefficient models are in good agreements with the Kramer’s equation.

松软薄煤层条带消突下斜定向钻孔成孔护孔技术研究与应用

针对松软薄煤层煤巷条带消突长距离下斜钻孔,存在成孔难、易钻遇煤层顶底板、积水堵塞瓦斯抽采通道的难题,提出了氮气排渣下斜定向钻进成孔与护孔技术,采用高压氮气排渣、大功率气动螺杆钻具定向、“波浪式”轨迹控制和三层管护孔排水技术,在河南省平煤股份一矿开展现场试验,完成8个孔深超300 m下斜定向长钻孔,煤层钻遇率90%以上,全孔段下三层护排水管,平均下入深度302 m,支管平均抽采纯量1.66 m^(3)/min,平均瓦斯浓度17.5%。试验结果表明:该技术可有效解决松软薄煤层下斜钻孔长距离定向成孔、全孔段筛管护孔和排水的技术难题,提高了钻孔成孔深度和煤层钻遇率,实现了下斜孔全孔段护孔和排水,保障了瓦斯抽采效果,为松软薄煤层煤巷条带长距离消突提供技术保障,在类似地层条件具有广泛的应用推广价值。

平行升压防灭火技术在采煤工作面启封及回采中的应用

徐矿集团新疆赛尔能源有限责任公司六矿A_(3)煤层埋藏较浅,A_(3)015综采工作面属易自燃厚煤层工作面,因受采动影响造成地表出现裂隙,形成采空区漏风通道,大量新鲜空气通过地表裂隙迅速涌入采空区,为遗煤提供氧气,工作面回采期间存在采空区遗煤自燃隐患,采取注氮、均压等综合防灭火措施,控制采空区遗煤自燃,达到预期效果。

基于CFD的采空区三维流场分析及注氮参数优化研究

注氮是煤矿采空区发生自然发火征兆时常用的抑制措施,因其效果显著、安全可靠等特点被广泛应用于采空区灭火实践。注氮位置选取、注氮量的多少等直接影响注氮的效果及成本;采用数值模拟及现场实测相结合的方法,对注氮防灭火参数进行优化。以试验工作面为原型建立仿真物理模型,通过现场实测数据验证模型的有效性。在开展数值模拟试验的过程中,通过研究不同注氮位置、不同注氮流量等对采空区“三带”的影响,找到最优注氮参数,并进行了现场实测验证。研究结果表明,注氮口在进风侧距离工作面50 m处、注氮流量1 000 m~3/h时,注氮效果良好且成本最低。

大倾角工作面采空区均压-注氮联合防火数值模拟研究

以峻德煤矿93172大倾角外部漏风工作面为例,研究大倾角外部漏风采空区均压参数合理性以及对注氮防火的影响。采用Fluent数值模拟方法对采空区进行流场分析,充分考虑位压的影响,合理设置工作面和采空区进回风口及漏风口压力边界参数;建立了“L”形大倾角采空区冒落分布模型,进行采空区“恰当均压”,“欠均压”,“过均压”数值模拟,探究不同均压工况的采空区自燃三带分布,同时探讨了采空区均压注氮的合理参数选择。结果表明:“恰当均压”的采空区自然氧化带宽度最短;注氮防火应在“恰当均压”条件下进行,否则将会极大降低采空区惰化效果,徒增注氮量。研究结果对现场科学制定均压-注氮联合防火措施提供理论指导,同时压力边界参数设置方法为大倾角工作面采空区均压-注氮联合防火相关数值模拟研究提供科学参考。

王坪煤矿8306孤岛工作面回风顺槽掘进期间防灭火技术

针对晋能控股煤业集团王坪煤矿小煤柱沿空掘进期间存在采空区遗煤多、小煤柱存在裂隙及采空区漏风等自然发火隐患,提出一系列的防灭火技术方案,包括喷浆、注氮、气体体积分数及气压差监测,并在现场进行了实践应用,取得了良好的防灭火效果,保证了8306孤岛工作面小煤柱沿空巷道的安全掘进,为其他矿井类似情况下的掘进工作面防灭火工作开展提供经验借鉴。

某注氮气井修井溢流事故案例分析

注氮气三次采油已作为油气田增产的重要开发方式,随着注气规模的增加,气窜问题严重,因此在修井作业过程中应重点加强对安全风险的控制。通过对某注氮气井修井过程中发生的溢流事故案例深入分析,明确了修井作业过程中溢流发生原因并提出了相应预防措施,应用后取得了实效,应用结果可为同类作业的风险防控提供借鉴和参考。

台阶型煤体孤岛开采自然发火防治技术应用

金桥煤矿1306工作面四面临空,孤岛布置,分层开采,上分层存在遗留煤柱,形成了特殊的“台阶型”构造。针对1306工作面漏风通道多,自然发火风险较大的实际,分正常回采、回撤2个阶段制定针对性防灭火措施。回采期间采取了沿空喷涂、采空区注氮、停采线及采空区压注凝胶、遗煤喷洒阻化剂等措施,回撤期间重点采取了架后压注凝胶措施。通过对安全监控系统、采空区微漏风监测系统及人工检测数据进行耦合性分析,对1306工作面防灭火效果进行验证,得出1306工作面防灭火措施落实得当,肯定了台阶型煤体孤岛开采自然发火防治技术的成效。该技术能够为后续不规则工作面防灭火工作提供技术支撑,对类似开采条件的矿井有一定的借鉴作用。

大采高综采工作面防灭火技术优化及效果分析

为优化杭来湾煤矿30201工作面防灭火技术,解决上隅角CO超限问题,结合大采高工作面特点分析CO超限原因,利用预埋束管观测和数值模拟相结合的方法判定采空区煤自燃危险区域,提出工作面防灭火技术优化方案,并对优化效果进行研究分析。结果表明,采空区煤自燃危险区域为氧化带范围,回风侧氧化带距工作面14~140 m,进风侧氧化带距工作面280~410 m;工作面防灭火技术优化后,回风侧氧化带距工作面5~85 m,进风侧氧化带距工作面210~285 m,氧化带宽度缩短约60 m,窒息带明显前移,表明防灭火技术优化有效。

矿井采空区注氮防灭火的优化改进及效果分析

为有效防止采空区内遗煤的自燃,实现矿井的安全开采。通过对注氮防灭火技术优化改进,确定注氮量1 900 m~3/h,注氮口位置75 m;注氮管路直径由202 mm降为171 mm;缩短注氮线路及采用非间隔式的注氮工艺。优化后,在持续注氮下,采空区内的氮气浓度逐渐增加、氧气浓度逐渐降低,惰化效果明显;并经现场应用后,进、回风巷CO体积分数先上升后下降,且均小于0.002 4%,达到防灭火效果。

长柱塞短泵筒注采一体化管式泵的优化设计

常规机采井管式泵因其结构特点不适用于注氮气驱油作业,易造成卡泵、套漏,增加修井成本,影响生产时效。通过分析注气腐蚀结垢的机理,并在常规抽油泵的基础上创新的研发出了一种可注气并且能防垢的长柱塞短泵筒注采一体化管式泵,在泵筒上设置注气孔,注气期间下放柱塞露出泵筒上的注气孔,柱塞始终放在泵筒内,使注入的氮气和流体不与柱塞、泵筒直接接触,并且设计的长柱塞、短泵筒结构可避免垢物落入泵筒内,达到防垢的效果。该工艺在塔河油田现场成功试验15井次,平均单井注气量为150×10^(4) m^(3),注气、生产均正常。该工艺结构简单,可同时满足注气和提液需求,具有很高的应用前景。

ZLD-1500型煤矿井下用氮气冷却机组试验研究

主要阐述了ZLD-1500型煤矿井下用氮气冷却机组的低温冷却机组、构成、典型优点及性能参数,并基于矿用制氮装置(氮气流量1500 m^(3)/h、氮气出口压力1.0 MPa)工况下,对煤矿井下用氮气冷却机组的氮气出口压力、氮气出口温度及各项安全保护进行了测试。测试结果表明,机组在氮气流量为1500 m^(3)/h的工况下,氮气出口温度可以达到-30℃,满足现场需求,为采空区自然发火的防治提供了一种行之有效的手段。

西北黄土高原葡萄产区积雨节氮面源污染防控技术

西北黄土高原地表水资源贫乏,制约着葡萄产业的高质量可持续发展,氮肥过度施用,导致农业面源污染风险突出。为此,文章分析了西北黄土高原葡萄产区降雨和施肥的现状,并依据产区氮沉降情况,研发集成了西北黄土高原葡萄产区积雨节氮面源污染防控技术。3年相关数据分析结果表明,该技术3年累计可节水73430m^(3),累计减少尿素施用量130.5~1434.6kg,可显著减少因氮肥过量施用引起的面源污染风险,减少葡萄园生产成本。该技术在节水节氮、农业面源污染防控方面效果明显,可在整个西北黄土高原区推广应用。

白石水库总氮污染负荷分布组成特征分析

文章结合白石水库2011—2020年各形态氮及总氮浓度监测数据,研究分析了入库支流总氮输出浓度特征、水库总氮的变化趋势及其主要来源,结合实际情况提出水源区总氮防控对策。结果表明:近10a白石水库总氮浓度稍有增加,总体处于0.5~1.0mg/L之间;大凌河、牤牛河和凉水河等入库河流总氮浓度略高,其中面源对总氮贡献率约60%,硝态氮为总氮主要成分。

李家窑煤业注氮防灭火系统改造设计

煤矿火灾是矿井的主要灾害之一,其不仅容易造成煤炭资源浪费,还会释放出大量的有害气体,从而造成人员伤亡。根据山西省能源局综合测试中心2019年8月25日出具的鉴定报告,李家窑煤业22#煤层吸氧量为0.66 cm^(3)/g,自燃倾向性等级为Ⅱ级,属于自燃煤层,主要使用注氮作为日常防灭火措施。目前李家窑煤矿采用开放式注氮,注氮方法采用间断性注氮,使用DTJ-600型矿用移动式碳分子筛制氮装置,其额定产氮量为600 m^(3)/h,经计算矿井回采工作面注氮量为825 m^(3)/h,可满足需求。根据《山西省煤矿“一通三防”管理规定》(晋煤安发[2008]322号),分析了注氮设备能力,制氮机总装机量最少为所有工作面注氮量的2倍,制氮机输出N_(2)体积分数不得小于97%,因此,注氮设备能力应设置为1650 m^(3)/h,而矿井现有的DTJ-600型井下移动式防灭火系统制氮量不能满足矿井防灭火要求,需要对矿井现有注氮系统进行改造。

采空区注氮防灭火技术的优化设计及工艺改进

为降低遗煤自燃危险性,增强注氮防灭火效果,通过模拟分析不同注氮位置、注氮量下采空区氧浓度分布情况,确定最佳注氮量为1400 m^(3)/h、注氮位置为距工作面40 m处;将注氮工艺由间隔式改为非间隔式注氮工艺,并采用悬挂挡风帘、搭挡风墙措施可防止氮气的流出。改进后,采空区内CO浓度先增大后降低,且进回风巷CO浓度均小于最高CO浓度0.024‰,表明该注氮工艺能够抑制采空区煤的自燃氧化。进遗传算法优化双环管网案例和河内管网案例,与多种算法对比,证明了改进遗传算法在实际应用中的可行性。

15107面采空区注氮量数值模拟及工艺优化

15107工作面采空区存在漏风量较大、遗煤易发生自燃的问题,利用Fluent数值仿真软件,模拟不同注氮孔深度和不同注氮量对采空区自燃“三带”的影响,得出最优氮气注入深度为75 m、最佳氮气注入量为1900 m^(3)/h。通过现场监测,结果表明,使用非间隙氮气注入改进工艺,15107工作面进风巷及回风巷的CO浓度均小于24 ppm,有效降低了采空区遗煤自燃概率,防灭火效果好。

红树梁煤矿浅埋煤层防灭火技术探索与应用

矿井火灾是煤炭开采过程中的主要灾害之一,会对煤矿的安全生产构成严重威胁。为保障红树梁煤矿开采工作的顺利进行,基于矿区自身的煤层性质及赋存条件,对浅埋深煤层自然发火的防治技术展开探索。在分析注氮、喷洒阻化剂、采后灌浆、均压等防灭火措施的基础上,配合日常火情预测预报系统以及合理的采煤工艺和通风系统,提出了适合该矿区的经济高效的综合防灭火技术。实践表明,该技术可以有效确保工作面安全顺利回采,提升矿井的安全生产水平,具有一定的应用价值。

综合防灭火技术在近距离煤层群综采面的应用

开采近距离煤层群时,受采动影响,采空区裂隙发育,漏风增大,导致采空区防灭火难度较大。针对21005综采工作面与上覆9#煤层采空区间距小、采空区漏风裂隙发育等导致采空区遗煤可能发生自燃问题,提出快速封闭采面并通过注液氮实现快速防灭火;在启封后通过以束管监测及安全监控为主、人工检测为辅的火灾早期预警系统强化火灾预警能力,采用注氮气、均压通风、喷洒阻化剂等防灭火技术措施确保后续回采安全。现场应用后,21005采空区遗煤自燃问题得以较好解决,为采面煤炭安全高效回采创造了良好条件。

大连市近岸海域水质时空特征及原因分析

“十三五”期间大连市近岸海域水质状况良好,主要污染指标无机氮浓度总体呈下降趋势,但个别海湾仍存在无机氮污染问题。在全面分析近岸海域水质及无机氮时空分布特征的基础上,从海域综合治理措施、入海河流水质及污染物入海通量、海湾地理特征等方面深入分析原因,并对持续改善海域环境质量提出了切实可行的防治措施。