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无动力发酵沼气装置应用场景浅析

无动力发酵沼气装置应用场景浅析

急倾斜深埋巨厚煤层掘巷冲击地压前兆特征及其灾害防治

2023大国科技工作者年会

作者：叶荣喜湖北荣喜能源环保建设有限公司

近年来,随着国际能源革命的深入推进,可再生能源快速替代传统能源,生态环境保护已成共识,全球能源高效化、清洁化、低碳化、智能化转型的基本框架已经形成,绿色多元化转型迫在眉睫。"沼气+"的推广应用意义重大,可以缓解农村能源短缺、... 详细信息

近年来,随着国际能源革命的深入推进,可再生能源快速替代传统能源,生态环境保护已成共识,全球能源高效化、清洁化、低碳化、智能化转型的基本框架已经形成,绿色多元化转型迫在眉睫。"沼气+"的推广应用意义重大,可以缓解农村能源短缺、优化农村能源应用、调整农业产业结构、改善农村人居环境。

关键词：沼气装置应用场景沼气+ 推广应用

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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煤炭学报 2024年第1期49卷 337-350页

作者：来兴平贾冲胥海东崔峰刘旭东王昊陆长亮张随林何仕凤西安科技大学能源学院陕西西安710054 西安科技大学教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室陕西西安710054 自然资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室陕西西安710021 国家能源集团新疆能源有限责任公司新疆乌鲁木齐830002

随着冲击地压矿井逐渐向深开采,其巷道掘进伴随的冲击显现愈发强烈。针对巷道掘进过程中的冲击地压有效防治问题,以新疆乌东煤矿急倾斜煤层矿井为例,运用微震监测对巷道掘进的冲击地压时空前兆特征加以分析。结合巷道掘进的应力与能量... 详细信息

随着冲击地压矿井逐渐向深开采,其巷道掘进伴随的冲击显现愈发强烈。针对巷道掘进过程中的冲击地压有效防治问题,以新疆乌东煤矿急倾斜煤层矿井为例,运用微震监测对巷道掘进的冲击地压时空前兆特征加以分析。结合巷道掘进的应力与能量变化数值模拟分析,揭示巷道掘进的冲击地压发生机理,提出急倾斜巨厚煤层巷道冲击地压防治策略,并完成现场工程实践验证。研究结果表明:急倾斜巨厚煤层巷道掘进的冲击地压发生前第2~5天出现微震总能量极低值,或存在至少4 d的能量潜伏期;冲击地压发生前5 d普遍存在3 d以上的最大能量占比高频波动期。冲击地压发生前存在明显缺震现象,发生位置集中分布在距离掘进工作面较近的微震能量极小值区间范围内,或位于微震能量极值区间附近的微震频次极小值区间范围内,且冲击地压事件位于冲击变形能指数较高区域。急倾斜巨厚煤层水平分段综放开采的坚硬覆岩结构不易破断,使得巷道掘进存在上水平采空区两侧“双翼型”应力集中,掘进工作面前方与巷道底部受顶底板岩层相互挤压的应力集中分布且能量积聚显著,随着巷道掘进深度增加其应力集中与能量积聚进一步增强,容易诱发冲击地压等动力灾害。综合分析形成急倾斜巨厚煤层巷道掘进的工作面爆破卸压、巷道钻孔卸压与补强支护、复杂区域架蓬的冲击地压防治策略。结合冲击地压时空前兆异常为及时加强卸压力度提供时机。通过工作面与巷道卸压使得掘进期间未发生单日累计1×105 J以上微震能量,在对支护优化调整与复杂区域重点防护后,巷道掘进日均微震能量降至2.2 kJ,其1 kJ以上微震事件占比下降且巷道断面整体平整。研究结果为急倾斜巨厚煤层巷道安全掘进提供了科学依据。

关键词：急倾斜巨厚煤层巷道掘进冲击地压前兆特征防治策略

弹间干扰对聚能射流成型及射孔穿深的影响规律

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天然气工业 2024年第7期44卷 144-153页

作者：李明飞邱金平刘军严张伟陈超峰江武王峰李必红窦益华西安石油大学机械工程学院中国石油油气和新能源分公司中国石油塔里木油田公司油气工程研究院中国石油新疆油田公司勘探事业部中国石油西部钻探工程有限公司试油公司物华能源科技有限公司

射孔是油气开采过程中的重要一环,射孔间距是影响射流成型效果和穿深的主要参数之一,相邻两射孔弹之间会产生弹间干扰,进而影响射流质量和穿深。为探究弹间距对弹间干扰的影响规律,利用LS-DYNA软件,结合ALE(Arbitrary Lagrange-Euler)... 详细信息

射孔是油气开采过程中的重要一环,射孔间距是影响射流成型效果和穿深的主要参数之一,相邻两射孔弹之间会产生弹间干扰,进而影响射流质量和穿深。为探究弹间距对弹间干扰的影响规律,利用LS-DYNA软件,结合ALE(Arbitrary Lagrange-Euler)算法进行算子分离,实现了单元边界的质量、内能和动量的穿透,并以某油田井下射孔为例,建立了射孔弹—射孔枪—套管—水泥环三维模型,分析了弹间干扰对射流成型和射孔穿深的影响规律。研究结果表明:①弹间干扰降低了射孔弹总能量转化为射流能量的效率:弹间距为5.0 mm时,临近射孔弹射流能量转化率减少0.31%,射流轴向速度减小39 m/s,径向速度增大20 m/s;弹间距为3.5 mm时,临近射孔弹射流能量转化率减少2.21%,射流轴向速度减小130 m/s,径向速度增大111 m/s。②弹间干扰减小了对穿深有效的轴向速度,增加了无效的径向速度,径向速度的增大影响射流质量,使得射流趋向发散,降低射孔穿深。③数值模拟结果揭示,随着相位角的减小,射流线之间的距离减小,弹间干扰加强,有效能量转化降低,射孔穿深降低。结论认为,该规律认识给出了弹间干扰对射流成型和射孔穿深的量化影响,可为合理优化射孔孔密和提高射孔弹穿深提供理论依据。

关键词：弹间干扰弹间距射流成型射流速度穿深射流质量相位角起爆延时

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急倾斜巨厚煤层复杂空间结构区微震时空演化规律及诱冲机理

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煤炭学报 2024年第4期49卷 1786-1803页

作者：崔峰张随林刘旭东来兴平姬松涛冯攀飞贾冲陆长亮王昊西安科技大学能源学院陕西西安710054 西安科技大学教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室陕西西安710054 自然资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室陕西西安710021 国家能源集团新疆能源公司乌东煤矿新疆乌鲁木齐830000

煤矿冲击地压灾害的发生与空间结构密切相关,尤其在复杂空间结构区灾害发生更频繁。掌握煤层开采复杂空间结构区煤岩灾变规律并揭示其发生机制对于冲击地压防控具有重要意义。以乌东煤矿为研究背景,采用数值模拟、微震监测、理论分析等... 详细信息

煤矿冲击地压灾害的发生与空间结构密切相关,尤其在复杂空间结构区灾害发生更频繁。掌握煤层开采复杂空间结构区煤岩灾变规律并揭示其发生机制对于冲击地压防控具有重要意义。以乌东煤矿为研究背景,采用数值模拟、微震监测、理论分析等方法,研究了岩柱应力异常尺寸效应,分析了复杂空间结构区微震时空演化规律,揭示了复杂空间结构下冲击地压发生机理,评估了煤层开采不同区域的冲击危险性。研究结果表明:①急倾斜岩柱厚度更窄、出露高度更大其撬动效应更强,岩厚变异应力异常形成5个分区。②岩柱厚度更窄区域微震频次更多,能量更高,时空活动度更强,离散性更高。高应力区、应力梯度区、应力平稳区依次呈现“低频次-高能量”、“高频次-高能量”、“低频次-低能量”的微震响应特征。③特殊空间结构区域微震事件簇集且能级增大,时空活动度及离散性陡增,尤其在结构边缘该特征更明显,能量积聚及释放速率增大,冲击地压发生的概率及强度更高。位于岩柱更窄区域的特殊空间结构内微震活动更剧烈。④岩柱厚度越窄(煤柱高度越大)则岩柱向深的弯矩及能量增长速率越快,冲击危险性更高。依据结构面强度效应推断出断裂带发生滑移错动,是能量积聚与释放的优势区域。揭示冲击地压发生机理为高静载及低临界载荷共同作用,基于应力集中特征评估煤层开采不同区域的冲击危险性。

关键词：急倾斜巨厚煤层复杂空间结构微震时空演化规律冲击地压

基于LSSVR与灰色理论的急倾斜巨厚煤层群开采冒落高度与时滞特征研究

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岩石力学与工程学报 2024年第4期43卷 822-837页

作者：崔峰何仕凤来兴平刘旭东蒋新军孙秉成贾冲宗程李宜霏西安科技大学能源学院陕西西安710054 西安科技大学教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室陕西西安710054 自然资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室陕西西安710021 国家能源集团新疆能源有限责任公司新疆乌鲁木齐830027

急倾斜巨厚煤层群水平分段开采易诱发顶板冒落且具有时滞特点,掌握上覆岩层的冒落高度与冒落特征对顶板灾害、裂隙发育和地表塌陷的监测至关重要。为此采用相似模拟实验、机器学习和灰色理论等方法,探究覆岩冒落特征与地表塌陷规律,获... 详细信息

急倾斜巨厚煤层群水平分段开采易诱发顶板冒落且具有时滞特点,掌握上覆岩层的冒落高度与冒落特征对顶板灾害、裂隙发育和地表塌陷的监测至关重要。为此采用相似模拟实验、机器学习和灰色理论等方法,探究覆岩冒落特征与地表塌陷规律,获取与冒落高度相关的数据指标,以主成分(PCA)分析法对输入数据进行降维处理,通过遗传算法(GA)结合留一交叉验证法优化训练最小二乘支持向量回归(LSSVR)网络建立冒落高度预测模型(PCA-GA-LSSVR)。以开采参数和监测指标对多种组合的预测模型展开训练和测试,评估优选出最佳预测模型并进行工程检验。研究结果表明:在急倾斜巨厚煤层水平分段开采实验中,随开采深度增加岩层的持续冒落会产生并扩大“V”字型塌陷坑;开采深度、单次垮落高度、模型段高等与冒落高度的相关性较高,各指标参数相互之间存在显著的相关性;实验开采中顶板的冒落具有时滞特征;数据经过降维处理可解决模型输入数据维度高信息重叠的问题,从而提升预测模型的准确率,PCA-GA-LSSVR模型对测试数据的预测结果精度最高,其误差、平均绝对误差和平均绝对百分比误差分别为5.146,4.819,0.087都低于其他模型;灰色时滞OBGM模型对45^(#)煤层冒落高度做出了良好的拟合与预测;在工程检验中,建立的冒落高度预测模型其最大误差波动范围在3.36 m之内,小样本数据环境下增加学习样本能减小模型预测的误差。研究成果为急倾斜煤层水平分段开采冒落高度的研究提供一定的借鉴和参考。

关键词：采矿工程急倾斜煤层水平分段开采冒落高度最小二乘支持向量回归时滞模型

模块化生物滤池-人工湿地对农村生活污水的处理

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环境工程学报 2024年第3期18卷 686-695页

作者：张恒熙聂正鑫刘燕青杨珂李先宁东南大学能源与环境学院南京210096 江苏省环保产业技术研究院有限公司南京210096

以常用的农村污水处理工艺“厌氧池+好氧生物滤池”为研究对象,对好氧生物滤池进行模块化设计,并与人工湿地相组合,将滤池出水接入潜流人工湿地。通过运行参数的调控,考察了工艺对COD、NH_(4)^(+)-N、TN、TP的去除效果,使其成为用于处... 详细信息

以常用的农村污水处理工艺“厌氧池+好氧生物滤池”为研究对象,对好氧生物滤池进行模块化设计,并与人工湿地相组合,将滤池出水接入潜流人工湿地。通过运行参数的调控,考察了工艺对COD、NH_(4)^(+)-N、TN、TP的去除效果,使其成为用于处理农村生活污水的新型组合处理装置。结果表明:在好氧生物滤池回流比为300%,布水间歇为2 min:8 min时,组合工艺的出水NH_(4)^(+)-N、TN、COD和TP均满足《农村生活污水处理设施水污染物排放标准》(DB32/3462-2020)一级A标准中水质要求。对滤池不同高度上的微生物组成进行了分析,结果表明,池内微生物种类丰富,并以Proteobacteria、Firmicutes菌门为主。根据属水平上的微生物分析以及冗余性分析,对氮的去除主要发生在滤池的中下部。

关键词：农村生活污水模块化生物滤池生物脱氮微生物群落

回转式换热器换热元件换热及阻力特性的数值研究

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过程工程学报 2024年第6期24卷 670-680页

作者：孙祎钱付平于灵涛吴越黄乃金吴昊安徽工业大学能源与环境学院安徽马鞍山243002 安徽威达环保科技股份有限公司安徽合肥230041

以水泥窑选择性催化中低温脱硝系统的余热回收设备回转式换热器为研究背景,选取回转式换热器中典型换热元件作为基础板型,提出波纹高度比例和斜波纹倾角的结构改进方式并得到了一系列新型换热元件。通过三维数值模拟方法对比分析不同换... 详细信息

以水泥窑选择性催化中低温脱硝系统的余热回收设备回转式换热器为研究背景,选取回转式换热器中典型换热元件作为基础板型,提出波纹高度比例和斜波纹倾角的结构改进方式并得到了一系列新型换热元件。通过三维数值模拟方法对比分析不同换热元件的流动和传热特性,引入面积质量因子j/f表示换热元件的综合换热性能。结果表明,相同的换热条件下,波纹高度比例3:1的换热元件在边界处的流动扰动比其他波纹高度比的换热元件平缓,因此,其Nu最小,摩擦阻力系数f最小,但j/f最大,较原CU换热元件的综合换热性能提升。波纹高度比例3:1的换热元件的斜波纹倾角在30°~60°变化时,换热元件的倾角度数越大,流动混合越显著,Nu越大,f也越大,且f的增幅大于Nu的增幅,波纹倾角度数为30°的换热元件的综合换热特性最优。

关键词：换热元件流动特性传热效果数值模拟

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碱性固废CO矿化利用技术工程应用进展

洁净煤技术 2024年

作者：郑旭帆黄艳徐冬杨亚利余学海王亮刘永平李建新赵瑞国家能源集团新能源技术研究院有限公司国能锦界能源有限责任公司

随着全球碳排放问题日益严重，CO2矿化技术成为应对气候变化的有效手段之一。首先提出了碳排放和气候变化的背景，指出CO2矿化技术在工业体系碳排放问题中的重要性。随后，介绍了CO2矿化技术的基本原理，包括控制CO2吸收速率的三个主要... 详细信息

随着全球碳排放问题日益严重，CO2矿化技术成为应对气候变化的有效手段之一。首先提出了碳排放和气候变化的背景，指出CO2矿化技术在工业体系碳排放问题中的重要性。随后，介绍了CO2矿化技术的基本原理，包括控制CO2吸收速率的三个主要步骤和分子扩散的四种主要阻力。接着，针对矿化技术路线，从直接法和间接法方面分别介绍技术路线目前发展现状，优缺点及技术瓶颈，直接法的优点是工艺路线简单，不需加入添加剂，缺点是矿化产品中碳酸盐和杂质分离困难，造成产品利用困难，技术瓶颈在于研发高效矿化反应器及打通产品规模化应用路线，间接法的优点是可生产纯碳酸钙产品，产品价值较高，缺点是工艺复杂，消耗浸出剂，需增加额外废水、尾气处理工序，技术瓶颈在于实现浸出剂的高效循环利用，降低浸出剂消耗，并实现无害化废水废气处理。然后介绍了技术路线对应的工程示范项目，如CO2矿化养护混凝土制砖、粉煤灰矿化、电石渣矿化等，介绍了这些项目的工艺路线等基本情况，概述了项目产能、投资和目前推进情况，并对每种技术方案进行优缺点，规模化应用前景及存在问题进行论述。最后，提出了技术路线选择的适应性分析，强调了技术成熟度、应用场景匹配度、矿化产品经济性和工艺的能耗与环保性四方面的重要因素，展望了该技术推广应用的前景与挑战。对于碱性固废CO2矿化技术的工程应用进展进行了详尽的概述，为碱性固废CO2矿化技术大规模应用推广提供借鉴。

关键词：碱性固废 CO 矿化 CO 矿化养护 CO 矿化充填

氨基修饰的聚二甲基硅氧烷复合膜的制备及其CO/N分离性能研究

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化工新型材料 2024年

作者：何文王波冯晗俊李桃肖睿国能锦界能源有限责任公司东南大学能源热转换及其过程测控教育部重点实验室

聚二甲基硅氧烷（PDMS）被广泛用作气体分离复合膜中间层，但强疏水性的PDMS与大多数CO2选择性材料界面粘附弱，严重影响膜分离性能和使用寿命，故需要进行表面改性。以无纺布基聚砜膜为支撑层，PDMS为选择层，通过添加氨基交联剂、预... 详细信息

聚二甲基硅氧烷（PDMS）被广泛用作气体分离复合膜中间层，但强疏水性的PDMS与大多数CO2选择性材料界面粘附弱，严重影响膜分离性能和使用寿命，故需要进行表面改性。以无纺布基聚砜膜为支撑层，PDMS为选择层，通过添加氨基交联剂、预交联和控制热处理等方式制备了氨基修饰的PDMS复合膜，实现了PDMS表面功能改性和亲水性改善，同时有效抑制了带侧链基团的交联剂对膜空间结构的破坏，保持了CO2高渗透通量与高选择性。研究了3-氨基丙基三甲氧基硅烷（APTMS）用量对复合膜结构、性能的影响。结果表明：m（APTMS）∶m（PDMS）=0.8时复合膜综合性能最优，其CO2渗透率为5437.407 GPU，CO2/N2选择性为10.680；m（APTMS）∶m（PDMS）大于0.4时，复合膜表面水接触角小于91°，相较于未改性PDMS复合膜水接触角（117.84°），水接触角降幅超过22%。

关键词：膜分离亲水性改善复合膜 CO 聚二甲基硅氧烷