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CuCl-CeO_(2)复合型CO消除剂的制备及其性能

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中国安全科学学报 2024年第8期34卷 186-194页

作者：虞勇张雷林安徽理工大学煤炭高效开采省部共建教育部重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学安全科学与工程学院安徽淮南232001

为避免煤矿井下CO中毒事故的发生,根据吸附催化原理,以稀土氧化物二氧化铈(CeO_(2))为催化剂载体,氯化亚铜(CuCl)为吸附剂,通过热分散法将氯化亚铜负载在二氧化铈表面,制备一种兼具吸附和催化性能的复合型CO消除剂CuCl-CeO_(2)。利用锥... 详细信息

为避免煤矿井下CO中毒事故的发生,根据吸附催化原理,以稀土氧化物二氧化铈(CeO_(2))为催化剂载体,氯化亚铜(CuCl)为吸附剂,通过热分散法将氯化亚铜负载在二氧化铈表面,制备一种兼具吸附和催化性能的复合型CO消除剂CuCl-CeO_(2)。利用锥形量热仪分析CuCl、CeO_(2)和CuCl-CeO_(2)的CO消除性能,并通过20 L爆炸球-气相色谱联用系统,研究CuCl-CeO_(2)对瓦斯爆炸峰值压力及其产生的CO消除效果。结果表明:CuCl-CeO_(2)复合型消除剂能在整个升温过程中有效降低CO的释放率,其消除性能比单一CuCl或CeO_(2)的消除性能更佳,且当CuCl的质量分数为50%时,CuCl-CeO_(2)的CO消除率最高,达88.0%。随着CuCl-CeO_(2)质量浓度的增加,瓦斯爆炸峰值压力逐渐降低,达到爆炸峰值压力的时刻显著延迟,CO释放量也不断减少。当加入CuCl-CeO_(2)的质量浓度为1.00 g/L时,抑爆和CO消除效果最佳;瓦斯爆炸峰值压力由0.508 MPa降至0.387 MPa,达到爆炸峰值压力时间由237.6 ms延迟至483.2 ms,CO体积分数由0.8797%降至0.1089%,有效地降低了瓦斯爆炸峰值压力和CO释放量。

关键词：氯化亚铜(CuCl)-二氧化铈(CeO_(2)) 复合型CO消除剂消除性能爆炸峰值压力 CO释放量

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不同粒径焦煤高温燃烧特性参数研究

煤矿安全 2024年第8期55卷 80-87页

作者：谢秀敏张雷林安徽理工大学安全科学与工程学院安徽淮南232001 安徽理工大学煤炭高效开采省部共建教育部重点实验室安徽淮南232001

为研究不同粒径煤样在高温条件下的燃烧特性,利用锥形量热仪对粒径为0.200~0.450、0.125~0.200、0.097~0.125 mm的焦煤及其混合煤样的燃烧特性参数进行测试,并计算燃烧效率参数,分析其与煤样粒径之间的关系。结果表明:随着粒径的减小,... 详细信息

为研究不同粒径煤样在高温条件下的燃烧特性,利用锥形量热仪对粒径为0.200~0.450、0.125~0.200、0.097~0.125 mm的焦煤及其混合煤样的燃烧特性参数进行测试,并计算燃烧效率参数,分析其与煤样粒径之间的关系。结果表明:随着粒径的减小,点燃时间逐渐缩短,表明粒径越小越易燃烧;达到热释放速率峰值所需时间及峰值高低随粒径的减小而减小,其中混合煤样的峰值最低;当热释放速率曲线趋于平稳后,随着粒径的减小,热释放速率及总热释放量均呈增大趋势,且关系均为0.097~0.125 mm>0.125~0.200 mm>混合煤样>0.200~0.450 mm;质量损失速率峰值及稳定后的质量损失速率随粒径的减小而增大,总质量损失也随之增多,且关系均为0.097~0.125 mm>0.125~0.200 mm>混合煤样>0.200~0.450 mm;CO释放量随着粒径的减小呈减小趋势;随着粒径的减小,火灾性能指数逐渐减小,而火灾蔓延指数逐渐增大,其中混合煤样火灾性能指数最大,火灾蔓延指数略高于0.200~0.450 mm煤样;煤样粒径越小火灾危险性越大,混合煤样火灾危险性较低。

关键词：不同粒径燃烧特性燃烧效率热释放质量损失 CO释放量

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有机硅-碳氢表面活性剂复配发泡剂性能研究

消防科学与技术 2024年第4期43卷 516-521页

作者：王广妞张雷林安徽理工大学煤炭高效开采省部共建教育部重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学安全科学与工程学院安徽淮南232001

针对氟碳表面活性剂作为水成膜泡沫灭火剂的核心组分,因其难以被生物降解且对环境危害严重而被严格限制使用的问题,研制出有机硅-碳氢表面活性剂复配的无氟环保型性能优良的发泡剂。选取市售绿色易降解的几种有机硅表面活性剂和碳氢表... 详细信息

针对氟碳表面活性剂作为水成膜泡沫灭火剂的核心组分,因其难以被生物降解且对环境危害严重而被严格限制使用的问题,研制出有机硅-碳氢表面活性剂复配的无氟环保型性能优良的发泡剂。选取市售绿色易降解的几种有机硅表面活性剂和碳氢表面活性剂,利用泡沫扫描仪和界面流变仪研究其表面活性和泡沫性能,采用单因素试验法对单一表面活性剂进行优选,通过正交试验法将优选的有机硅表面活性剂Silok 8022和碳氢表面活性剂AOS、LAMC进行复配试验,并对结果进行极差分析得到最佳发泡剂组合。结果表明:优选出的3种有机硅-碳氢表面活性剂最佳复配组合作为发泡剂具有优异的泡沫性能,相对于含氟碳表面活性剂FS-61发泡剂,有机硅-碳氢表面活性剂复配发泡剂的最大泡沫体积增加了7 mL、最大泡沫含液量增加了2.28 mL及300 s析液率降低了3%;无氟泡沫灭火剂灭火时间较商用3%水成膜泡沫灭火剂缩短4 s。因此,复配发泡剂在环境友好的同时且具有较好的泡沫性能及灭火效果。

关键词：有机硅表面活性剂碳氢表面活性剂表面张力泡沫体积泡沫含液量 300 s析液率

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镁铝水滑石泡沫阻燃剂的制备及阻化特性研究

煤矿安全 2024年第4期55卷 79-87页

作者：李晟立张雷林安徽理工大学安全科学与工程学院安徽淮南232001 安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室安徽淮南232001

为防治煤自燃,采用表面活性剂、稳泡剂和镁铝水滑石(HT)按一定比例配制出稳定性高、阻燃效果好的镁铝水滑石泡沫,通过正交试验和Waring-Blender法确定了镁铝水滑石泡沫的最佳配方,通过程序升温装置和锥形量热实验测试其阻化特性。结果表... 详细信息

为防治煤自燃,采用表面活性剂、稳泡剂和镁铝水滑石(HT)按一定比例配制出稳定性高、阻燃效果好的镁铝水滑石泡沫,通过正交试验和Waring-Blender法确定了镁铝水滑石泡沫的最佳配方,通过程序升温装置和锥形量热实验测试其阻化特性。结果表明:当表面活性剂Silok8022质量分数为0.03%、AOS质量分数为0.1%、LAMC质量分数为0.075%,稳泡剂HEC质量分数为0.05%,阻燃剂HT质量分数为1%时,镁铝水滑石泡沫的性能最好;在低温阻化方面,HT泡沫的阻化率达到68.4%,200℃时添加HT泡沫的煤样CO体积分数较原煤降低了36.9%;在高温燃烧方面,HT泡沫处理的煤样热释放速率峰值从74.59 kW/m^(2)下降至43.48kW/m^(2),总热释放量从9.98 MJ/m^(2)下降至7.15 MJ/m^(2),相比MgCl2和AFFF,HT泡沫对煤表现出优异的阻燃效果;添加HT泡沫的煤样脂肪烃和含氧官能团含量均显著降低,表明HT泡沫对煤自燃具有较强的抑制能力。

关键词：煤自燃正交试验镁铝水滑石泡沫阻化特性官能团

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热辐射强度对煤燃烧特性的影响实验研究

煤炭工程 2024年第5期56卷 182-186页

作者：杨同军张雷林安徽理工大学安全科学与工程学院安徽淮南232001 煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室安徽淮南232001

为研究温度对煤燃烧特性的影响,采用锥形量热仪在不同热辐射强度(35、40、45、50 kW/m^(2))下对朱集东煤矿气煤进行燃烧测试。结果表明:煤样热释放速率峰值随热辐射强度增加而增大,热辐射强度50 kW/m^(2)时煤样热释放速率峰值为81.54 kW... 详细信息

为研究温度对煤燃烧特性的影响,采用锥形量热仪在不同热辐射强度(35、40、45、50 kW/m^(2))下对朱集东煤矿气煤进行燃烧测试。结果表明:煤样热释放速率峰值随热辐射强度增加而增大,热辐射强度50 kW/m^(2)时煤样热释放速率峰值为81.54 kW/m^(2),较35、40和45 kW/m^(2)时分别增加15.96%、10.41%和1.53%;煤样总热释放量变化顺序为45 kW/m^(2)组>50 kW/m^(2)组>40 kW/m^(2)组>35 kW/m^(2)组,即随热辐射强度增加先增大后减小。随着热辐射强度由35 kW/m^(2)增加至50 kW/m^(2),煤样质量损失速率峰值与总质量损失量均呈上升趋势,分别增加了38.15%和13.75%。在燃烧后期,45 kW/m^(2)组的CO释放量峰值最小,为0.36 kg/kg,相较于35、40和50 kW/m^(2)组分别降低了0.33、0.27和0.04 kg/kg。

关键词：煤燃烧热辐射强度热释放速率质量损失速率 CO释放量

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朱集西煤矿自燃“三带”分布及注氮参数研究

煤炭技术 2024年第2期43卷 114-117页

作者：王俊杰张雷林安徽理工大学安全科学与工程学院安徽淮南232001 安徽理工大学煤炭高效开采省部共建教育部重点实验室安徽淮南232001

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:... 详细信息

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。

关键词：自燃“三带” 注氮流量数值模拟采空区

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防治煤炭自燃的多相凝胶泡沫制备实验研究

中南大学学报（自然科学版） 2013年第11期44卷 4652-4657页

作者：秦波涛张雷林中国矿业大学安全工程学院煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室江苏徐州221116

为更有效地防治煤炭自燃,在三相泡沫的基础上提出多相凝胶泡沫防灭火新技术。多相凝胶泡沫是粉煤灰浆液、发泡剂、稠化剂、交联剂和气体通过物理机械搅拌形成的复合体系,集凝胶和三相泡沫防灭火性能于一体来防治煤炭自燃。实验研究发泡... 详细信息

为更有效地防治煤炭自燃,在三相泡沫的基础上提出多相凝胶泡沫防灭火新技术。多相凝胶泡沫是粉煤灰浆液、发泡剂、稠化剂、交联剂和气体通过物理机械搅拌形成的复合体系,集凝胶和三相泡沫防灭火性能于一体来防治煤炭自燃。实验研究发泡剂质量分数、稠化聚合物复配比例和质量分数、水灰质量比对泡沫性能的影响。还分析了溶液pH以及固体颗粒对多相凝胶泡沫性能的影响。研究结果表明:当发泡剂质量分数为4‰,稠化聚合物质量分数为6‰且稠化剂和交联剂质量比为1:1,水灰质量比为5:1时,制得的多相凝胶泡沫性能最佳。

关键词：煤炭自燃凝胶泡沫稠化剂交联剂

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采空区煤自燃引爆瓦斯的机理及控制技术

煤炭学报 2009年第12期34卷 1655-1659页

作者：秦波涛张雷林王德明姚元领中国矿业大学安全工程学院煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221008

为有效防治高瓦斯易自燃矿井煤自燃引发瓦斯爆炸的难题,实验研究了CH4与煤自燃火灾主要气体CO的混合气体的爆炸浓度范围及爆炸危险度,理论分析了煤自燃引爆瓦斯的可能发生区域和参与过程.结果表明,在高瓦斯易自燃矿井采空区内,当CH4气... 详细信息

为有效防治高瓦斯易自燃矿井煤自燃引发瓦斯爆炸的难题,实验研究了CH4与煤自燃火灾主要气体CO的混合气体的爆炸浓度范围及爆炸危险度,理论分析了煤自燃引爆瓦斯的可能发生区域和参与过程.结果表明,在高瓦斯易自燃矿井采空区内,当CH4气体中混入大量CO,则混合气体的爆炸浓度上、下限的范围大大增加,爆炸危险度增大;同时,在煤自燃产生的火风压作用下,在发火区与非发火区之间不断形成CH4,CO与新鲜空气的充分混合和热量的对流交换,导致瓦斯爆炸事故的发生.最后提出了采用大流量高品质的含N2三相泡沫来防治煤自燃引爆瓦斯的新技术.

关键词：煤自燃瓦斯爆炸事故爆炸危险度

角联管网瓦斯爆炸超压演化及火焰传播特性研究

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煤炭科学技术 2021年第1期49卷 257-263页

作者：石必明牛宜辉张雷林张煜钟珍安徽理工大学能源与安全学院安徽淮南232001 重庆科技学院安全工程学院重庆401331

为了探索瓦斯在煤矿井下复杂巷网内爆炸后的超压演化规律及火焰传播特性,在实验室自行搭建了瓦斯爆炸试验系统,对甲烷体积分数为9.5%的瓦斯爆炸爆燃波传播规律进行了试验研究,并对瓦斯爆炸超压及火焰传播过程进行了数值模拟。试验与数... 详细信息

为了探索瓦斯在煤矿井下复杂巷网内爆炸后的超压演化规律及火焰传播特性,在实验室自行搭建了瓦斯爆炸试验系统,对甲烷体积分数为9.5%的瓦斯爆炸爆燃波传播规律进行了试验研究,并对瓦斯爆炸超压及火焰传播过程进行了数值模拟。试验与数值模拟结果表明:管网角联分支中,甲烷-空气预混气体爆炸后由于爆炸压力波的叠加,形成超压增高区域,但产生的火焰波很微弱,温度较低。并联分支中,随着爆燃波传播距离的增加,超压峰值和焰面传播速度呈逐渐减小的趋势,而火焰持续时间呈先增加、再减小的趋势。试验中火焰的最大传播距离为18.75 m,而数值模拟的传播距离为21.25 m,但试验值和模拟值的变化趋势一致。研究结论可对煤矿井下复杂巷道内瓦斯爆炸灾害的防控及救灾提供理论支持。

关键词：角联管网瓦斯爆炸爆炸超压火焰传播