RESEARCH THE CHANGE RULE OF OXIDATION ZONE WIDTH CAUSED BY NITROGEN INJECTION IN GOB

On the basis of heat transfer and chemical kinetics theory, both connections coal self ignite with oxygen concentration and range of oxidation zone with air leak intensity are analyzed, and calculating method is deduced to gain the lower limit of oxygen concentration and the range of oxidation zone. The change rule of correlative parameter is quantitatively researched between before nitrogen injection and after nitrogen injection in gob, such as oxygen concentration, oxidation zone width, etc. According to theoretical calculation, the relation position and flow of nitrogen injection with oxidation zone width is conformed, and computational formulas of the best flow and position of nitrogen injection are obtained. It offers a theoretic criterion for preventing and controlling float coal self ignite by nitrogen injection in gob.

注氮对采空区自燃“三带”影响的考察

针对注氮对采空区“三带”范围的影响问题,在皖北某一工作面分别进行了有/无注氮操作下的采空区温度和氧气浓度检测。基于氧气浓度指标,发现注氮操作对采空区“三带”划分范围影响不大,但是在采空区中存在明显的氮气影响区域,并依据氧气浓度基本确定了该区域范围。在实际工程中,可通过调整注氮参数,将氮气影响区域的氧气浓度降至窒息带氧气浓度,从而获得最佳的注氮操作参数。

朱集西煤矿自燃“三带”分布及注氮参数研究

为了研究朱集西煤矿11503综采工作面采空区自燃“三带”分布规律,在进、回风巷侧埋设束管对采空区内部氧气浓度变化规律进行现场实测,并采用数值模拟的方法研究不同注氮流量下自燃“三带”分布变化规律,确定合理的注氮流量。研究表明:增加注氮流量,采空区氧化带的分布范围和宽度会减小,当注氮流量增加至900 m^(3)/h以上时对减小氧化带宽度效果甚微,据此确定了合理的注氮流量900 m^(3)/h;通过计算得到11503工作面安全通风量为222 m^(3)/min。研究结果为该工作面的后续防灭火工作提供参考。

喷氨调平技术在燃煤锅炉SCR法烟气脱硝中的应用

我国大部分火电机组使用选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)技术对锅炉烟气进行NO_(x)脱除,以满足日趋严格的环保要求。但在锅炉装置实际运行过程中,经SCR反应器脱硝处理后,锅炉烟气出口仍普遍出现NO_(x)浓度分布不均现象,造成出口NO_(x)排放超过标准要求,同时也增加了氨逃逸风险。以某公司的燃煤锅炉脱硝装置为例,分析喷氨调平改造前后烟气中氨逃逸指标和NO_(x)浓度数据的差异,从而论证喷氨调平技术在控制氨逃逸及NO_x脱除中所起到的作用。

注氮条件下大采高综放工作面采空区自燃“三带”的分布规律

为解决大采高综放工作面因采高大、回采率低、开采扰动强等造成采空区遗煤自燃危险性增大的问题,以宁夏某煤矿大采高综放工作面为研究对象,应用渗透率演变方程和气体流动模型,分析注氮前后氧浓度时空演化规律及采空区自燃“三带”分布特征。结果表明:采空区氧浓度在注氮条件下呈现出中部大,两侧小的倒“U”型分布;在氧浓度划分下,氧化带范围呈现出先增大后减小的半月形,最大宽度由未注氮时的100 m缩小到50 m;在风速划分下,氧化带较未注氮时整体向工作面方向前移了15 m左右,有效降低了自燃危险区范围。

稀燃缸内直喷氢内燃机NH_(3)-SCR后处理系统工作特性研究

氢内燃机具有零碳排放的特点,是实现低成本碳中和的重要手段。但是缸内燃烧的高温环境会生成大量的氮氧化物(NO_(x))排放,在日益严苛的排放法规要求下,利用选择性催化还原(SCR)NO_(x)的后处理技术是拓展氢内燃机大规模应用、不断提升其动力性和经济性的必要手段。首先通过试验验证了Cu基分子筛的NH_(3)-SCR后处理系统是一种高效的针对直喷氢内燃机的NO_(x)净化方案,接着使用简化反应机理对NH_(3)-SCR反应过程进行了建模仿真,并研究了反应温度、空速和氨氮比对氢内燃机边界下NH_(3)-SCR还原NO_(x)的影响。研究结果表明:在稀燃缸内直喷氢内燃机边界下,NH_(3)-SCR低温活性仍保持良好,后处理系统起燃温度(T_(50))为110℃,活性窗口(T_(90))范围为150~425℃;在空速大于25000 h^(-1)时,NO_(x)转化效率都大于95%;当控制氨氮比为0.5,并保持反应温度在350~400℃时可保证最高的NO_(x)转化效率,实现直喷氢内燃机的近零NO_(x)排放。

喷射策略对氢内燃机性能的影响

为了响应国家“碳达峰,碳中和”号召,实现“零碳排放”,选择氢气发动机作为碳中和的关键技术路线。为了快速实现内燃机燃烧氢气的相关试验研究,在汽油发动机的基础上,采用缸内直喷的氢气喷射方案,在1.5 L发动机上进行直喷氢气详细测试,对比了汽油和氢气燃料对发动机性能和油耗的影响;并在氢气直喷状态下,研究了不同氢气喷射参数,包括氢气喷射相位、氢气喷射压力和不同氢气喷嘴流量对氢气发动机热效率和NO_(x)排放的影响规律,为后续的氢气发动机开发奠定了基础。

综采工作面采空区注氮防灭火技术应用

为解决工作面回采通过构造区域造成采空区遗煤氧化威胁工作面安全生产的问题,对工作面地质条件、煤体自燃以及注氮防灭火的原理进行分析,采用注氮防灭火技术对采空区进行治理。利用Fluent数值模拟软件对注氮位置进行计算,设计在滞后工作面50 m位置处进行间隔式注氮,注氮量2200 m^(3)/h。结果表明:工作面在采取注氮防灭火措施后,CO浓度由0.0096%下降至最高0.0002%,确保了工作面安全生产。

大海则煤矿20101工作面采空区自燃“三带”分布规律及注氮参数优化

以大海则煤矿20101回采工作面为研究对象,通过束管监测采空区内的氧气浓度变化规律,对现场监测所得数据进行分析,划分出采空区自燃“三带”。同时对采空区建立数学模型和物理模型,进行自燃“三带”数值模拟,利用现场测试结果验证了模拟结果的准确性,并根据此模型进行注氮数值模拟,优化注氮参数。结果表明,进风侧距工作面0~16.01 m为散热带,16.01~94.28 m为氧化带,大于94.28 m为窒息带;回风侧距工作面距离0~5.07 m为散热带,5.07~61.82 m为氧化带,大于61.82 m为窒息带。注氮位置30 m处注氮量2880 m^(3)/h对20101综采工作面采空区的惰化效果较好,可满足工作面安全生产需要且更加具有经济效益。

采空区遗煤氧化规律及注氮防灭火研究

北辛窑矿在8406工作面采空区瓦斯抽采过程中存在遗煤自燃的风险,通过现场测试和数值模拟,划分了工作面采空区自燃“三带”区域。为了防止采空区遗煤氧化,对其进行氮气注入,结果表明:采空区最高温度降低9℃,CO最高浓度降低6 ppm,采空区中的氧化区域缩小,说明氮气注入对采空区遗煤氧化有较好的抑制作用。

原位注射修复氨氮污染地下水的应用研究

目前,高浓度氨氮污染地下水的修复技术主要采用抽出-处置-回灌的原地异位处置技术,该技术成本高,不利于节碳和绿色修复等环保目标。本文研究一种高浓度氨氮污染地下水原位化学修复处置技术,通过小试实验选定了修复药剂及配比,在化工场地污染最严重区域选择1 000 m^(2)进行了中试实验,确定了最优工艺技术参数(注射井、注射流量、压力和时间):分别为注射量在1.5~2 m^(3),注射时间8~15 min,注射压力0.8~1.2 Mpa。研究结果表明:通过原位注射化学修复处置技术,实验区地下水中的氨氮值降低到修复目标值以下,未出现拖尾现象。地下水原位化学修复处置技术在经济层面优于原地异位处置技术,同时,此技术不仅适用于氨氮污染的地下水,也可运用于重金属及有机物污染的地下水。

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。

晋牛矿1303综放面采空区注氮方案研究及数值模拟

为了合理设计采空区注氮防灭火方案,以晋牛煤矿1303综放工作面为研究对象,通过在采空区进、回风侧布置束管监测系统,连续测定采空区气体浓度变化,划分采空区自燃"三带"分布区域,并基于采空区自燃"三带"划分标准和数值模拟的方法,利用流体力学COMSOL计算软件,研究不同注氮量、注氮位置下采空区氧化自燃带的分布规律。研究结果表明:注氮量和注氮位置参数的变化,对氧化自燃带上界限的影响并不显著,而对氧化自燃带的下界限影响比较显著;最合适的注氮位置应该在距离切顶线30 m左右,运用Origin软件得出注氮量与氧化自燃带宽度呈指数关系,由拟合式计算出最优注氮量为386 m^3/h,此时氧化自燃带的宽度为31.5 m。

低渗透油藏注空气开发驱油机理

采用物理模拟和数值模拟相结合的方法,系统研究了低渗油藏注空气开发的驱油机理,在此基础上应用实际低渗油藏模型研究了空气驱的开发效果。研究表明,低渗油藏吸气能力远大于吸水能力,注空气比注水更容易建立起有效的压力驱替系统,起到有效补充或维持油层压力的作用。空气中的氧气与原油发生低温氧化反应,消耗掉氧气形成氮气驱,同时产生大量热量和二氧化碳,部分油藏温度升高到200℃左右。氮气驱对空气驱总采收率的贡献为69%,温度升高和二氧化碳对采收率的贡献分别为26.7%、4.3%。应用实际低渗油藏模型研究了空气驱、氮气驱和水驱的采收率,空气驱30 a的采收率达到了21.5%,较水驱30 a年采收率10.6%提高了1倍,开发效果得到明显改善。空气驱是低渗油藏改善开发效果、提高采收率的有效方式。

注氮防治综放遗煤自燃的三维模拟及应用研究

基于综放遗煤自燃防治对煤矿安全生产的重要性，利用Fluent软件对注氮防治综放遗煤自燃进行了三维数值模拟研究。以九道岭矿E1S6综放面为例，对其采空区遗煤自燃规律进行了三维数值模拟研究，依据研究结果对注氮防治措施的相关参数进行了确定。最后依据模拟分析结果，对所确定的注氮防治措施进行了实际应用，并取得了成功。结果表明：采空区注氮量与氧化带宽度成负指数函数关系，与影响高度成正比关系；采空区注氮量在30~35 m 3 /min时能够满足E1S6综放面遗煤自燃防治的要求。

喷油提前角对柴油机排放影响的研究

在调整柴油机喷油提前角的情况下,实测了柴油机气体和颗粒排放浓度,并对试验结果进行了分析。当喷油提前角由5°CA调整为7.5°CA时,PM、CO和HC排放值显著降低,NOX排放值显著升高;当喷油提前角由7.5°CA调整为10°CA时,PM继续降低,NOX、CO和HC都有所增加,但幅度都不大。表明增大喷油提前角可有效地降低颗粒排放,但同时要考虑到NOX、CO和HC浓度的增加。该研究对电控柴油机喷油参数的优化具有一定的参考价值。

综采面动态注氮作用下采空区“三带”分布及防灭火技术研究

刘庄矿171101工作面邻近停产线,为防止遗煤自燃,采用动态注氮方式向采空区注氮。为了确定停采后注氮口和灌浆口的合理位置,利用热电偶和束管对采空区内一定范围内气体和温度进行实测,根据温度、CO、CO2分布规律并结合MIN-MAX方法综合划分出采空区"三带"范围。实践证明,以该方法确定的注氮口和灌浆口的位置能够更好地抑制遗煤的自燃,为其他类似停采线附近防灭火提供了参考价值。

综放工作面采空区注氮量与氧化自燃带分布关系

为了防止柳塔煤矿12201综放工作面在推进过程中发生采空区遗煤自燃,采用COMSOL Multiphysics模拟软件研究了不同注氮量条件下采空区氧化自燃带的分布规律。研究结果表明:随着注氮量的增大,氧化自燃带的起始位置沿着工作面方向移动,但整体受注氮量的影响不大,氧化自燃带的终止位置受注氮影响较大,明显向工作面方向移动,导致氧化自燃带的宽度逐渐减小;注氮量与氧化自燃带宽度近似满足幂指数关系,经计算得出最佳注氮量为860 m3/h,此时的氧化自燃带宽度为55 m。

外加可溶性碳氮对不同热量带土壤N_2O排放的影响

在室内条件下研究了外加可溶性碳、氮对不同热量带经长期施肥的3种农田土壤:黑土、潮褐土和红壤N2O排放的影响。结果表明,在单施氮肥和可溶性碳配施氮条件下,不同热量带土壤N2O排放量从高到低分别为潮褐土(0.868、3.07μg.g-1),红壤(0.511、0.731μg.g-1),黑土(0.221、0.294μg.g-1),且添加可溶性碳显著促进了土壤N2O排放量。在黑土、潮褐土和红壤长期不同施肥土壤中,单施氮肥和可溶性碳配施氮后N2O排放量均表现为化肥+有机肥土壤>化肥土壤>无肥土壤,且与无肥土壤相比,红壤的化肥土壤N2O排放量增加254%,潮褐土化肥土壤增加49.5%,黑土化肥土壤增加1.74%,说明在有效积温越高的土壤上长期施肥对土壤N2O损失的贡献越大。研究结果还表明,外加可溶性碳、氮后,潮褐土铵态氮含量的减少幅度和硝态氮含量的增加幅度均显著高于黑土和红壤,说明潮褐土中氮素损失潜能大。

废气再循环对柴油机氮氧化物和颗粒排放影响的试验研究

废气再循环(EGR)、进气压力和喷油压力是影响柴油机低温燃烧的重要参数,主要研究了EGR对氮氧化物和颗粒排放的影响.结果表明,在一定工况条件下,随EGR率变大,NO所占体积分数呈先降低后升高的趋势,而NO2和N2O则呈先升高后降低的趋势.N2O所占比例较小,峰值在1%左右.NO谷值与NO2峰值对应相同的EGR率.随进气压力变大,NO2所占比例峰值也变大,对应的EGR率也增加,进气压力为0.24,MPa时,NO2最大比例已接近60%.随EGR率增加,Soot排放快速升高时,颗粒发生积聚,颗粒数密度降低,但粒径变大.提高喷油压力可以降低颗粒排放,但在不同EGR率下,其降低颗粒的机理不同.