可燃冰的化学学术论文范文
可燃冰是21世纪公认的替代能源和清洁能源，开发利用潜力巨大，是天然气水合物的俗称。下面是小编为大家精心推荐的可燃冰的学术论文，希望能够对您有所帮助。
可燃冰的学术论文篇一：《试谈可燃冰的研究与开发进展》
摘要： 可燃冰是21世纪公认的替代能源和清洁能源，开发利用潜力巨大，是天然气水合物的俗称。综合介绍了可燃冰的概况、结构特征、分布情况、开采方法以及开采过程中的难点问题，最后对可燃冰的未来开发前景做了展望，开采可燃冰会给环境带来的一系列问题，要实现工业规模开采和商业化开采还需要一定的时间。
关键词： 可燃冰;天然气水合物;分布;开采方法
1 概述
可燃冰是天然气水合物俗称，主要蕴藏在深海和陆地冻土带。许多国家都把目光投向了可燃冰这种鲜为人知的新型能源。近30年来，随着传统能源的日趋枯竭，可燃冰能量密度非常高，达到煤的10倍，燃烧后不产生任何残渣和废气，每立方米可释放出160-180m3的天然气，仅海底可燃冰的储量就够人类使用1000年。
各国科学家对全球天然气水合物资源量，都发现了天然气水合物气藏，它是剩余天然气储量(1.56×1014m3)的128倍[1]，较为一致的评价为2×1016m3。目前世界上有79个国家和地区都在关注这项资源。图1反映能源资源使用情况随时间变化的规律[2]。随着开采技术和手段的不断进步，可燃冰势必成为未来替代石油、煤的首选绿色洁净能源。从能源曲线预测中可以看出，到2050年，天然气水合物在世界能源中所占的比例会超过五成。
2 可燃冰简介
可燃冰即天然气水合物，主要分布于深海沉积物中，由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。因其外观像冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被称作固体瓦斯和气冰。它是在一定条件(合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、PH值等)下由水和天然气在中高压和低温条件下混合时组成的类冰的、非化学计量的、笼形结晶化合物。分子结构[3]见图2。
反应式为：G+NH2O→G・NH2O
它可用G・nH2O来表示，G代表水合物中的气体分子，n为水合指数(也就是水分子数)。组成天然气的成分如CH4、C2H6、C3H8、C4H10等同系物以及CO2、N2、H2S等可形成单种或多种天然气水合物。形成天然气水合物的主要气体为甲烷，对甲烷分子含量超过99%的天然气水合物通常称为甲烷水合物[4]。
3 可燃冰的分布
科学家们公认，可燃冰在世界范围内有广泛存在的可能性。在陆地上，大约有27% 的面积是可以形成可燃冰的潜在地区，而大洋水域中90% 的面积也属这样的潜在区域。海底可燃冰分布的范围约为4×107km2，占海洋总面积的10%。从所取得的岩心样品看，天然气水合物可以以多种方式存在[5]：①占据大的岩石粒间孔隙;②以球粒状散布于细粒岩石中;③以固体形式填充在裂缝中;④大块固态水合物伴随少量沉积物。图3为全球已知和推断的天然气水合矿床图[6]。
我国可燃冰主要分布在南海海域、东海海域、青藏高原冻土带以及东北冻土带，据粗略估算，其资源量[7]分别约为64.97×1012m3、3.38×1012m3、12.5×1012m3和2.8×1012m3。其中，南海北部陆坡的可燃冰资源量达185亿吨油当量，相当于南海深水勘探已探明的油气地质储备的6倍，达到我国陆上石油总量的50%。此外，在西沙海槽已初步圈出可燃冰分布面积为5242km2，其资源估算达4.1万亿m3。而且在我国东海和台湾省海域也存在大量可燃冰。经海内外专家学者多年探测研究，证实中国台湾省西南面积约77000km2的海域蕴藏着极为丰富的可燃冰球。据科学家粗略估算，远景资源量至少有350亿吨油当量。
中国已在南海北部神狐海域和青海省祁连山永久冻土带取得了可燃冰实物样品。但是相对于深海可燃冰，陆域可燃冰开采更可能提前实现。陆域可燃冰开采主要有以下几点优势[8]：
① 陆地开采天然气水合物，可以对海域可燃冰的研究做出技术等方面的储备，为海洋天然气水合物的利用和开采方法做示范。
② 陆地上开采天然气水合物对出现的灾难性后果更易控制。如果出现事故，可燃冰的开采在陆域要比在深海好控制得多。1立方米可燃冰就可释放出164立方米天然气，在常温和常压环境下极易分解，可燃冰像固体酒精一样可被直接点燃，稍有不慎就可能对环境造成危害。 ③陆地上天然气水合物开采更加经济。祁连山冻土层较薄，为将来的工程和科研带来极大便利，只有80-120米，含可燃冰岩层段埋藏浅，只有130-300多米。祁连山冻土区含可燃冰岩层段埋藏浅。
④陆地多年冻土区可燃冰开采难度低于海洋。一直困扰和束缚世界各国在海底开采可燃冰的难题，是海域可燃冰极易破坏海底生态环境，会在海底瞬间释放时会产生庞大压力。陆域可燃冰的开采前景较海域乐观，陆域可燃冰的开采大多没有这方面的顾虑。
4 可燃冰的开采方法
虽然有着诱人的前景，但是更大的挑战也摆在了人们面前。由于可燃冰非常不稳定，所产生的温室效应要比二氧化碳高10-20倍，在常温和常压环境下极易分解，一旦沉睡中的可燃冰矿藏受到扰动，都可能导致甲烷气体大量逃逸到大气中，包括人为的开采和自然的破坏，从而导致无法想象的后果。在可燃冰中固化的甲烷总量相当于大气中的3000倍。所以目前对可燃冰的开采仍处于试验阶段，主要的开采方法有CO2置换法和综合法、添加化学试剂法、减压法、加热法等[9]。
①加热法又称热激发法，是将蒸汽、热水、热盐水或其他热流体从地面泵入水合物地层，进行电磁加热和微波加热，促使温度上升、水合物分解，见图4。该法更适用于对水合物层比较密集的水合物藏进行开采。如果水合物藏中各水合物层之间存在很厚的夹层，则不宜用此方法进行开采。该方法的主要缺点是会造成大量的热损失，效率很低，甲烷蒸汽不好收集。特别是在永久冻土带，即使利用绝热管道，永冻层也会降低传递给储层的有效热量。所以，减小热量损失、合理布设管道并高效收集甲烷蒸汽是急于解决的问题。
②CO2置换法。近期有学者提出用CO2置换开采，通过形成二氧化碳水合物放出的热量来分解天然气水合物，见图5。将CO2通入天然气水合物储层，同时可以用来处理工业排放的CO2，发展低碳经济。
③添加化学试剂法。通过从井孔向水合物储层泵入化学试剂，改变水合物形成的相平衡条件，降低水合物稳定温度，如盐水甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇等，引起水合物的分解。它有降低初始能源输入的优点，但一般化学试剂法较热激发法作用缓慢，费用昂贵。
④减压法。为了达到促使水合物分解的目的，通过降低压力而使天然气水合物稳定的相平衡曲线移动，一般是在水合物层之下的游离气聚集层中，使与天然气接触的水合物变得不稳定并且分解为天然气和水，可由热激发或化学试剂作用人为形成，一般是降低天然气压力或形成一个天然气空腔。在该方法中由于没有额外的热量注入水合物开采层，水合物周围环境温度降低会抑制水合物的进一步分解，当水合物分解吸收的热量达到一定程度时，分解所吸收的热量必须由周围物质提供。这种方法在气体全面分解过程中有利于控制开采气体的流量，研究表明，是现有水合物开采技术中经济前景比较好的开采技术，适合于那些储藏中存在大量自由气体的水合物储层。
⑤综合法。综合法对天然气水合物进行有效开采，主要是综合利用降压法和热开采技术的优点。见图6。先用热激法分解天然气水合物，后用降压法提取游离气体，是其具体方法。目前，这种方法已得到了人们的广泛推崇，其技术在国内具有良好的应用前景，已投产的加拿大Mackensie气田和俄罗斯Messoyakha气田均以该法为主要开采技术。
5 前景与展望
除了小型现场试验之外，目前实现开采的只有Messoyakha气田和加拿大Mackensie气田，虽然全世界天然气水合物资源量非常可观，要实现工业规模开采和商业化开采还有很长一段时间，对可燃冰的开采仍处于试验阶段。
据推算，目前已经发现的石油储备量还可用40年，可燃冰的发现，让陷入能源危机的人类看到新希望，当全世界的石油煤炭资源将消耗殆尽的时候，天然气只能还用70年，煤炭只能还用190年。可燃冰在这个时候出现，就能给大家带来新的能源。但是在天然气水合物矿藏的开采过程中如果不能有效地实现对温度压力条件的控制，就会出现一系列的海底滑塌事件、海洋生态的变化以及温室效应的加剧等等环境问题。
参考文献：
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可燃冰的学术论文篇二：《浅析可燃气体报警器的应用与维护》
摘要：随着经济的增长，石油化工企业也得到了高速的发展，可燃气体、有毒及易爆气体的种类越来越多，范围也越来越广。气体很容易泄漏，特别是可燃易爆或者是有毒的气体，一旦泄漏将会给人们的生命及财产带来威胁。本文主要是概述了可燃气体报警器应用及维护方面注意的问题，为安全生产提供一定的保证。
关键词：报警器 应用 维护
前言：
气体具有随意扩散性，所以，可燃气体在使用的时候一旦泄漏，那么扩散将无法阻止，污染会非常快，容易造成大面积燃烧、爆炸及中毒的情况。一般这种事故的发生都没有预告性，是偶尔突发的，传播扩散的速度也是非常的快，造成的危害大，营救也不是很容易。所以，如果有可燃易爆有毒气体的泄漏，要施行有效的措施减少事故的损失，比如说安装可燃气体检测报警器。安装报警器需要安装在适当的地方，并保证能准确的检测可燃气体等有害气体的浓度，能够发挥正常的效应。检测的结果若是浓度高，超过报警器的设定值，那么报警器便会发出信号，给人们预防事故的提醒，这样便能保证环境的安全，也维护了人们的生命、财产安全。
一、可燃气体检测报警器的概述
(一)概述
依据工作原理对可燃气体检测报警器进行分类，主要包括半导体型、电化学型、催化燃烧型;如果依据报警器的应用方式进行分类，主要包括固定式、可移动式、便携式。可燃气体检测报警器的工作主要是对工作的环境里的空气进行检测，测量可燃气性气体的浓度有没有超过报警器的设定值，依据结果，传给工作人员信息，避免危害的爆发。
(二)工作原理
可燃气体检测报警器的主要是对工作环境中空气的可燃气体多少的测量，通过对泄漏的可燃气体的浓度值的测量，将结果与报警器的设定值比较。如果，可燃气体的浓度值比设定值大，那么报警器便会进行工作传递报警信号，使工作人员能够根据报警惕的提醒展开有效的预防措施。一个检测报警器的组成主要包括探测器、报警控制主机。探测器测量可燃气体的浓度，便会转给探测仪表，如果浓度超过报警器的设定值，探测器便会发声光信号，人们便会立即利用有效的办法应对，杜绝恶劣事件的爆发。固定安装式的检测报警器安装后，检测范围便已经固定。如果需要监测一个规模较大的工业生产装置时，少有的几个监测点不能保证检测结果的准确，所以既要注意报警器布点安装的疏密、上下高度、也要注意可能泄露的距离。报警器的布点安装是否合理关系到投资的合理性及能否被接受的程度，还关系到投资的效果及安全生产。
二、影响可燃气体检测报警器的因素
(一)环境对报警器的影响
可燃气体检测报警器在工作的时候，会受到环境的干扰。对有毒气体的检测时，检测前后的温度不同会影响空气分子的活跃，当温度较低时，仪器会对可燃气体的泄漏判断错误。环境湿度也会对检测带来影响。所以说环境的因素，会影响检测器的反应，有时候不能够快速的将已经释放的气体浓度报告给工作人员。
(二)安装位置对检测报警器的影响
气体的密度对报警器的安装有所影响，如果气体密度比空气密度小时，那么探头应该安装在比泄漏点高的地方;反之，便安装在比泄漏点低的地方。气体在扩散的时候，因为密度与空气不同，所以有的漂浮在空气上方，有的流动在空气下方，影响了检测效果。所以在检测器安装的时候，要注意室外检测器的安装位置，不能安装的过低，避免“水泡”的结果。要将传感器安装的方向保持向下，避免天气不好下雨的时候使传感器灌水，受到损害不能正常工作。
(三)化合物对报警器的影响
因为可燃气体检测多数是安在户外，所以要特别的注意报警器的安装位置。如果安装在户外，有时候遇到雨水，同时工业化的发展，排放的化合物混入雨水，容易转化为酸雨。酸雨容易对报警器腐蚀，降低报警器的灵敏度，缩短使用时间，更为恶劣的是可能无法正常报警，引发严重的问题。
(四)检测介质对报警器的影响
有的时候报警器的工作环境存在很多种气体，所以也提高了对检测器的要求。如果检测器没有适应工作的环境，那么便不能够准确的检测周围释放的气体浓度，同时检测器也可能出现问题，有所损坏。
三、可燃气体检测报警器的应用
可燃气体泄漏后，如果遇到空气并与空气混合到一定的浓度的时候，遇到火很容易爆炸。泄漏的可燃气体与空气的混合气被变成爆炸性混合气体。所以使用检测报警器的时候，对报警器的说明、用途、方法等进行详尽的了解，非常的重要。
(一)应用报警器监测报警
在一般日常家庭中安装的可燃气体报警器，大多时候都是安装在易燃易爆的气体环境中，所以家庭使用的时候，要对报警器的检测结果尽早解决。同时也要保证系统的连动，能够尽快报告信息或者自动解决等。
(二)应用报警器寻找泄漏点
如今家庭的居住环境一般都是面积比较广，煤气管道、热水管道都埋的地方比较隐蔽，不容易被检测到，所以一定要施加方法，找到泄漏地点。因为气体是从泄漏点扩散的，所以浓度越高，距离泄漏点越近，对堵漏及维护提供了方便。如果通过计算机系统，将计算机同可燃气体报警器连接，那么，气体泄漏的点便更加的方便检测，也能够针对气体的泄漏应用有效的方法解决，减少有毒气体造成的危害。可燃气体报警器对气体泄漏的检测能够快速的找到泄漏的地方，节省费用也节省了时间。
(三)应用报警器防护个人
有时候密闭空间储藏了可燃易爆有毒物品的时候，下水沟电缆沟等也有安全隐患的时候，工作人员进入这样的环境工作的时候，便携式报警器可以帮助检测危害气体的浓度，很重要。
四、可燃气体报警器的检定与维护
(一)检定
可燃气体报警器是《计量法》规定，要对可燃气体报警器按时检定，通过向有关部门申请，一年一检。随着时间的变化，探测器的灵敏度会有时候灵敏，有时候不灵敏，所以检测器指示的浓度可能存在误差。所以，在可燃气体检测报警器在对有毒气体进行检定时，要注意对传感器灵敏度的变化进行补偿，缩减检测的结果值同标准气样的给定值的不符。
(二)维护
1、要保持报警器的干净清洁
可燃气体检测报警器检测可燃及有毒气体的浓度时，一般都检测的空气都充满了污染，可燃或有毒气体，很容易使可燃气体检测报警器造成污染，污染了的报警器有可能造成测量的不准确。所以，要对可燃气体检测报警器进行清洁，维持报警器的干净，以免耽误正常了报警器的正常工作。特别是有的时候，可燃气体检测报警器一般都安装在空气污染的室外，工作环境一般都比较恶劣，所以污染也是无法避免的，更需要使用人员对报警器经常维护，保证清洁。如果维护的工作不好，不能保持报警器的清洁干净，那么可能会对报警器造成损坏，将会对可燃气体的探测等不准确，影响工作效率，所以要对报警器经常的清洁，保持干净，减少故障的发生。
2、保证系统可靠、良好接地
为了能够减少并消除电磁的干扰，使电压数值保持平稳，探测数据能够准确，要保证
可燃气体报警器良好、可靠的接地，所以要按时检测报警器有没有按标准接地。
3、定期更换报警器的易损件
无论什么物品长时间的使用都会受到损坏，可燃可燃气体检测报警器也不例外，会损坏逐渐老化，最后影响了报警器的工作效率，有时也可能对测量的结果造成影响，不够准确，耽误工作。所以，报警器的使用不能超过规定的使用时间，要经常的更换，以免耽误使用。
五、总结
可燃气体检测报警器是重要的安全检测设备，使用者只有充分了解其结构功能，并做好日常维护，才能保证其正常运行，从而达到安全预警的目的，保障安全生产。
参考文献：
[1]吴燕.可燃气体报警器检定[J]. 科技传播. 2011(05)
[2]邱明.检定可燃气体报警器[J]. 企业标准化. 2006(08)
[3]刘亮.可燃气体检测报警系统设计[J]. 中国仪器仪表. 2008(04)
可燃冰的学术论文篇三：《试谈可燃气体报警器的故障分析及管理》
【摘 要】可燃气体报警器是工业与民用建筑中安装使用的是对单一或多种可燃气体浓度发出响应的探测器。
【关键词】可燃气体报警器
按照襄阳市质量技术监督局、市安全生产监督局、市公安消防支队联合下发《襄质监发【2011】35号》文件要求，2011年襄阳市计量检定测试所对本市已安装可燃气体报警器展开了计量监督抽查检定，按照JJG693-2004《可燃气体报警器》检定规程要求检验项目包括外观及通电检查、绝缘电阻、示值误差、响应时间等技术指标。抽查45个单位，检测232件，经检定可燃气体报警器，合格的有177台件，不合格的55件，总体抽样合格率为76%，不合格率24%。不合格的可燃气体报警器主要是使用单位缺乏计量法律意识，管理不规范，年限过久未进行周期检定起不到报警作用、报警器探头催化敏感元件老化失效、灵敏度、响应时间达不到报警设定值可靠性差、有的报警器损坏后没有及时维修更换等，致使报警器未能维持正常工作状态，给安全工作带来很大隐患。
一、可燃气体报警器的工作原理
可燃气体报警器安装在单个或多个可燃气体浓度将响应探测器工业与民用建筑。可燃气体报警器在日常用的最多的是催化可燃气体报警装置和半导体型可燃气体报警两种类型。酒店，宾馆，家庭，在使用天然气，液化气的地方主要采用半导体式可燃气体报警器，散发可燃气体，可燃蒸汽的工业用地利用催化型可燃气体报警。
催化型可燃气体报警器是经加热熔融铂丝电阻的变化测定可燃气体浓度。当可燃气体进入探测器，在铂丝表面产生氧化反应(无焰燃烧)，所产生的热量的铂丝的温度升高，铂丝电阻变化时，因此当温度的铂丝的温度变化，与铂丝的电阻变化率，检测的数据会改变的。
半导体可燃气体报警器是利用半导体表面电阻的变化来确定可燃气体浓度。半导体可燃气体报警装置用于半导体气体传感器具有较高的灵敏度，它处于工作状态时，遇到可燃气体，半导体电阻减小，下降值与可燃气体浓度的相对关系。
可燃性气体报警仪由检测和探测两部分组成，具有检测及探测功能。
二、可燃气体报警器故障分析及对策
可燃气体报警故障的原因是很复杂的，一般来说主要是因为他们不明白的检测器的性能，设备选型不当，使用不当，不按规范要求施工，维修是不够的，不按照国家计量检定周期导致仪器的错位引起的故障。随着可燃气体报警器使用故障原因分析，并提出了如何正确使用可燃气体报警器，尽可能减少故障。
(一)使用者使用不当
用户使用的检测过程中，应重视对可燃气体报警的环境的影响，如空调和采暖设备，如设置和可燃气体报警邻近的排气风扇，可燃气体泄漏将无法充分地蔓延到附近的可燃气体报警器，可燃气体报警原因不能及时检测过程中，易出错的战斗机。还应注意的抗电磁干扰。可燃气体报警器的安装位置，安装角度，保护措施和系统接线应抗电磁干扰。有可燃气体报警电磁环境影响的三种主要方法：电磁波干扰，电源和其他的输入和输出线窄脉冲群以及人体静电。用户应注意的因素，容易引起可燃气体报警等过程中的失败：温度高，水分，灰尘，雨水和其他。我所在对部分设在郊外地带的液化石油气站室外可燃气体报警器检测时，就发现因为安装位置不对，受风、雨、潮湿的影响，可燃气体报警器不能正常发挥作用。另外注意防爆场所可燃气体报警的设置，如散发可燃气体的设备应使用防爆型可燃气体报警，防爆等级应不低于现行防爆规范相应的要求水平。在可燃气体报警器使用用户也应注意避免高温，高湿度，蒸汽，烟雾的地方。探测器不放置物品或悬挂物品。可燃气体报警器，不能移动设备的安装位置。
(二)施工过程不规范
施工过程中不规范的可燃气体报警过程中发生的故障检测。当可燃气体报警装置不靠近可燃气体泄漏，或安装排风扇安装相邻的可燃气体泄漏，不能充分扩散到附近的可燃气体报警，使泄漏的危险不可燃气体检测报警。为附近的气体，可燃气体探测器应安装在住宅厨房的炉子，当家庭使用天然气，煤气探测器安装在天花板吊顶的地方从天花板300mm;当家庭使用液化石油气，气体探测器应安装在离地面超过。可燃气体报警器，如果没有可靠的接地，不能消除电磁干扰，势必影响电压，故障检测的数据是不允许的。因此在施工过程中的可燃气体报警装置应可靠接地。可燃气体报警及接线端子安装在碰撞或容易脆弱，导致电路断路或短路。焊接焊剂必须是非腐蚀，或接头的腐蚀或增加线电阻，正常检测的影响。不下降或下降在探测器。调试后施工，以保证可燃气体报警装置处于正常工作状态。
(三)维护保养
可燃气体报警器检测可燃气体探测器和信息，必须对环境的通信，所以各种环境中的粉尘进入检测器是不可避免的污染气体，通过工作环境使探测器损伤是客观存在的，可燃气体报警器的工作环境十分恶劣，有安装在室外保养不善很多，将导致可燃气体报警器检测或不检测误差。经常用于清洁可燃气体报警，维修是为了防止故障发生的一个重要的工作。例如我所在对东风日产汽车公司、股份汽车公司的涂装车间可燃气体报警器检测时，就发现喷漆工艺使可燃气体报警器涂上了油漆，在经过清洗后，可燃气体报警器才正常发挥了作用。地面应定期检查，地面达不到标准要求，或简单地接地，也可使可燃气体报警器是易受电磁干扰，导致失败。为了防止元器件的老化，从可靠性角度出发，同时，实践证明，可燃气体报警服务系统在10年由组件故障引起的老化期往往会增加，检测元件的使用寿命在正常情况下，红外线吸收式为5年，热导式为3年，催化式为2年，因此服役期超过使用规定要求的，应及时更换。
(四)可燃气体报警器的调零和检定
可燃气体报警器是一种电子仪器，所处的工作环境又相对恶劣，有时发生误报警的情况，原因是可燃气体报警器发生了“零漂”。因此为保证可燃气体报警器的正常工作，需要定期对可燃气体报警器进行调零和检定。检定按照国家计量检定规程周期进行，而调零检测(标定)应经常进行，至少3月一次。调零点时，直流电源电压等级应满足仪器的供电要求，其次对于直流电应保证电量充足，对交流电应保证电压稳定，当给仪器主机通电后，仪表会显示当前探头周围空气中可燃气体含量，如果探头现场周围的空气中不存在可燃气体含量，探头的显示值应为0%LEL，如不符则进行调整，使探头的显示值为0%LEL。然后向探头输入一定浓度的标准气体，当值稳定后，使探头的显示值为通入的标准气体的浓度，待示值稳定后，零位调整结束。
可燃气体报警器是目前应用比较广泛的一种安全防护、安全监测的列入《中华人民共和国强制检定的工作计量器具目录》确定的强制检定的计量器具，应按照国家的计量法律法规进行周期检定。安全生产，保护国家、集体、和个人财产及生命安全，防止火灾、爆炸等恶性事故的发生，使用者、监管者、计量检定工作者，都应把可燃气体报警器的管理纳入法制轨道，加强管理，安全生产无小事，责任重于泰山。
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