环境因子对小球藻生长及其CO2固定的影响

通过测定不同SO2、NO以及不同烟尘浓度条件下,小球藻ZY-1的生长速率及其对CO2的固定速率,研究烟气中NO和SO2及烟尘等环境因子对小球藻ZY-1的生长及其CO2固定效果的影响.研究结果表明,烟气中的SO2是以增加培养液中的SO24-浓度及降低pH值的形式来影响ZY-1的生长及其对CO2的固定的.当SO2体积浓度大于50×10-6时,需要进行烟气脱硫或控制培养液pH值变化来消除其影响;烟气中NO的体积浓度不高于300×10-6时,不影响ZY-1的生长及其对CO2的固定,可作为氮源供ZY-1生长用;对经过一般除尘处理的烟气,在利用小球藻ZY-1固定CO2时可不考虑溶解性烟尘的影响.研究结果证明利用小球藻ZY-1固定烟气中的CO2是可行的.     

风速对露天矿采装工作面粉尘聚并效应的影响分析

风速对露天矿采装工作面的可吸入颗粒物的聚并效应有显著影响，为了探究不同风速下PM₁₀聚并效果，分析质量浓度变化机理，构建采装机械与外流域三维模型，利用Fluent软件针对新疆某露天采装面实际情况，模拟不同风速下外流场以及粉尘分布规律。结果表明：流经工作面的风流因采装设备的遮挡，在采装车厢内部与下风侧附近形成低速旋涡，使得此范围粉尘质量浓度较高；外界风速越大，高浓度粉尘区域越随风沿下风侧向后运移；随着扩散时间增加，外界风速越大，车厢附近的浓度降低得越多，沿程扩散距离越远，在采装车厢下风侧1～2 m是粉尘重点防护区域；外界风速越大，车厢附近涡流结构越复杂，PM₁₀的聚并效应增强，颗粒数量减小从而导致质量浓度大幅下降。     

基于TDLAS的火灾气体探测系统研制

将TDLAS(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy)技术应用于极早期火灾气体产物的检测.对于火灾早期特征气体CO和CO2气体探测,选择中心波长为1582nm和1607nm的近红外吸收谱线,设计了一个基于TDLAS的火灾气体探测系统.对于CO和CO2气体,最低检测灵敏度分别达到2.3×10-6和22×10-6体积比浓度.该系统信号响应线性度高,长期运行稳定.     

地下铀矿山留矿法采场受限空间内氡迁移的数值模拟

为研究铀矿山留矿法采场氡迁移规律,依据留矿法采场的构造和物理几何尺寸,建立了受限空间内颗粒堆积型射气介质气体流动的数学模型和氡迁移方程,以10 m和20 m高爆破矿堆为对象,采用计算流体力学(CFD)方法,研究了不同通风条件下采场中氡的迁移规律。结果表明:1)采场下行通风方式降低矿堆上部作业空间氡浓度的效果优于上行通风方式,但对采场运输巷道氡浓度的效果相反;采场排风氡浓度与采场通风风量成反比,氡析出份额与通风风量成正比;2)在相同通风风量下,10 m高爆破矿堆与20 m高爆破矿堆氡析出份额之差随通风风流量增长而逐渐缩小;3)均压通风对渗透率高(k=1×10-8m2)的采场排风氡浓度、矿堆氡析出份额有明显影响。     

超声波雾化降煤尘性能研究

为有效降低矿井工作场所粉尘浓度,提高雾化水源利用率,基于对雾化捕尘机理的分析,在自建试验系统内,以1.7 MHz超声波作为雾化动力源,将蒸馏水雾化为超细水雾,对双鸭山某矿三分之一焦煤煤样进行了雾化降尘试验。在分别完成1 min、2 min和5 min的雾化作用后,立即测量试验系统内的粉尘质量浓度,每5 min测量1次。绘制和分析各组试验数据所对应的回归方程,并以试验系统内无雾化煤尘自沉降试验数据作为对比。结果表明:超声波雾化作用能加速煤尘沉降,对降低试验系统内的残余粉尘浓度作用明显;雾化时间为1min、2 min和5 min时初次采样点的雾化降尘率分别为10.11%、12.73%和30.95%;粉尘沉降速率随时间延长而降低,但粉尘不能完全沉降;雾化时间与试验系统内的残余粉尘质量浓度负相关,雾化作用5 min的残余质量浓度最低为自沉降残余质量浓度的30.6%。     

基于傅里叶变换红外光谱技术的混合毒性气体定量分析研究

基于傅里叶变换红外光谱技术,选取低浓度的CO、CO2、NO、NO2、SO2、HCl、HBr、HCN 8种典型有毒有害气体进行定量分析.经过合理选择光谱区间、数据预处理、样本筛选以及确定模型参数后,建立PLS回归模型,并对模型回归曲线进行多项式修正.模型中各组分实际浓度与预测浓度的拟合回归系数达到0.99,校正集误差均方根SRMSEC低于15×10-6.利用验证集对模型的预测性能进行检验,样本各组分的预测浓度误差小于满量程的±2%,各组分的预测误差均方根SRMSEP不超过20×10-6.     

煤巷掘进过程中粉尘浓度影响因素分析

为了掌握煤巷掘进过程中粉尘浓度变化的影响因素,根据气固两相流理论,针对矿井掘进工作面的特点,采用计算流体力学的离散相模型（DPM）考察了掘进巷道风速、风筒直径、风筒出风口到掘进工作面距离以及风筒的悬挂高度对粉尘浓度变化的影响。结果发现：当掘进巷道风速为0.25-4 m/s时,提高巷道内的通风风速,可以降低巷道内的粉尘浓度,缩短呼吸性粉尘浓度达到稳定的时间,减小工作面粉尘的危害;有利于通风除尘的风筒相关参数为风筒直径0.4-0.6 m、风筒出风口到掘进工作面距离6-7 m、风筒悬挂高度2.0-2.2 m。     

氮气惰化抑制7-氨基头孢烷酸粉尘爆炸试验研究

以石家庄某制药企业生产的7-氨基头孢烷酸(简称7-ACA)粉体为研究对象,利用20 L球型爆炸系统研究氮气抑制粉尘爆炸的规律。通过设计的混气系统向爆炸容器内充入氮气以降低容器内的氧气体积分数,创造不同氮气体积分数环境来进行一系列粉尘爆炸试验。结果表明,在化学点火能量为10 k J、7-ACA粉尘质量浓度为775g/m3时,爆炸压力达到最大值。在该粉尘质量浓度条件下,随氮气充入量增加,其最大爆炸压力逐渐降低;当氧气体积分数达10.93%时,测试系统显示7-ACA粉尘不发生爆炸;继续充入氮气,也没有发生爆炸现象,表明抑爆效果明显。     

不同风速下巷道断面微细粉尘分布模拟试验研究

为降低微细粉尘危害,实现作业场所内的有效控尘、防尘,在矩形、拱形模拟巷道内采用网格布点法布置测点,调整风机风速法进行试验,并运用Gambit建模、Fluent开展数值模拟分析。结果表明:当尘源以10 mg/s的速率喷尘时,尘粒自由弥散,巷道中轴线处粉尘浓度小于壁面边缘处;当调节风速为1 m/s时,中轴线处与壁面边缘处浓度基本相等;当尘粒自由弥散时巷道壁的黏滞作用对粉尘扩散和分布起主导作用,且风速是影响微细粉尘悬浮状态的主要因素;降低巷道内微细粉尘浓度的方法主要包括合理设计环境风速和提高巷道壁面光滑性,减小壁面对微细粉尘的黏滞作用。     

北京及周边地区3个典型站点NO_x和CO的变化特征

为了研究华北平原北部区域不同类型站点光化学前体物的共性与差异,在华北平原北部地区西南-东北主导风向上选取间距大于100km的3个站点,即中国气象局(CMA)、上甸子(SDZ)和固城(GCH)依次代表北京城区、华北本底地区和相对污染的农村地区,进行了近地面NOx和CO观测。结果表明,2008年6月至2009年5月,CMA、SDZ和GCH 3站NOx体积分数的年均值依次为(42.4±21.8)×10-9、(13.8±5.5)×10-9和(26.9±15.2)×10-9,CO体积分数的年均值依次为(1.13±0.37)×10-6、(0.67±0.17)×10-6和(1.11±0.62)×10-6。3站的NOx月均值体积分数及CMA、GCH两站的CO月均值体积分数呈现出冬季高夏季低的特点,而SDZ站的CO 6月均值体积分数(1.03×10-6)为一年中最高。SDZ站的NOx和CO体积分数在中午12时前后出现一个低谷,比CMA和GCH站的提前3~4 h,此后呈上升趋势,体现了午后西南风输送对SDZ站的影响。尽管不同的源排放和大气输送影响导致3站的NOx和CO体积分数在日变化特征上有所差异,但3站的NOx和CO日平均体积分数之间存在极其显著的相关性,体现了区域性污染和气象条件共同影响的特征。     

初始扰动对CO2抑制瓦斯爆炸特性研究*

为了预防实际生产过程中发生的瓦斯爆炸事故,利用20 L球形爆炸装置,通过改变粉尘仓充压压力产生不同的扰动,研究9.5%CH4浓度下不同扰动条件对CO2抑爆特性的影响。通过对所得参数进行分析,得到CO2抑爆特性与初始扰动的关系。研究结果表明:相较于均匀静置状态,初始扰动的存在均能提高CH4的爆炸强度,当引发初始扰动的粉尘仓压力为1.5 MPa时,最大爆炸压力达到0.78 MPa;随CO2浓度增大,爆炸强度整体下降,呈二次下降趋势、最大爆炸压力时间呈上升趋势,且各初始扰动压力间爆炸强度均大于均匀静置状态、最大爆炸压力时间小于均匀静置状态;同时利用CHEMKIN软件得到绝热平衡压力,计算热损失参数发现,同一气体混合比例工况下,初始扰动状态的热损失及热损失分数明显低于均匀静置状态的,且当CO2浓度为15%时,差距最大,不同初始扰动间热损失及热损失分数最小值分别为0.013 19 kJ/m2,17.9%,远小于静置状态下0.036 29 kJ/m2,46.4%,说明初始扰动对于CO2抑爆效果存在削弱作用。     

硬脂酸粉着火敏感性影响因素及惰化研究*

为预防和减轻硬脂酸粉加工、储存和运输过程中的燃爆危害,采用Godbert-Greenwald恒温炉分别研究质量浓度、分散压力、惰性粉体质量分数对硬脂酸粉尘云最低着火温度的影响规律。研究结果表明:硬脂酸粉尘云的最低着火温度随质量浓度和分散压力的增加先减小后增大,当质量浓度和分散压力分别为485.4 g/m3,15 kPa时,硬脂酸粉尘云最低着火温度达到最小;添加少量惰性粉体增大了硬脂酸粉尘云分散性,对硬脂酸粉尘云最低着火温度的降低起到促进作用;随惰性粉体质量分数的增加,硬脂酸粉尘云最低着火温度先迅速增大后增速变缓;SiO2通过物理作用抑制硬脂酸粉尘云燃烧,Al(OH)3除物理作用外还通过化学分解参与自由基碰撞,可有效提升硬脂酸粉尘云的最低着火温度。     

胶结充填体水化放热规律及其影响研究

为了研究充填采矿法中胶结充填体的水化放热作用,现场实测充填体温度,并对充填体散热的影响及治理进行了研究。研究结果表明:充填采矿法的采掘作业面均依靠局扇供风,因此通风效果直接影响作业面热环境,充填作业完成后3 d内放热量达到最大,此时充填体周围采场气温达28℃以上,应依据降温风速（0.5~1.0 m/s）的要求重新计算需风量;运用Ventsim预测采深为1 456 m时在3种风速下的采场热环境,当独头风量为3 m3/s时属于一级热害矿井,当风量增至6 m3/s和9 m3/s时热害降至一级标准以下,热环境明显改善,且入风为21.4℃、风量为6 m3/s时采场气温会降至27.2℃,因此加大采场有效风量和风速是改善深部热环境的有效措施;充填水化热与采场气温呈正相关,因此应合理安排作业计划,避免在放热量大的充填体周围作业,如需作业应加强通风,人员上岗应进行职业健康检查,合理安排岗位并及时发放降暑饮品,以免出现紧急情况或危险。     

Numerical simulation study of dust concentration distribution regularity in cavern stope

Based on the theory of gas-solid two-phase flow and the characteristics of cavern stope a model of dust migration was established. The dust concentration changing of cavern stope by ventilation in 20 min after blasting and the dust trajectory in different wind speed were simulated by Fluent Software. The results show that distribution of dust concentration is significantly affected by flow field of airway in cavern, and the dust concentration of inlet is higher than that of outlet and the highest one on the corner of inlet’s side. In the stope, the smaller the wind speed of inlet is, the shorter of dust can be captured, settled and discharged, the more obviously affected by the trajectory of gas flow field. It goes into the stage of clean cycle emissions after 60 s, the speed of dust concentration dropped is the biggest between 0 s and 70 s, the main dust in stope is respirable dust after 70 s, it needs much time to settlement.According to the measured data of metal mining, approximately 87% of dust was generated during the drilling and blasting in the mine (Wang, 1979). A lot of dust with high concentrations was produced during the cavern stope blasting and it was difficult to be discharged. It can help choose the right speed to rule out the dust quickly which produced during cavern blasting, if the dust concentration distribution and the dust migration law of different inlet velocity in the cavern can be verified, what’s more, the labor productivity can be increased. It has great significance for choosing reasonable ventilation parameters, reducing dust hazards of stope to researching the dust concentration distribution regularity in the stope.     

小苏打对红色彩跑粉粉尘云爆炸极限氧浓度的影响*

为研究彩跑粉的爆炸强度和爆炸敏感性,采用20 L球形爆炸实验系统和热重-差热分析仪开展实验,在分析红色彩跑粉爆炸压力和爆炸极限氧浓度(LOC)的基础上,进一步揭示小苏打对红色彩跑粉爆炸极限氧浓度的影响规律。研究结果表明:在玉米粉中添加红色食用色素后形成的彩跑粉会增加爆炸风险,爆炸猛烈度属于St1级;在50~400 g/m3粉尘浓度范围内,红色彩跑粉的LOC值先减小后增大,在200 g/m3时LOC值达到最低9%;当添加不同比例小苏打对红色彩跑粉爆炸风险进行抑制时,发现LOC值随着红色彩跑粉与小苏打混合性粉尘掺混比的增大而增大,在掺混比为50%时,红色彩跑粉与小苏打混合性粉尘的LOC值为21%。研究结果可为彩跑粉加工厂的抑爆和惰化防爆技术提供基础数据参考。     

混合金属粉尘爆炸最小点火能量影响因素研究*

为探究混合金属粉尘爆炸危险性及与单一粉体爆炸特性差异,确保车间安全生产,采用粉尘云点火能量测试系统对车间混合金属粉尘及铝粉最小点火能量在不同影响因素下的变化规律及2种粉尘火焰变化特征进行测试。研究结果表明:混合金属粉尘和铝粉最小点火能量在一定范围内（38~96 μm）与粒径呈正相关性,当混合金属粉尘粒径大于75 μm时,所需最小点火能量大于1 000 mJ,其爆炸敏感性迅速降低,此时铝粉仍有较强爆炸敏感性;2种粉尘最小点火能量随质量浓度增加呈先降低后升高的趋势,最小点火能分别为295,15 mJ,对应的敏感质量浓度为600,1 000 g/m3,混合金属粉尘在质量浓度为500~700 g/m3时具有较大爆炸危险性;同铝粉相比,混合金属粉尘点火能量更高、火焰燃烧时间更短、火焰高度更低、爆炸剧烈程度更弱。     

速生杨木粉尘最小点火能的实验研究

为防止木材加工中木质粉尘燃爆事故的发生,以纤维板生产中常见的原材料速生杨木粉尘作为研究对象,在分析粉尘粒径分布、元素分析、工业分析及形貌特征的基础上,采用1.2 L哈特曼管对3种不同粒径（0~50,＞50~96,＞96~180 μm）速生杨木粉尘进行最小点火能实验,探究点火延迟时间、喷粉压力、质量浓度和粒径分布对速生杨木粉尘最小点火能的影响及变化规律。研究结果表明:在质量浓度为500 g/m3时,分别增加点火延迟时间和喷粉压力,最小点火能都先减小后增大;最佳点火延迟时间和最佳喷粉压力分别为120 ms和120 kPa;粒径对最佳点火延迟时间和最佳喷粉压力无显著影响。在点火延迟和喷粉压力分别为120 ms和120 kPa条件下,最小点火能随质量浓度的增加先减小后增大。粉尘粒径与最小点火能呈正相关性,3种样品的最小点火能分别为1~3,1~3和7~13 mJ,对应的敏感质量浓度分别为500 ,750和1 250 g/m3,属于特别着火敏感性粉尘。     

基于光散射法粉尘个体监测仪研制*

为研制矿山呼吸性粉尘浓度个体监测仪,采用MIE光散射方法,试制以红外线发光二极管作为光源的呼吸性粉尘浓度个体监测仪,该监测仪主要由气路部分、光路部分及电路部分组成。利用中国安全生产科学研究院自制的粉尘简易试验装置,在气体流量为2 L/min、颗粒粒径不大于5 μm的条件下,研究试制仪器电压输出值和流入粉尘质量浓度二者的对应关系。结果表明:根据不同粉尘质量浓度下的输出电压数据,在0~300 mg/m3测量范围内,试制仪器输出电压值和粉尘浓度之间具有线性函数关系,说明呼吸性粉尘浓度个体监测仪是合理可行的;粉尘监测仪测试结果与比对仪器测量结果对比分析可知,测量误差最大为1.59%,满足粉尘检定规程要求。     

煤层注热CO2驱替CH4特性实验研究*

为研究注CO2增产煤层气过程中注气温度对煤层渗透特性变化的影响,利用自主研发的CO2置换驱替CH4实验系统,在注气温度为40,50,60 ℃条件下进行CO2置换驱替CH4实验,定量分析置换驱替过程中出口气体流量、孔隙压力以及煤层渗透率等变化规律。研究结果表明:在实验测试的40~60 ℃范围内,提高CO2注入温度有助于产出更多的CH4及封存CO2,CO2注入温度越高,出口混合气体流量和CH4气体流量越大,呈现出先升高后降低并趋于稳定的变化趋势,实验结束时置换体积比分别为2.704,2.741和2.595,注气温度为60 ℃时驱替效果较好,每产出单位体积的CH4注入的CO2量最少;煤层孔隙压力随注气时间呈现先逐渐上升后趋于平稳的变化趋势,逐渐趋近注气压力0.8 MPa;注CO2置换驱替CH4及提高CO2注入温度会降低煤层的渗透性,注气温度恒定时,渗透率随注气时间增加呈现先逐渐降低后趋于平稳的变化规律,注气温度由40 ℃升至60 ℃时,渗透率从0.017 1×10-15 m2下降至0.009 8×10-15 m2,降低幅度为34.50%~42.69%。     

管道内瓦斯煤尘共混爆炸温度特性

采用瞬态火焰传播实验系统,对7%,8%,9%,10%和11%的瓦斯体积浓度分别与不同浓度的长焰煤煤尘混合,并使用直径25 μm的Pt/Rh13-Pt微细热电偶测量温度,揭示受限空间内瓦斯与煤尘混合爆炸温度特性。结果表明:煤尘浓度一定时,随着瓦斯浓度的增加,爆炸温度先增加后减小;纯瓦斯浓度在10%时爆炸温度最高,加入煤尘后的混合体系中,瓦斯浓度为9%时爆炸温度最高;瓦斯浓度不变时,随着煤尘浓度的增加,爆炸温度一直减小;7%~11%瓦斯分别与130 g/m3煤尘混合爆炸后测得最高温度分别为1 333.6,1 475.4,1 511.4,1 455.6,1 396.4 ℃;与9%纯瓦斯爆炸相比,9%瓦斯与130,260,520,780 g/m3煤尘混合爆炸后测得最高温度分别降低7.2%,11.5%,15.0%和22.9%。结论得到的瓦斯煤尘共混爆炸温度数据可为煤矿灾害高温防护提供参考依据。