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基于机器学习的煤自燃预测研究进展及展望 被引量：1
1
作者 邓军 杨成 +3 位作者 任立峰 李鑫 王彩萍 白祖锦 《煤炭学报》 北大核心 2025年第S1期336-360,共25页
煤炭开采正面临着煤自燃灾害的严重威胁,煤自燃预测作为防治煤自燃灾害发生的重要环节之一,可以提前发现潜在的煤自燃风险,从而采取措施以确保煤炭安全开采。机器学习方法,能够很好地分析与处理煤自燃与各项预测指标之间的复杂关系,在... 煤炭开采正面临着煤自燃灾害的严重威胁,煤自燃预测作为防治煤自燃灾害发生的重要环节之一,可以提前发现潜在的煤自燃风险,从而采取措施以确保煤炭安全开采。机器学习方法,能够很好地分析与处理煤自燃与各项预测指标之间的复杂关系,在煤自燃预测方面得到了广泛的研究。因此,对机器学习在煤自燃预测中的研究进行全面的综述,分析其在预测中面临的难点并展望其发展方向。首先,分析机器学习在煤自燃温度、危险性及其他方面预测的主要预测指标,简述了应用于煤自燃预测的特征工程。其次,分析了机器学习在煤自燃预测领域的主要研究进展,包括人工神经网络(Artificial Neural Network,ANN)、支持向量机(Support Vector Machines,SVM)、聚类分析(Cluster Analysis,CA)和集成学习(Ensemble learning,EL)等算法的应用,总结应用于煤自燃预测的优化算法,同时也提出了目前机器学习应用于煤自燃预测存在的问题,例如预测指标选择有待商榷、训练样本较少且无法全面反映现场实际情况等问题。最后,展望了基于机器学习的煤自燃预测的未来发展方向,具体包括:在预测模型所需数据方面,着重于提升样本数量和质量;在煤自燃预测指标选择方面,构建煤自燃预测指标自适应优选模型;在煤自燃预测技术方面,开发煤自燃灾害预测大模型。随着计算性能的提升,有望开发出适用于煤矿所有灾害的大型语言模型,以提高对煤矿灾害事故的防范化解能力。 展开更多
关键词 煤自燃 机器学习 煤自燃预测 特征选择 优化算法
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煤自燃监测预警技术研究进展及展望 被引量：1
2
作者 邓军 刘登祯 《工矿自动化》 北大核心 2025年第7期1-14,共14页
针对煤自燃监测预警技术鲜有学者从井下不同场景实际工况与监测技术适配性的角度出发进行综述的问题,对井下场景实际工况的适用监测技术展开了综述。梳理了煤矿典型场景(采空区、工作面-巷道)适用的煤自燃监测技术及研究现状;分析了基... 针对煤自燃监测预警技术鲜有学者从井下不同场景实际工况与监测技术适配性的角度出发进行综述的问题,对井下场景实际工况的适用监测技术展开了综述。梳理了煤矿典型场景(采空区、工作面-巷道)适用的煤自燃监测技术及研究现状;分析了基于指标气体和机器学习的煤自燃预测技术原理及研究现状;介绍了现有煤自燃阶段划分方式、分级预警方法,并提出煤自燃预警技术智能化发展路径:构建“矿井一站式、可视化、智能化”煤自燃智能预警平台,实现煤自燃关键信息的实时连续可视化监测;随着大模型与煤炭行业的深度结合,煤自燃预警技术将向“多模态分析-精准预测-主动式防控”的智能化方向发展。指出了煤自燃监测预警技术的发展方向:①继续研究煤自燃多物理场耦合机制及其致灾机理,为超前预警与主动防控提供理论支撑。②基于煤自燃特性与井下实际工况,重点突破新型监测技术的井下应用瓶颈,为多参数动态监测网络构建提供技术支持。③深度结合机器学习、数字孪生等技术,基于多模态预测模型搭建三维可视化智能预警平台。④深耕煤炭行业大模型,以通用大模型为底座蒸馏出轻量型煤矿领域垂直大模型,助力煤矿智能化建设。 展开更多
关键词 煤自燃监测 煤自燃预警 煤自燃灾害防治 内因火灾 煤自燃阶段 多参数动态监测
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煤矿用输送带热解过程特征研究
3
作者 张铎 李艳 +3 位作者 文虎 钱万学 刘茂霞 王伟峰 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第1期202-210,共9页
带式输送机作为煤炭运输系统的中枢,在提升煤炭开采效率的同时也存在着火灾隐患。为探明煤矿用输送带热解过程,探索其发生热解后的行为特征,选取PVC-800S型输送带样品,通过热重-红外联用(TG-FTIR)试验,研究4种不同升温速率(5,10,15,20℃... 带式输送机作为煤炭运输系统的中枢,在提升煤炭开采效率的同时也存在着火灾隐患。为探明煤矿用输送带热解过程,探索其发生热解后的行为特征,选取PVC-800S型输送带样品,通过热重-红外联用(TG-FTIR)试验,研究4种不同升温速率(5,10,15,20℃/min)下输送带的热解特性,分析热解过程中不同阶段样本质量、物质结构及气体生成演变特征。结果表明:不同升温速率下,TG/DTG曲线、气体产物等具有相似规律和趋势,随升温速率增加,各参量特征值向高温区发生偏移;输送带热解经历4个明显失重阶段,第1,2失重阶段发生聚合物链的断裂和降解,多烯共轭结构断裂、热解产物交联、异构和芳香化;第3,4失重阶段主要为PVC中挥发分的失重以及剩余有机组分的碳化;热解过程中有CO_(2),H_(2)O,HCl,NO_(2)等气体逸出,其中第1失重阶段主要逸出HCl,NO_(2),CO_(2),H_(2)O,其中,CO_(2),H_(2)O逸出最多;第2,3失重阶段主要逸出CO_(2),H_(2)O,NO_(2),且逸出浓度均较高;第4失重阶段主要逸出NO_(2)。研究可为煤矿用输送带火灾早期阶段的预警提供相应理论参考。 展开更多
关键词 煤矿用输送带 热重-红外联用 多升温速率 热解气体
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利用生物方法代谢煤矿采空区CO气体的生物降解特性
4
作者 王彩萍 张宇 +4 位作者 邓寅 段夏丹 王津睿 王宁 郑思雨 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第4期704-715,743,共13页
井下CO超限威胁着煤矿安全生产以及煤自燃预测预警。采用生物治理方法,对陈家山、下石节煤矿的样品进行菌落提取和纯化,筛选得到3株具有较高降解CO活性的单菌,分别为假单胞菌、黄金杆菌、丛毛单胞菌,并研究了3株单菌对不同培养环境的适... 井下CO超限威胁着煤矿安全生产以及煤自燃预测预警。采用生物治理方法,对陈家山、下石节煤矿的样品进行菌落提取和纯化,筛选得到3株具有较高降解CO活性的单菌,分别为假单胞菌、黄金杆菌、丛毛单胞菌,并研究了3株单菌对不同培养环境的适应性,并在最优生长环境下进行连续传代培养,分析了单菌的降解特性。结果表明:3株一氧化碳氧化菌在温度为25~40℃、pH为6.0~9.0的范围内生长良好但受酸性和低温环境影响较大;当初始CO气体浓度为21.63%时,3株单菌的CO气体代谢率分别可达98.52%、98.59%和97.80%,随着CO气体浓度的增加,代谢率呈现逐渐降低的趋势,可能与培养环境中的气压、氧气浓度等因素有关;优化培养条件连续传代培养微生物,可以提高一氧化碳氧化菌的生长活性,增长其生长浓度,加快CO气体代谢速率,生长浓度与气体碳源代谢率变化具有良好的线性关系。研究获得的一氧化碳氧化菌环境适应性强、代谢能力高,对消释矿井等环境中CO气体的有毒有害性,确保煤矿安全绿色开采具有非常重要的理论意义。 展开更多
关键词 煤矿 一氧化碳氧化菌 CO气体 生长代谢特性 降解特性
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基于STM32的DFB气体激光器驱动电路设计与实验 被引量：8
5
作者 李红岩 刘韩飞 +4 位作者 王伟峰 李俊 陈炜乐 刘宝 杨博 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2021年第1期152-159,共8页
可调谐半导体激光吸收光谱技术气体痕量检测系统中,激光器驱动电路存在模块体积大、电流纹波大、温度漂移严重、响应速度慢等问题,容易导致激光器波长偏离谱线吸收峰,影响系统测量精度。为解决上述问题,首先设计集高精度恒流源、实时监... 可调谐半导体激光吸收光谱技术气体痕量检测系统中,激光器驱动电路存在模块体积大、电流纹波大、温度漂移严重、响应速度慢等问题,容易导致激光器波长偏离谱线吸收峰,影响系统测量精度。为解决上述问题,首先设计集高精度恒流源、实时监测电路、电阻-电压变换电路、温度采集电路、MAX1978制冷器控制芯片、数字PID整定算法等于一体的激光驱动器;然后,实验测试激光驱动器对DFB激光器(1627 nm)电流调谐与温度控制的性能,分析确定DFB激光器波长的电流调谐系数、温度调谐系数以及内部温度误差来源;最后,通过改进B值计算及校正方法,对激光驱动器温度控制误差进行补偿,实现DFB激光器输出波长的精准锁定。实验表明:改善后的激光驱动器较传统激光驱动器的驱动电流绝对误差降低54.5%(±0.005 mA);控制温度绝对误差降低71.4%(±0.01℃);响应时间提高2.98倍(0.067 s/℃);C2H4气体检测系统精度提高17%。研究结果为TDLAS气体检测方法的应用提供了可靠的技术支撑。 展开更多
关键词 气体检测 STM32 分布反馈式激光器 恒流 温控
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低阶煤热解半焦氧化过程气体产生规律
6
作者 李青蔚 吕自琦 +2 位作者 宋经川 魏钦 肖旸 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第3期491-499,共9页
为研究低阶煤热解半焦氧化特性,掌握主要气体指标变化规律,指导火区复燃灾害监测预警,采用程序升温的方法,模拟新疆长草东火区不粘煤及其不同热解程度半焦的氧化升温过程,测试不同温度下的气体组分及浓度,进一步结合灰色关联分析和偏最... 为研究低阶煤热解半焦氧化特性,掌握主要气体指标变化规律,指导火区复燃灾害监测预警,采用程序升温的方法,模拟新疆长草东火区不粘煤及其不同热解程度半焦的氧化升温过程,测试不同温度下的气体组分及浓度,进一步结合灰色关联分析和偏最小二乘法,确定主要气体指标与温度的关联关系。结果表明:与原煤相似,半焦氧化时主要气体产物为CO、CO_(2)、CH_(4)、C_(2) H_(6)、C_(2) H_(4),气体产生量均随氧化温度的升高而增大,而随着热解程度的提高,CH_(4)、C_(2) H_(6)、C_(2) H_(4)逐渐消失;与原煤相比,相同氧化温度下半焦的耗氧量、CO、CO_(2)、CH_(4)、C_(2) H_(6)产生量随着热解程度的提高先增大后减小,而C_(2) H_(4)产生量降低;气体指标CO、C_(2) H_(6)、C_(2) H_(4)浓度和R 2值与氧化温度呈多元线性关系,R 2值与氧化温度的变化趋势相似程度较高。为减少煤火复燃灾害预测预报过程中的误差,应综合考虑火区残余半焦气体产物的变化对气体浓度的影响,选择合适的气体指标和关联模型。 展开更多
关键词 煤 热解半焦 氧化 气体产物 预测预报
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煤欠氧氧化热动力学特性研究 被引量：2
7
作者 邓军 赵夏琦 +4 位作者 王彩萍 任帅京 屈高阳 王津睿 豆龙辉 《矿业安全与环保》 北大核心 2025年第2期9-16,共8页
为研究煤样欠氧气氛氧化热动力学特性,以新疆老君庙火区为研究对象,选择氧气体积分数6%、12%、18%、21%条件下开展热重及差示扫描量热实验。结合热重(TG)曲线变化规律确定煤样的临界温度、干裂温度、着火温度、最大失重速率温度及燃尽温... 为研究煤样欠氧气氛氧化热动力学特性,以新疆老君庙火区为研究对象,选择氧气体积分数6%、12%、18%、21%条件下开展热重及差示扫描量热实验。结合热重(TG)曲线变化规律确定煤样的临界温度、干裂温度、着火温度、最大失重速率温度及燃尽温度,将煤氧化过程划分为脱水失重、吸氧增重、氧化燃烧3个阶段,最后通过Coats-Redfern法对3个阶段的煤样表观活化能进行计算。结果表明:随着氧气体积分数从6%增大到21%,煤样的特征温度点均向低温区偏移;氧气体积分数增大时氧化燃烧阶段放热量增大,吸热放热平衡点向低温区偏移;在稳定放热阶段中不同氧气体积分数下的放热速率与失重速率呈正相关关系,当氧气体积分数低于18%时对煤稳定放热阶段热效应影响更大;整体反应过程活化能呈增大趋势,氧化燃烧阶段的活化能远大于其他两个阶段,随着氧气体积分数增大,平均活化能先增大后减小,在氧气体积分数为18%时平均活化能达到最大且差距不明显。研究结果可为新疆煤田火区的治理提供基础理论支撑。 展开更多
关键词 煤田火灾 欠氧燃烧 热失重 热效应 表观活化能
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煤矿采空区微生物驯化及抑制煤自燃特性 被引量：1
8
作者 邓军 张敏 +3 位作者 易欣 白祖锦 王彩萍 王凯 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期379-391,共13页
煤自燃的发生主要与煤炭的化学结构组成及其特性有关,而微生物对煤结构具有一定的作用能力。因此提出利用特定微生物对煤表面结构溶解-抑制煤自燃的思路,从褐煤中分离、提纯、定向驯化得到2种采空区煤源微生物,Aureobasidium pullulans(... 煤自燃的发生主要与煤炭的化学结构组成及其特性有关,而微生物对煤结构具有一定的作用能力。因此提出利用特定微生物对煤表面结构溶解-抑制煤自燃的思路,从褐煤中分离、提纯、定向驯化得到2种采空区煤源微生物,Aureobasidium pullulans(DA.pu)和Staphylococcus pettenkoferi(DS.pe),经处理煤样后,探讨煤源驯化微生物对煤低温氧化过程微观结构及氧化性能的影响特征。结果表明:不同微生物对煤活性结构作用效果具有差异性。DA.pu减少煤中羟基,但DS.pe却使羟基峰面积比例大幅增大。煤中的脂肪烃、含氧官能团面积比例均呈现出不同程度的减少。其中,DS.pe对煤中脂肪烃的破坏能力最强,可完全溶解—CH3,对芳醚键也具有较强的溶解能力,降低率高达66.37%。DS.pe将煤中芳香烃中四取代烃峰面积降为0,单取代烃的减少率达到了58.52%。处理煤样的γ峰与002峰的峰面积,堆砌高度与芳香片层数均减小。综合微观结构的变化特征,DA.pu比DS.pe对结构参数作用能力更为显著。微生物作用延迟了煤样的临界温度T1,DA.pu将燃烧阶段的活化能增大了4428.11 J/mol,延缓了煤自燃发展进程。微观结构及氧化性能的表现一致,表明DA.pu抑制能力更强。这是由于微生物能够有效的溶解煤分子结构,降低煤分子的反应活性,使得煤的反应活化能增加,氧化性能降低。该研究结果为探索煤矿采空区微生物驯化及抑制煤自燃的设想提供了理论依据。 展开更多
关键词 煤自燃 微生物 驯化 官能团 结构参数
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基于分级预警智能联动式采空区注氮防灭火技术及应用 被引量：1
9
作者 陈晓坤 汤旭 +2 位作者 李鹏兵 于志金 张志鹏 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第3期439-449,共11页
早期准确预报和及时有效处置是科学预控采空区煤自燃灾害的关键技术。为了提高煤自燃早期预测预报和应急处置技术的联动性,通过程序升温试验和数值模拟,以明确采空区煤自燃预测预报指标及阈值,分析不同注氮参数条件下采空区氧浓度的变... 早期准确预报和及时有效处置是科学预控采空区煤自燃灾害的关键技术。为了提高煤自燃早期预测预报和应急处置技术的联动性,通过程序升温试验和数值模拟,以明确采空区煤自燃预测预报指标及阈值,分析不同注氮参数条件下采空区氧浓度的变化规律,建立基于分级预警原则的采空区煤自燃预报与预埋注氮联动技术体系。结果表明:以O_(2)、CO、C_(2)H_(4)/C_(2)H_(6)、ΔCO/ΔO_(2)及C_(2)H_(4)作为主要预测指标气体构建的5级(灰、蓝、黄、橙、红)预警体系能够准确地表征采空区煤自燃隐患态势;采空区最佳注氮位置为进风侧55 m处,随着流量增加,氧化带范围缩减明显;当采空区预警级别为灰、蓝、黄时,通过监测系统与注氮系统联动,控制压注流量在1500~_(2)000 m^(3)/h时,能够使在距工作面40~60 m采空区范围内O_(2)浓度由18%~_(2)0%下降至8%以下,注氮口附近降至5%以下,同时有效缩短氧化带范围,抑制自然发火发展。该研究构建了采空区煤自燃分级预警模型和注氮联动防治技术体系,并成功应用于采空区煤自燃防治,为矿井煤自燃灾害防治提供了安全、高效、科学的解决方案。 展开更多
关键词 分级预警 预警预测指标 注氮参数 智能联动
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富油煤可控氧化自燃的原位热解开采理论与技术构想
10
作者 邓军 卢俊辉 +8 位作者 王双明 王凯 孙强 王彩萍 师庆民 耿济世 王津睿 苏畅 屈高阳 《煤炭学报》 北大核心 2025年第7期3450-3465,共16页
富油煤作为一种战略性煤基油气资源,在我国储量丰富。开发富油煤的油气资源,对保障我国能源安全,助力“双碳”目标和能源转型具有重大战略价值。地下原位热解提取油气是富油煤低碳绿色开发和高效利用的重要途径之一。利用热解半焦自燃... 富油煤作为一种战略性煤基油气资源,在我国储量丰富。开发富油煤的油气资源,对保障我国能源安全,助力“双碳”目标和能源转型具有重大战略价值。地下原位热解提取油气是富油煤低碳绿色开发和高效利用的重要途径之一。利用热解半焦自燃作为原位热解的热源,可以提高富油煤资源开采效率,但需要着重突破热解半焦自燃可控、传质传热高效、地质保障系统可靠、地下环境污染可控等难题。系统阐述了富油煤可控氧化自燃的原位热解开采科学技术构想,提出了富油煤原位热解开采的采动岩体力学理论、热解半焦可控氧化自燃理论、“四场”可视化理论、多物理场耦合传热理论,揭示了开采扰动下煤及围岩的耦合损伤机理、热解半焦自燃放热特性及可控条件、多物理场耦合岩体力学行为与能量演化特征,为富油煤可控氧化自燃的原位热解开采技术体系构建提供了理论依据。对开采技术中的关键环节,建立了热解半焦可控氧化自燃技术、原位传质传热增强技术、地下封闭体系技术和原位开采地质保障技术,为富油煤可控氧化自燃的原位热解开采提供了技术支持。在此基础上,构建了富油煤可控氧化自燃的原位热解开采理论与技术体系,明确了未来研究的难点和重点,提出了我国富油煤高效、低碳、安全开发工程化、产业化、规模化的技术路径与研究方向。 展开更多
关键词 富油煤 热解半焦 原位热解 氧化自燃 可控技术
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两种煤源微生物对褐煤氧化进程影响探究
11
作者 易欣 冯景芸 +3 位作者 郭行 邓军 白祖锦 施欣甫 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第10期3803-3810,共8页
褐煤因变质程度低、含水量高且含氧官能团丰富等特点而具有较高的氧化自燃倾向,这对煤矿安全和环境保护带来了极大隐患,亟需采用绿色高效技术来抑制煤炭自燃。本研究利用煤源微生物(裂褶菌和烟管菌)构建绿色阻燃体系,通过扫描电子显微镜... 褐煤因变质程度低、含水量高且含氧官能团丰富等特点而具有较高的氧化自燃倾向,这对煤矿安全和环境保护带来了极大隐患,亟需采用绿色高效技术来抑制煤炭自燃。本研究利用煤源微生物(裂褶菌和烟管菌)构建绿色阻燃体系,通过扫描电子显微镜-能谱联用、傅里叶变换红外光谱及同步热分析等多维表征手段,系统揭示微生物改性对褐煤微观结构与氧化特性的调控机制。试验表明:经微生物处理后煤体表面形成多孔结构,含氧官能团质量分数分别降低7.71百分点(裂褶菌)和4.68百分点(烟管菌),显著抑制其氧化活性;热动力学分析显示临界温度分别提升37.89℃和27.97℃,其中烟管菌处理组质量损失率降至未处理煤样的16.3%,最大失重速率降低41.31%。 展开更多
关键词 安全工程 煤自燃 微生物 褐煤 官能团 氧化特性
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液态CO_(2)释放时气固两相射流分散与升华冷却模拟研究
12
作者 罗振敏 解乐乐 +1 位作者 吴鹏志 刘利涛 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第7期2493-2503,共11页
为了解液态CO_(2)释放过程中气-固两相射流分散和升华冷却特性,研究采用两阶段的方法,在第一阶段建立一个考虑干冰生成的源模型来预测伪源面参数,在第二阶段通过雷诺平均纳维-斯托克斯方程+离散相模型(Reynolds-Averaged Navier-Stokes ... 为了解液态CO_(2)释放过程中气-固两相射流分散和升华冷却特性,研究采用两阶段的方法,在第一阶段建立一个考虑干冰生成的源模型来预测伪源面参数,在第二阶段通过雷诺平均纳维-斯托克斯方程+离散相模型(Reynolds-Averaged Navier-Stokes Equations+Discrete Phase Model, RANS+DPM)方法模拟随后CO_(2)气-固两相的射流分散,进而研究释放压力、液体质量分数和孔口尺寸对流场温度、速度、CO_(2)浓度和干冰生存距离的影响。结果显示:采用Rosin-Rammler模型描述的干冰粒径分布可以很好地捕捉释放点附近温度的下降,特别是低于干冰的升华温度-78.5℃(0.101 MPa);随着释放压力的增加,干冰质量流量在4.4 MPa附近出现极大值,同时羽流温度冷却距离和浓度范围会先增加后减小;伪源面上的射流速度随着释放压力增加和液相质量分数的减少而逐渐增大,射流速度随着释放孔径的增大几乎不变;随着释放液相质量分数和孔径的增加,羽流温度冷却距离、CO_(2)浓度距离和干冰生存距离均逐渐增大。 展开更多
关键词 安全工程 液态CO_(2) 计算流体力学模拟 干冰升华 射流分散
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纳米氧化锌对硅橡胶泡沫阻燃抑烟性能的影响
13
作者 康付如 郭兰兰 +3 位作者 胡鹏 田汭川 涂佳瑶 王倩 《化工新型材料》 北大核心 2025年第4期278-283,共6页
为提高硅橡胶泡沫(SRF)的阻燃抑烟性能,采用室温脱氢法制备以纳米氧化锌(ZnO)为阻燃剂的SRF材料,通过极限氧指数(LOI)、UL-94试验、锥形量热仪和烟密度仪测试,研究纳米ZnO对SRF体系阻燃抑烟性能的影响。结果表明:添加5%及以上纳米ZnO后,... 为提高硅橡胶泡沫(SRF)的阻燃抑烟性能,采用室温脱氢法制备以纳米氧化锌(ZnO)为阻燃剂的SRF材料,通过极限氧指数(LOI)、UL-94试验、锥形量热仪和烟密度仪测试,研究纳米ZnO对SRF体系阻燃抑烟性能的影响。结果表明:添加5%及以上纳米ZnO后,SRF的垂直燃烧等级均达到V-0级;添加5%纳米ZnO时SRF的LOI为29.1%,热释放速率峰值和总热释放量峰值分别降低18.6%和17.9%;添加25%纳米ZnO的SRF的产烟率峰值和产烟量分别降低53.72%和56.34%;添加10%纳米ZnO时SRF能够抑制CO_(2)与CO生成,最大烟密度和烟密度等级分别下降了31.1%和21.7%。研究结果可为提升SRF材料阻燃抑烟性能提供借鉴。 展开更多
关键词 硅橡胶泡沫 纳米ZNO 阻燃性能 抑烟性能
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煤氧化特性的STA-FTIR实验研究 被引量：24
14
作者 杨漪 邓军 +1 位作者 张阓妮 王伟峰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期1031-1040,共10页
采用同步热分析-红外联用技术(STA-FTIR),以4种不同变质程度的新鲜煤样为研究对象,从特征温度点、热量变化、逸出气体、氧化反应动力学等多角度分析煤的氧化放热特性及其规律。研究结果表明,随着煤变质程度降低,煤中挥发分含量增高,煤... 采用同步热分析-红外联用技术(STA-FTIR),以4种不同变质程度的新鲜煤样为研究对象,从特征温度点、热量变化、逸出气体、氧化反应动力学等多角度分析煤的氧化放热特性及其规律。研究结果表明,随着煤变质程度降低,煤中挥发分含量增高,煤氧化过程特征温度点逐渐减小;各个阶段反应活化能逐渐变小,最大热释放速率和放热量相应增加;同时,氧化过程中所释放的CO,CO2,H2O,CH4等气体的初始温度和峰值温度均呈现出逐渐减小趋势,生成CO量减少,CO2和水量增加;此外,不同煤样在水分蒸发及脱附阶段、吸氧增重阶段的反应机理接近。实验结果说明不同煤样的氧化反应过程具有相似性,变质程度越低的煤,发生氧化和燃烧反应越容易,自燃危险性越高。应根据煤样存储、开采、运输环境,针对初始放热温度较低的低变质煤样,及时采取冷却降温、封堵裂隙、阻化剂阻化等措施预防煤自燃发生和发展。 展开更多
关键词 煤自燃 氧化放热特性 热分解 热动力学 STA-FTIR技术
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氧浓度与风量对煤热物性参数影响的实验研究 被引量：10
15
作者 王凯 翟小伟 +1 位作者 王炜罡 文虎 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2018年第1期31-36,共6页
为了研究氧浓度与风量对煤自燃过程传热特性的影响,采用激光导热分析仪,研究了不同氧浓度与风量条件下煤的热扩散系数、比热容与导热系数变化特征,发现煤样的热扩散系数随温度的升高总体呈下降趋势,而比热容表现为线性增加,导热系数随... 为了研究氧浓度与风量对煤自燃过程传热特性的影响,采用激光导热分析仪,研究了不同氧浓度与风量条件下煤的热扩散系数、比热容与导热系数变化特征,发现煤样的热扩散系数随温度的升高总体呈下降趋势,而比热容表现为线性增加,导热系数随着温度的升高呈缓慢的非线性增长特征;纯氧条件下煤的热扩散系数略高于空气气氛,比热容则低于空气气氛,综合效应表现为氧浓度对煤升温过程中导热系数无明显影响;而供风量的增加明显降低了煤样的热扩散系数与比热容,综合表现为导热系数的降低。结果表明:氧浓度对煤氧化升温过程传热特性影响较小,而风量对实验煤样导热系数的变化具有显著影响,是煤自燃传热过程研究应考虑的重要因素。 展开更多
关键词 安全科学与工程 煤自燃 氧浓度 风量 导热系数 热扩散系数
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不同预氧化温度下煤样热物性参数的实验研究 被引量：18
16
作者 肖旸 尹岚 +1 位作者 马砺 周一峰 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2018年第3期383-388,共6页
为了研究在不同预氧化温度下煤样热物性参数的变化规律,选取长焰煤进行热物性实验。首先通过程序升温氧化法对煤样进行预氧化处理,分别氧化升温至80,110,140,170,200℃.然后使用激光导热仪LFA 457装置测定在30~300℃温度范围内的煤样热... 为了研究在不同预氧化温度下煤样热物性参数的变化规律,选取长焰煤进行热物性实验。首先通过程序升温氧化法对煤样进行预氧化处理,分别氧化升温至80,110,140,170,200℃.然后使用激光导热仪LFA 457装置测定在30~300℃温度范围内的煤样热物性参数,研究预氧化处理后煤样的热物性参数随温度的变化趋势,并分析预氧化处理后的煤样对温度的敏感性。结果表明:在30~300℃范围内,随着温度的升高,煤样的热扩散系数呈现出逐渐降低的趋势,而煤样的导热系数和比热容呈现出逐渐升高的趋势,并且温度越高,煤样的热扩散系数的降低趋势以及比热容和导热系数的增大趋势越来越平稳。在相同温度下,预氧化处理煤样的热物性参数均高于原煤样。从敏感性分析可知,比热容对温度最敏感,而导热系数的敏感性最低,且当温度超过120℃时,煤样的预氧化温度越高,其热物性参数对温度的敏感性越低。实验结果对于了解煤层自燃和火灾蔓延过程中的传热具有指导意义,为煤自燃的防治提供理论依据和技术指导。 展开更多
关键词 热物性参数 程序升温 预氧化处理 温度 敏感性
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CF_(3)I和CO_(2)抑制甲烷-空气爆炸实验研究 被引量：13
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作者 程方明 南凡 +2 位作者 肖旸 罗振敏 牛巧霞 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期156-164,共9页
为了探究三氟碘甲烷CF_(3)I和二氧化碳CO_(2)复合使用对甲烷爆炸的抑制效果,采用容积为20 L的球形爆炸实验装置,研究了单独和复合使用三氟碘甲烷和二氧化碳对甲烷爆炸压力特性的影响。研究结果表明:添加三氟碘甲烷和二氧化碳后,甲烷爆... 为了探究三氟碘甲烷CF_(3)I和二氧化碳CO_(2)复合使用对甲烷爆炸的抑制效果,采用容积为20 L的球形爆炸实验装置,研究了单独和复合使用三氟碘甲烷和二氧化碳对甲烷爆炸压力特性的影响。研究结果表明:添加三氟碘甲烷和二氧化碳后,甲烷爆炸极限范围逐渐缩小,且三氟碘甲烷对甲烷爆炸极限的影响更显著,当三氟碘甲烷和二氧化碳的体积分数分别达到5.5%和32.0%时,甲烷爆炸上下限重合,临界氧的体积分数分别为17.85%和12.50%。可见三氟碘甲烷对甲烷爆炸极限的影响机制与二氧化碳不同,并不是通过降氧为主而发挥抑制作用的。三氟碘甲烷对甲烷爆炸的抑制效果明显优于二氧化碳,对比体积分数为9.5%的甲烷爆炸最大爆炸压力和最大爆炸压力上升速率下降的比率,5.0%三氟碘甲烷的抑爆效果约是等量二氧化碳的6倍和5倍。二氧化碳掺混少量三氟碘甲烷后,抑爆效果大幅提升,掺混比例越,高效果越明显,且对抑制甲烷爆炸压力作用的提升更显著。三氟碘甲烷掺混体积分数大于等于1.0%时,二氧化碳单位增量导致甲烷最大爆炸压力下降的幅度有所增加。这说明三氟碘甲烷的加入具有改善抑爆效果和增强抑爆效率的双重作用。 展开更多
关键词 甲烷爆炸 三氟碘甲烷 二氧化碳 爆炸压力 抑爆
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咪唑类离子液体对煤热物性参数影响的实验研究 被引量：7
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作者 邓军 陈炜乐 +2 位作者 肖旸 吕慧菲 王彩萍 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2018年第4期523-529,共7页
离子液体对煤分子结构活性官能团具有显著的溶解破坏作用,从而可以抑制煤热量传递。为了考察咪唑类离子液体([EMIM][BF4]、[BMIM][BF4]、[BMIM][NO3]和[BMIM][I])对煤热物性参数的影响,使用离子液体对不粘煤进行预处理,通过激光闪射装置... 离子液体对煤分子结构活性官能团具有显著的溶解破坏作用,从而可以抑制煤热量传递。为了考察咪唑类离子液体([EMIM][BF4]、[BMIM][BF4]、[BMIM][NO3]和[BMIM][I])对煤热物性参数的影响,使用离子液体对不粘煤进行预处理,通过激光闪射装置LFA 457测定在30~300℃范围内煤样的热物性参数,研究离子液体对煤热物性参数的影响,并分析离子液体预处理煤对温度的敏感性。结果表明:随着温度的升高,煤样的热扩散系数逐渐减小,比热容和导热系数逐渐增大,且温度越高,煤样的热物性参数的变化趋势越弱。在相同温度下,离子液体预处理煤的热扩散系数、比热容及导热系数均低于原煤样。在([BMIM]+)相同的情况下,[BF4]-对煤的热扩散系数抑制效果明显;在([BF4]-)相同情况下,[BMIM]+对热扩散系数的抑制效果明显。从敏感性分析可知,煤样的比热容对温度的敏感性最高,导热系数对温度的敏感性最低。此外,在相同温度下,[BMIM][I]处理煤的比热容和导热系数相对较低。实验结果为离子液体抑制煤自燃以及煤火的传热提供理论依据。 展开更多
关键词 离子液体 热量传递 热物性参数 温度 敏感性
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煤对CO_2的解吸实验及热力学参数研究 被引量：3
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作者 邓军 任立峰 +2 位作者 吴明明 马砺 翟小伟 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2018年第5期697-704,共8页
为研究煤对CO_2的解吸过程及其热力学特性,采用吸附常数测定仪在303~343 K,解吸平衡压力从5 MPa到0. 1 MPa情况下进行煤对CO_2的解吸实验,得到了4种煤样对CO_2的解吸等温曲线。研究4种煤样在不同温度时对CO_2解吸等温线变化规律以及对... 为研究煤对CO_2的解吸过程及其热力学特性,采用吸附常数测定仪在303~343 K,解吸平衡压力从5 MPa到0. 1 MPa情况下进行煤对CO_2的解吸实验,得到了4种煤样对CO_2的解吸等温曲线。研究4种煤样在不同温度时对CO_2解吸等温线变化规律以及对应的吸附模型,并计算得到煤对CO_2解吸过程中的等量吸附热。结果表明:随解吸体系温度升高,CO_2对煤表面不均匀程度的敏感性逐渐降低。因此,温度在303~323 K之间时,4种煤样对CO_2的解吸过程符合Freundlich模型;在333~343 K时,煤样对CO_2的解吸等温线符合Langmuir模型。煤对CO_2解吸的特征温度分别为:270 K(LHG)、277 K(WW)、278 K(LG)和298 K(WJL),解吸特征温度随煤变质程度的升高而升高。煤对CO_2的解吸过程中等量吸附热在吸附量为0. 1 mmol/g时在-60^-90 kJ/mol之间变化; CO_2气体在煤表面解吸过程中的等量吸附热随吸附量的增加呈Qst=cln(N)+d的对数降低规律,煤对CO_2的解吸能力随吸附量的增加而逐渐增强。研究结果对CO_2在煤表面的吸附解吸机理的研究以及利用CO_2在增产煤层气方面的应用提供一定的参考。 展开更多
关键词 煤 解吸 CO2 热力学 吸附热
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彩跑粉基料的爆炸特性实验研究 被引量：1
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作者 王秋红 李州昊 +1 位作者 罗振敏 李凯 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2019年第1期9-14,49,共7页
为研究彩跑粉基料的爆炸特性,实验采用20 L近球形的爆炸系统,从粉尘云浓度、点火延迟时间和初始点火能量3个方面对其进行了实验研究。结果表明:随着初始点火能的增大,彩跑粉基料的最大爆炸压力也会随之增大,初始点火能量的增加会导致彩... 为研究彩跑粉基料的爆炸特性,实验采用20 L近球形的爆炸系统,从粉尘云浓度、点火延迟时间和初始点火能量3个方面对其进行了实验研究。结果表明:随着初始点火能的增大,彩跑粉基料的最大爆炸压力也会随之增大,初始点火能量的增加会导致彩跑粉基料爆炸威力显著增强;随着点火延迟时间的增加,彩跑粉基料的最大爆炸压力会先增大后减小,存在最佳点火延迟时间,可使彩跑粉基料最大爆炸压力达到峰值,70 g·m^(-3)彩跑粉基料的最佳点火延时是60ms,对应的最大爆炸压力为0. 128 MPa;随粉尘云浓度的增大,彩跑粉基料的最大爆炸压力先增加后减小,彩跑粉基料的爆炸下限浓度为55 g·m^(-3),存在某一浓度,使彩跑粉基料的最大爆炸压力达到峰值,在190 g·m^(-3)浓度时,彩跑粉基料爆炸威力最猛烈,最大爆炸压力达0. 368 MPa. 展开更多
关键词 安全科学与工程 彩跑粉基料 爆炸 点火延迟时间 粉尘云浓度
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