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驱动力对瓦斯水合分离效果影响

煤炭学报 2017年第S1期42卷 166-171页

作者：张保勇尹百元吴强高霞张强黑龙江科技大学安全工程学院黑龙江哈尔滨150022 青岛海洋地质研究所国土资源部天然气水合物重点实验室山东青岛266071 黑龙江科技大学建筑工程学院黑龙江哈尔滨150022

利用可视化搅拌式瓦斯水合分离实验装置,开展了4种驱动力下3种瓦斯气样水合分离实验,获得了水合分离速率、回收率、分配系数等目标参数。结果表明:驱动力由1 MPa提升至4 MPa的过程中,3种气样的水合分离速率分别由1.394×10^(-6),1.162×... 详细信息

利用可视化搅拌式瓦斯水合分离实验装置,开展了4种驱动力下3种瓦斯气样水合分离实验,获得了水合分离速率、回收率、分配系数等目标参数。结果表明:驱动力由1 MPa提升至4 MPa的过程中,3种气样的水合分离速率分别由1.394×10^(-6),1.162×10^(-6),0.943×10^(-6)m^3/min递增至1.55×10^(-6),1.564×10^(-6),1.609×10^(-6)m^3/min;CH4分离浓度分别由85.89%,77.15%,71.15%递增至91.61%,81.72%,77.17%,CH4回收率分别由6.22%,6.75%,8.79%递增至10.13%,10.25%,11.39%;分配系数分别由1.10,1.17,1.23递增至1.21,1.26,1.33。分析认为,驱动力增大可以改善瓦斯水合分离效果,加快水合分离进程。

关键词：瓦斯分离水合物法驱动力分离速率分离浓度

阻抗测试方法在瓦斯水合防突模拟实验中的应用

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煤炭学报 2016年第12期41卷 3047-3053页

作者：张强吴强张保勇高霞刘传海黑龙江科技大学安全工程学院黑龙江哈尔滨150022 青岛海洋地质研究所山东青岛266071 瓦斯等烃气输运管网安全基础研究国家级专业中心实验室黑龙江哈尔滨150022

阻抗法可以监测各种固体、液体内部以及界面电荷的束缚和移动的变化特性。利用突出煤体中瓦斯水合固化过程阻抗特性监测实验装置,以不同质量分数NaCl溶液作为煤体孔隙液体,测试了相同孔隙度煤体中瓦斯水合固化过程阻抗变化特征。结果显... 详细信息

阻抗法可以监测各种固体、液体内部以及界面电荷的束缚和移动的变化特性。利用突出煤体中瓦斯水合固化过程阻抗特性监测实验装置,以不同质量分数NaCl溶液作为煤体孔隙液体,测试了相同孔隙度煤体中瓦斯水合固化过程阻抗变化特征。结果显示:实验釜中阻抗变化分为三个层位区域,分析瓦斯水合过程阻抗变化特征曲线,上层位阻抗逐渐增大瓦斯水合物形成量较大,下层位阻抗逐渐降低水合物未在此区域形成。通过NaCl质量分数曲线标定,获取了水合反应水的转化情况,基于PR状态方程结合瓦斯变化情况建立了瓦斯水合物生长计算模型,依据色谱分析结果计算了瓦斯水合物的含气率。

关键词：阻抗瓦斯水合固化生长速率含气量

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基于阻抗法煤体中瓦斯水合动力学研究

煤炭学报 2017年第9期42卷 2353-2361页

作者：张强吴强张辉张保勇刘传海黑龙江科技大学安全工程学院黑龙江哈尔滨150022 哈尔滨理工大学材料学院黑龙江哈尔滨150080 瓦斯等烃气输运管网安全基础研究国家级专业中心实验室黑龙江哈尔滨150022

为探寻水合物技术在瓦斯突出防治方向上的应用工艺,利用瓦斯水合固化过程阻抗特性监测实验装置,研究4组不同煤体孔隙裂隙分布对瓦斯水合过程的影响,获取了煤体中瓦斯水合过程阻抗曲线,计算了瓦斯水合物生长速率与含气量。结果表明:实验... 详细信息

为探寻水合物技术在瓦斯突出防治方向上的应用工艺,利用瓦斯水合固化过程阻抗特性监测实验装置,研究4组不同煤体孔隙裂隙分布对瓦斯水合过程的影响,获取了煤体中瓦斯水合过程阻抗曲线,计算了瓦斯水合物生长速率与含气量。结果表明:实验釜上层位阻值增大,中层位与下层位阻值减小,瓦斯水合物集中在实验釜上层位与中层位形成;相同热力学条件下4组体系中瓦斯水合物生长速率分别为0.180,0.083,1.747,0.448 cm^3/min,水合物含气率分别为1.9×10^(-3),6.3×10^(-3),2.1×10^(-3),1.6×10^(-3)mol/cm^3,说明孔隙裂隙较发育煤体中瓦斯水合速率较快,所形成水合物具有较高的含气量。不同孔隙裂隙煤体中单位体积瓦斯水合物含气量不同,孔隙裂隙较发育煤体中瓦斯水合物形成量较大,基于准均匀占据理论,孔隙裂隙较发育煤体中瓦斯水合物所含空晶笼较多。

关键词：瓦斯水合物阻抗动力学孔隙裂隙

惰性气体N_2/CO_2抑制瓦斯爆炸实验研究

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爆炸与冲击 2017年第5期37卷 906-912页

作者：张迎新吴强刘传海江丙友张保勇黑龙江科技大学安全工程学院黑龙江哈尔滨150022 安徽理工大学能源与安全学院安徽淮南232001

为探究惰性气体(N_2和CO_2)对瓦斯气体爆炸影响,采用中型尺寸瓦斯爆炸实验装置,在N_2及CO_2体积分数为0%、9%、14%工况下开展了瓦斯爆炸实验研究,获取了N_2和CO_2对矿井瓦斯抑爆特性的影响规律,并针对瓦斯爆炸过程中惰性气体N_2和CO_2... 详细信息

为探究惰性气体(N_2和CO_2)对瓦斯气体爆炸影响,采用中型尺寸瓦斯爆炸实验装置,在N_2及CO_2体积分数为0%、9%、14%工况下开展了瓦斯爆炸实验研究,获取了N_2和CO_2对矿井瓦斯抑爆特性的影响规律,并针对瓦斯爆炸过程中惰性气体N_2和CO_2对爆炸超压变化的影响及爆炸抑制效果进行了对比分析。结果表明:随着初始混合气体中惰性气体N_2或CO_2含量的升高,瓦斯爆炸超压均明显降低,CO_2的抑爆效果优于N_2;N_2和CO_2对较高浓度瓦斯气的抑爆效果更为显著。

关键词：瓦斯爆炸惰性气体抑爆爆炸超压

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干水对水合物法分离瓦斯中CH_4的影响

中国矿业大学学报 2016年第5期45卷 907-914页

作者：张强吴强张保勇高霞刘传海黑龙江科技大学安全工程学院黑龙江哈尔滨150027 青岛海洋地质研究所山东青岛266071 瓦斯等烃气输运管网安全基础研究国家级专业中心实验室黑龙江哈尔滨150022 黑龙江科技大学建筑工程学院黑龙江哈尔滨150027

以干水中NaCl质量分数、干水中气相疏水性SiO_2质量分数、瓦斯浓度配比为影响因素,利用正交实验法研究干水对水合物法分离瓦斯中CH_4的影响,通过计算获取瓦斯水合分配系数、CH_4回收率、分离因子.运用极差法与方差法分析实验结果,结果表... 详细信息

以干水中NaCl质量分数、干水中气相疏水性SiO_2质量分数、瓦斯浓度配比为影响因素,利用正交实验法研究干水对水合物法分离瓦斯中CH_4的影响,通过计算获取瓦斯水合分配系数、CH_4回收率、分离因子.运用极差法与方差法分析实验结果,结果表明:干水中疏水性SiO_2质量分数与瓦斯气样配比是CH_4的回收率的显著影响因素,上述3种因素在设定实验范围内对瓦斯水合分离难度和分离净化程度无显著影响;使水合分离难度较低、CH_4的回收率较高、分离净化程度较高的工艺条件为干水中NaCl质量分数1.8%,干水中疏水性SiO_2质量分数5.0%,瓦斯气浓度配比为气样G1.

关键词：瓦斯水合物分离干水分配系数回收率分离因子

基于阻抗特征煤体中瓦斯因素对水合动力学的影响

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工程热物理学报 2019年第2期40卷 414-422页

作者：张强吴强张辉张保勇刘传海黑龙江科技大学安全工程学院哈尔滨150027 哈尔滨理工大学材料学院哈尔滨150080 瓦斯等烃气输运管网安全基础研究国家级专业中心实验室哈尔滨150022

为研究不同瓦斯赋存条件下水合机理防治煤与瓦斯突出的基础规律,利用阻抗特性监测与高压瓦斯水合实验一体化装置,针对4种瓦斯气体分别在4种赋存压力(4 MPa,5 MPa,6 MPa,7 MPa)条件下开展煤体中瓦斯水合实验,根据阻抗特征获取了瓦斯水合... 详细信息

为研究不同瓦斯赋存条件下水合机理防治煤与瓦斯突出的基础规律,利用阻抗特性监测与高压瓦斯水合实验一体化装置,针对4种瓦斯气体分别在4种赋存压力(4 MPa,5 MPa,6 MPa,7 MPa)条件下开展煤体中瓦斯水合实验,根据阻抗特征获取了瓦斯水合物形成诱导时间,计算了煤体中瓦斯水合物生长速率与饱和度。结果表明:煤体中瓦斯水合过程中上层位与中层位阻抗逐渐增大,下层位阻抗逐渐减小,瓦斯水合物主要分布于上层位与中层位煤体中;随初始压力变化瓦斯水合物形成诱导时间未呈现规律性变化,随着混合气中CH_4浓度的下降,诱导时间先减小后增大,实验范围内平均诱导时间为41 min,分布范围为18～74 min;随初始压力与瓦斯气体组分浓度的变化煤体中瓦斯水合物平均生长速率呈振荡变化趋势,平均生长速率均值为0.58 cm^3·min^(-1),最快为0.84 cm^3·min^(-1);煤体中瓦斯水合物的饱和度随初始压力与瓦斯中CH_4浓度的增大呈逐渐升高的变化趋势,水合物饱和度范围为17.03%～57.03%。

关键词：瓦斯水合物阻抗动力学参数饱和度

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雾化喷嘴夹角对瓦斯水合分离的影响

煤矿安全 2018年第3期49卷 1-4,8页

作者：刘传海吴强张保勇张家豪张强吴琼黑龙江科技大学安全工程学院黑龙江哈尔滨150022 瓦斯等烃气输运管网安全基础研究国家级专业中心实验室黑龙江哈尔滨150022

为改善高浓度CH_4瓦斯水合分离效果,利用瓦斯快速水合喷雾实验装置开展了雾化喷嘴夹角影响下高浓度CH_4瓦斯水合分离实验,结合瓦斯水合结束气-固相色谱分析结果,探讨喷嘴夹角对CH_4回收率和分离因子的影响。结果表明:60%CH_4瓦斯气样,... 详细信息

为改善高浓度CH_4瓦斯水合分离效果,利用瓦斯快速水合喷雾实验装置开展了雾化喷嘴夹角影响下高浓度CH_4瓦斯水合分离实验,结合瓦斯水合结束气-固相色谱分析结果,探讨喷嘴夹角对CH_4回收率和分离因子的影响。结果表明:60%CH_4瓦斯气样,喷嘴夹角30°、45°、60°、90°对应的CH_4回收率分别为20.69%、24.23%、16.83%、15.39%,分离因子分别为1.69、1.89、1.55、1.49;70%CH_4瓦斯气样,喷嘴夹角30°、45°、60°、90°对应的CH_4回收率分别为22.44%、25.27%、19.63%、17.87%,分离因子分别为1.67、1.83、1.52、1.41;80%CH_4瓦斯气样,喷嘴夹角30°、45°、60°、90°对应的CH_4回收率分别为22.36%、24.51%、18.81%、16.14%,分离因子分别为1.90、1.95、1.76、1.75。3种瓦斯气样的CH_4回收率和分离因子均随雾化喷嘴夹角的升高先增大后减小,其影响顺序为:45°>30°>60°>90°。

关键词：瓦斯水合物喷雾分离因子回收率水合分离

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瓦斯水合物诱导时间影响因素实验研究

黑龙江科技大学学报 2016年第2期26卷 122-127页

作者：张保勇刘金华周泓吉黑龙江科技大学安全工程学院哈尔滨150022 黑龙江科技大学瓦斯等烃气输运管网安全基础研究国家级专业中心实验室哈尔滨150022

为探究多因素条件下瓦斯水合物诱导时间及其规律,利用自主设计的高压可视水合实验装置,由成核动力学实验确定了气体组分、NaCl质量分数及驱动力三种因素对瓦斯水合物诱导时间影响的程度,采用极差法和方差法对实验数据进行分析。结果表明... 详细信息

为探究多因素条件下瓦斯水合物诱导时间及其规律,利用自主设计的高压可视水合实验装置,由成核动力学实验确定了气体组分、NaCl质量分数及驱动力三种因素对瓦斯水合物诱导时间影响的程度,采用极差法和方差法对实验数据进行分析。结果表明:随着瓦斯中甲烷减少、丙烷增加,水合物的平均诱导时间先减少后增加;随着NaCl质量分数或驱动力Δp增加,水合物平均诱导时间逐渐减少;气样G_2、NaCl质量分数3.5%、驱动力1.5 MPa条件下瓦斯水合物诱导时间最短;驱动力Δp较气体组分对水合物诱导时间影响显著性强,NaCl质量分数的显著性较弱。

关键词：瓦斯水合物成核动力学诱导时间影响因素显著性

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围压对含瓦斯水合物煤体应力应变关系的影响

黑龙江科技大学学报 2015年第2期25卷 137-142页

作者：张保勇高橙高霞刘文新吴强张强黑龙江科技大学安全工程学院哈尔滨150022 黑龙江科技大学瓦斯等烃气输运管网安全基础研究国家级专业中心实验室哈尔滨150022 黑龙江科技大学建筑工程学院哈尔滨150022

力学性质是基于水合原理预防煤与瓦斯突出的核心问题之一。以具有突出倾向煤体制备的型煤为研究对象,利用自主研发的瓦斯水合物生成与三轴压缩一体化装置,开展了围压影响下含瓦斯水合物煤体三轴压缩实验。结果表明:三种围压下,应力-应... 详细信息

力学性质是基于水合原理预防煤与瓦斯突出的核心问题之一。以具有突出倾向煤体制备的型煤为研究对象,利用自主研发的瓦斯水合物生成与三轴压缩一体化装置,开展了围压影响下含瓦斯水合物煤体三轴压缩实验。结果表明:三种围压下,应力-应变曲线均为软化型;不同特征点(初始屈服点、峰值点及残余阶段)含瓦斯水合物煤体的黏聚力相差较大,而内摩擦角的变化较小;含瓦斯水合物煤体的初始屈服强度、峰值强度、残余强度和变形模量随着围压的增加呈线性关系增加,围压对含瓦斯水合物煤体的力学性质有所强化。

关键词：煤与瓦斯突出含瓦斯水合物煤体三轴压缩实验力学性质应力应变关系