摘要：世界上规模最大的400万t/a煤基费托合成装置,于2016年11月首次试车运行,该装置采用中科合成油的中温费托合成技术建设,核心单元由8个年产50万t费托合成中间产物的浆态床反应器组成,具有设备系列多、规模大、配置复杂的特点。装置运行过程中暴露出高温油气分离效果差、产物汽提塔设计不合理、费托合成反应器与脱碳单元难匹配等突出问题。通过近2 a的技术攻关和优化改造,解决了大部分问题,实现了装置安全稳定运行。通过增加旋风分离器数量,减小其尺寸,提高入口油气气速,显著降低了高温油气中夹带的催化剂颗粒量,避免了换热分离器的堵塞,实现了重油、轻油和和合成水的有效分离;从控制换热分离器中重油温度和提高汽提塔重油进料温度两个方面进行优化操作。将换热分离器中水的平衡分压控制在0.26~0.32 MPa时,确保合成水不凝结,且轻质油中不含重油。同时将换热分离器底部重油温度控制在128~135℃。另一方面,确保重油进入汽提塔的温度不小于170℃,实现了汽提塔热量再平衡,塔底釜温维持在200℃以上,确保了汽提塔运行的安全性;将各费托合成反应器出口压力控制在2.3 MPa,并控制各循环气压缩机一段进气量,和提高压缩机二段进气量实现操作调控送入脱碳装置的合成尾气量,提高了费托合成反应器与脱碳单元匹配性,提高了系统运行的稳定性。装置运行标定结果为:CH4选择性为2.90%,C^+3选择性平均值为96.1%,C^+5选择性达到92.8%,吨油消耗合成气5686 m^3(标准状态),吨产物副产4.5 t中压蒸汽和1.1 t合成水,基本达到设计指标。

摘要：浆态床铁基中温费托(MTFT:260~290℃)合成技术首次在国内大规模工业应用,建成400万t/a煤炭间接液化装置,其核心单元费托(F-T)合成装置具有浆态床反应器系列多、规模大、配置复杂的特点,导致装置操作难度大,反应器之间、反应器和下游装置间相互影响、相互干扰较大,降低了系统运行稳定性。工业运行结果表明:MTFT合成中间产品结构发生显著变化。与设计值相比较,蜡减少105.88万t/a,而重油和轻油分别增加了53.16万t/a和27.82万t/a。与低温费托(LTFT)产物相比,MTFT合成中间产物具有α-烯烃质量分数高和C^+5收率高的优点,C^+5收率达到92.82%,且主要由α-烯烃和正构烷烃组成。轻油中α-烯烃质量分数达到66.34%,其中1-己烯占C6组分总量的62.47%,1-辛烯占C8组分总量70.43%;重油中α-烯烃和正构烷烃组成合计约89.63%,且随着碳数增加,α-烯烃质量分数降低。合成的蜡蒸馏出90%,达到720℃。MTFT合成(C^+22)的选择性较高,选择性达到59.79%,与LTFT合成蜡选择性相当,但烯烃质量分数高。经过加氢精制和加氢裂化处理,生产的MTFT合成柴油主要由链烷烃组成,具有较高的十六烷值(不小于60),是高品质的洁净燃料,但密度偏低,最高仅为780 kg/m^3,达不到车用柴油(GB 19147—2013)规定标准。MTFT石脑油不含环烷烃和芳烃,因此其辛烷值很低(小于50),不能作为汽油调和组分,但可以作为蒸汽裂解生产乙烯和丙烯的优质原料,乙烯的收率可到37.56%,丙烯收率20.16%,三烯总收率>61.82%。针对项目产品结构单一的局限,提出以生产柴油组分为主,联产α-烯烃、液体石蜡、F-T蜡、润滑油基础油等高附加值化工品的技术路线,并逐步实施,取得显著的经济效益。

摘要：在煤炭资源开采及加工利用过程中,伴生着大量污染环境、占用土地资源且难以处置利用的煤矸石、粉煤灰、煤气化渣等煤基固体废弃物。将煤基固废应用于矿井充填材料制备以解决煤炭开采造成的地层塌陷、生态破坏等问题,能够科学处理固废、保护环境、保证资源持续开采。通过研究不同粉煤灰质量分数下煤基固废充填体新拌浆体的流动度、流变性能以及浆体硬化体的抗压强度和沉缩变化,对比了煤矸石骨料与传统风积砂骨料对充填材料工作性能的影响因素和性能优劣变化趋势。借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜–能谱仪(SEM–EDS)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP–OES)等分析手段,分析了大掺量粉煤灰基矿井充填材料硬化体在不同水胶质量比、不同减水剂添加量时的水化产物、微观结构演变过程及重金属固化能力。结果表明,粉煤灰可有效改善煤基固废充填材料新拌浆体的流动性能,但粉煤灰掺量超过80%,不利于充填体抗压强度进一步提升;当粉煤灰掺量为60%,水胶比(水与胶质量比)为1.0时,加入0.2%聚羧酸减水剂,同等流动度条件下,充填材料净浆流体表现出良好的流变性能,新拌浆体硬化体7、28 d抗压强度分别为4.7、6.2 MPa;以破碎煤矸石做骨料时,充填体早龄期(3、7 d)抗压强度显著提升,充填浆体相对稳定,以传统风积砂做骨料时,充填体28 d龄期抗压强度劣化,不同粉煤灰质量分数下,破碎煤矸石骨料充填体沉缩率始终低于以风积砂为骨料的充填体;粉煤灰掺量为60%,水胶比为1.0时,硬化充填体28 d龄期微观形貌结构密实度高于水胶比为1.2时充填体,EDS能谱扫描Ca元素密集度最高,均匀性最优;28 d龄期时,水胶比为1.0的硬化充填体中Cd和Cr质量浓度相比于3 d龄期,分别降低了70%和41.2%,重金属固化效果优于水胶比为0.8和1.2时。

摘要：为解决城市尺度雨洪模拟过程中常见的地块区域地形及管网资料不足、道路区域行洪与积水严重以及现有雨洪模型计算精度差或计算效率低等问题,提出基于地块概化模拟和路网精细模拟理念的城市雨洪过程分区自适应模型。对于资料不足的地块划分子汇水区单元,采用水文学概化方法计算产汇流过程;对道路区域划分精细网格,采用二维水动力学方法模拟水流运动过程;两者均与管网模型耦合连接,共同驱动管网模型进行汇流计算。以西咸新区沣西新城核心示范区为研究对象,搭建研究区域分区模型,对比分析整体区域均采用精细网格的全分布模型和整体划分子汇水区的半分布模型的模拟结果。结果表明:①分区模型综合考虑了地块管网排水与道路径流过程,可模拟出道路低洼区域在地表产汇流和管网溢流综合作用下的致涝过程,整体径流路径符合实际降雨水流运动规律;②相较半分布模型,分区模型在道路区域采用精细网格进行计算,可较好模拟道路区域的积水过程;③相较全分布模型,分区模型显著减少了计算量,在不同设计降雨下减少了28.2%~73.5%的计算耗时。该耦合模型有效地克服了数据条件和计算能力的限制,可为城市洪涝模拟提供一种新的耦合模拟思路。

摘要：基于流固耦合数值仿真,划分了雨水渗流下双层排水沥青路面的堵塞阶段,明确了不同粒径路表沉积物的堵塞比例,得到了易堵塞沉积物的粒径区间,分析了双层排水路面上层空隙率、渗流速率、路表沉积物质量和单、双层排水路面结构对堵塞结果的影响.结果表明,双层排水路面上下层与整体空隙的堵塞阶段各异.随着上层空隙率增加,堵塞物粒径分布区间增大,上层空隙堵塞加剧而限制整体排水功能.随着渗流速率增大,沉积物堵塞比例下降.随着单位面积沉积物质量增加,路面空隙中小粒径沉积物以大粒径沉积物为核心聚集,加剧堵塞.与单层排水路面相比,双层排水路面中沉积物堵塞比例明显降低,且堵塞物粒径分布区间增大,表明双层排水路面抗堵塞能力更佳.该研究可为排水路面设计与堵塞预估提供参考.

摘要：堤坝非均质各向异性渗流场及其水位的动态变化导致土/滤料界面上入渗角随之发生偏转,当入渗角与界面非正交时,渗流折射现象引起局部水力要素发生突变。采用自主研制的大容量多功能渗透管涌测试仪,将取自土坝施工现场的填土和依据现行规范设计的反滤料按渗透水流与界面呈30°,45°,60°和90°夹角制样,在不同水力梯度下进行接触侵蚀试验,探究土/滤料界面接触侵蚀规律。同时,建立基于流–固耦合的PFC数值模型,按室内试验工况模拟计算不同入渗角时防渗体与反滤层接触界面上的内部侵蚀细观特征值,并与试验结果进行对比分析。结果表明,试验工况下土/滤料界面上渗流入渗角对反滤效果有一定影响,当渗透水流与界面正交时,反滤层各项指标较好,而随界面入渗角减小,受渗流折射影响,渗透流速、局部水力梯度、孔隙压力和土压力都有明显变化。渗透流速增大,内部侵蚀加剧,引起界面被保护土细颗粒流动数量增加,弱化了滤料的反滤效果。必须指出的是,试验和数值模拟中入渗角的变化并未导致土/滤料界面发生侵蚀破坏,说明现行规范的反滤准则具有一定的安全储备。

摘要：针对国内枸杞采收装备存在采收质量差、效率低的问题,该研究提出基于篱架型枸杞双侧挂果种植农艺的阵列化振动单元采收方式。对阵列化振动部件和接果归集平台进行结构设计,并进行行走、输送、分选和整机稳定性分析,确定振动部件结构、频率和角度参数,宁夏枸杞夏果不同茬数的阵列布局参数,履带总成设计参数,横-纵输送带传动结构和驱动参数,接果筐与提升输送带位置和杂物分选风速参数,并完成整机在坡度上行驶稳定性校验。根据整机行走、采收和分选试验条件与方法,开展整机性能试验,结果显示:整机最高行驶速度0.252 m/s,最小转弯半径1.86 m,适应最大坡度32°,最大越沟宽0.5 m,最大越阶高度11 cm,整机行走性能良好;针对宁夏宁杞1号夏果第6茬枸杞采收,振幅固定为15 mm,最佳作业条件为驱动转速1300 r/min,振动时间5 s,成熟枸杞采摘效率4037颗/min,成熟枸杞采净率88.95%,鲜果损伤率3.64%,干果损伤率4.17%,未成熟果、青果和花朵综合误采率3.80%,机采人采效率比26.91,机械化采收枸杞果实满足商品化加工的要求;确定风速至少5 m/s,利于果叶分离。

摘要：冲击地压煤层如何实现安全高效智能开采是一项重大的产业技术难题,系统分析了我国冲击地压矿井分布特征、开采现状及冲击地压发展趋势,深入剖析了冲击地压矿井面临的主要开采难题。从区域地应力监测反演、矿井开拓布局优化、煤柱尺寸优化、井上下联合卸压、置换充填开采、高层位离层注浆等方面,全面阐述了冲击地压矿井全生命周期防控技术发展现状。针对巷道冲击地压防治难题,研发了冲击地压巷道全巷协同智能自适应抗冲击支护技术与装备,利用吸能防冲液压支架实现了正常状态对巷道围岩进行强支护、冲击过程迅速让位吸能的效果,结合支架智能运移装置、支架监测预警系统及全巷协同自适应抗冲击支护智能设计方法,构建了冲击地压巷道智能化吸能支护防控体系。分析了采煤工作面智能开采系统防冲原理,提出通过对围岩采动应力、覆岩断裂结构等进行监测分析,基于三维地质模型、大数据算法等对冲击地压发生位置、概率进行预测预警,并通过智能开采系统对液压支架的支护姿态与支护力、采煤机割煤速度等进行智能联动控制,实现采煤工作面智能开采与冲击地压智能防治。从采场应力与覆岩结构智能监测、冲击地压灾害数据库构建、冲击地压灾害分类预测预警等方面,分析了冲击地压智能防控技术的研发重点,提出了煤矿冲击地压监测预警系统组成及总体架构。从顶层设计、关键技术、智能精准解危与效果评价等方面提出了我国煤矿冲击地压煤层实现安全高效智能开采的技术路径与研发方向。

摘要：为了改善沙漠地区的生态环境,采用生物矿化技术进行风积沙固化.首先,从土壤中分离并培养类芽孢杆菌,提取脲酶溶液.然后,通过风蚀测试试验、表面强度测试试验和植物适生性测试试验,研究生物矿化的室内固沙效果.最后,在乌玛高速公路中卫段进行了面积为5×10^(4)m^(2)现场试验,验证生物矿化固沙技术的现场应用效果.结果表明,生物矿化可以有效胶结风积沙并在试样表面形成强度大于400 kPa的硬化层,可抵御11级风的风蚀作用,且不影响植物种子的萌发.虽然降雨对生物矿化固沙效果存在影响,但是固化7 d时硬化层强度超过500 kPa, 2 a内固化区高程无明显变化,表现出较好的抗风蚀性.固化区植物成活率超过50%,说明固化区具有良好的生态恢复功能.

摘要：针对智慧矿山复杂巨系统建设过程中存在的问题,提出了智慧矿山建设的总体技术架构,并分别从智慧矿山系统模型构建、地下空间重构与模型动态更新、机器视觉测量技术、瓦斯环境射频防爆测试方法、矿山安全闭环管控体系、智慧矿山标准体系等方面进行了详细阐述。将智慧矿山分为信息感知支撑层、边缘计算层、云数据中心、多型网络、矿山智能生产管控平台、矿山智能生产系统、智慧矿山运维管理系统,构建了基于多系统深度融合的智慧矿山技术架构。基于智慧矿山知识图谱及信息抽取技术,构建了以数据创新为驱动、通信网络为基础、数据算力为核心的智慧矿山系统模型。构建了以机器视觉感知信息为主、其他感知信息为辅的矿山井下三维视觉空间模型,提出了矿山井下场景三维视觉与空间重建框架,实现了矿山井下三维空间重构与动态更新。开发了基于机器视觉技术的井下设备位姿与煤岩界面识别算法,实现了对井下综采装备群及煤岩分界面的同时空测量。探讨了井下瓦斯环境下现行防爆标准对5G基站功率的限制及存在的不足,设计开发了射频电磁能防爆专用试验装置,为提升井下5G基站功率阈值提供了方法借鉴。提出了融合灾害信息全面感知、防控方案自主决策、防控装备协同控制的矿井灾害闭环管控系统技术架构,实现井下灾害的超前预测预警与协同防控。构建了智能化煤矿标准体系框架,剖析了我国煤矿与金属矿山智能化建设典型案例,提出了智慧矿山建设发展趋势及建议。