岩屑甩干机刮刀结构优化及冲蚀磨损分析

岩屑甩干机是钻井液不落地处理技术中的核心设备,目前市面上的甩干机多采用直刮刀,但是废弃岩屑对其冲蚀磨损相当严重,导致甩干机分离效率降低,甚至减少了甩干机的寿命。针对上述问题,在原有的岩屑甩干机模型基础上,提出了一种弯刮刀甩干机模型,其次利用计算流体力学数值模拟软件Fluent,采用DPM模型,通过改变颗粒直径、颗粒质量流量、入口流速,对岩屑甩干机内部流场分布及2种刮刀转子表面冲蚀情况进行数值模拟。结果表明,弯刮刀能有效减少刮刀冲蚀磨损严重的现象,从而提高分离效率。不论是直刮刀还是弯刮刀,刮刀磨损率均先随着颗粒粒径增大而增大,然后随着颗粒粒径增大而减小,到一定程度后不再变化;随着颗粒质量流量增大而增大;随着入口流速增加先平稳变化,到一定程度后大幅增大。最后,对2种刮刀转子的疲劳寿命进行了对比分析,发现弯刮刀能有效提高甩干机的疲劳寿命,为工程实际中岩屑甩干机的优化设计提供了参考。     

多孔CaO颗粒脱硫过程中硫酸盐化特性的数值模拟

在循环流化床炉内喷钙控制SO_2的过程中,新生成的CaSO_4会堵塞CaO颗粒的孔隙,导致脱硫效率的降低。通常认为CaSO_4堵塞CaO颗粒孔隙有2种形式:其一是CaSO_4产物层覆盖在颗粒的外表面造成堵塞孔隙出口;其二是SO_2进入孔隙内部生成CaSO_4形成均匀堵塞。这种处理方法忽略了孔隙内部的SO_2浓度差异,与实际情况相差甚远。针对此问题,建立了离散化的收缩孔隙随机孔模型对CaO颗粒与SO_2的反应过程进行数值模拟。模型考虑了生成的CaSO_4对有效扩散系数的影响,孔隙内部SO_2浓度差异对于CaO颗粒转化速率的影响,以及反应过程中孔隙结构收缩对于颗粒整体转化的影响。通过Fortran自主编程并计算,结果表明模型与实验数据吻合较好。CaO颗粒反应过程中,由于颗粒外部SO_2浓度高而率先反应并堵塞颗粒孔隙,导致颗粒内部大量CaO没有参与反应。CaO硫酸盐化的最佳环境温度为800～900℃,过高和过低都会对其硫酸盐化产生负面影响。颗粒粒径越小,CaO硫酸盐化率越高。     

基于玻璃微珠填料生物滤池生物堵塞模型

颗粒填料生物滤池运行过程中,微生物在颗粒填料表层不断生长积累,造成生物堵塞,严重影响生物滤池长期稳定运行。针对生物滤池颗粒填料层动态堵塞过程,综合基质迁移与降解模型、微生物生长与衰亡模型、孔隙率变化模型和渗滤系数变化模型,构建颗粒填料生物滤池生物堵塞模型。微生物生长动力学参数采用原位测定方法,能够反映附着生物膜生长情况。基于玻璃微珠填料生物滤池研究表明,修正生物堵塞模型能较好地模拟玻璃微珠生物滤池颗粒填料层的动态堵塞过程。     

内置涡核破碎翼旋风分离器内颗粒受力数值分析

内置涡核破碎翼旋风分离器具有维持较高效率同时降低阻力的特点。研究其内部颗粒受力情况对揭示其工作机理有重要意义。利用计算流体力学方法(CFD),采用雷诺应力模型(RSM)模拟流场,在此基础上,应用拉格朗日离散化模型(DPM)对传统Lapple型旋风分离器加设涡核破碎翼前后的内部颗粒进行追踪,并对其进行受力分析。结果表明:内置涡核破碎翼旋风分离器在颗粒分离时间及受力在数值上均与传统分离器有所差别;涡核破碎翼叶片较短时,径向合力主要表现为向外,离心力占主导作用,利于颗粒收集;叶片较长时,颗粒受到气流扰动作用加剧,径向上的运动随机性增加从而不利于分离。     

建筑物对高架点源大气污染物扩散影响的模拟研究

运用数值方法对城市中高架点源排放大气污染物的扩散规律进行了模拟研究,在计算区域内建立了三维数学模型,并将拉格朗日法描述的颗粒轨道模型耦合到风场。本研究计算了地面风速为3 m/s时的大气流场,并模拟研究了该风场条件下气体污染物的扩散和固体颗粒污染物的运动轨迹。通过分析模拟结果,给出了高架点源中排放的气体污染物的扩散区域和固体颗粒污染物运动轨迹的变化规律。     

气固两相流在转运站系统除尘中的应用

为改善转运站点的作业环境,以转运站部分结构为模拟对象,根据实体结构模型建立流场模型,采用realiza-ble k-epsilon气相湍流模型及拉格朗日颗粒轨道模型对结构内的两相流运动情况进行了数值模拟,得到了流体相的压力分布和速度分布以及固相的粉尘颗粒轨迹,讨论了导料槽中挡帘对流场的影响.结果表明,挡帘对导料槽中流场特征影响明显,在配置了挡帘的导料槽中,流场压力分布更有序,空气流动更集中,可产生一定的回流气体来降低来流气体的速度,且会在内部形成局部高速区域.     

基于DPM模型求解自由下落颗粒羽流卷吸空气量

为深入了解自由下落颗粒羽流卷吸空气的特性,对氧化铝颗粒从出口直径为5 mm的圆形孔中自由下落的气固两相流场进行了数值模拟研究。依据RNG k-ε模型求解气相雷诺时均N-S方程并进行离散化处理,采用DPM模型跟踪单个粒子以求解颗粒的运动方程,并通过SIMPLE双向耦合,对自由下落颗粒羽流流动特性进行数值模拟。结果表明:自由下落颗粒羽流卷吸空气气相速度在羽流中心线上处于最大值,随着径向距离的增大速度值明显地减小,直到距离中心线30 mm处,之后速度的变化趋于稳定;颗粒在净质量力作用下沿质量力方向首先作加速运动,之后下落速度u_p随着下落高度的变化趋于平缓,羽流末端颗粒运动基本遵守颗粒自由沉降规律;羽流卷吸空气量随着下落高度的增加而增大,其规律与颗粒群模型给出的结果高度吻合。通过比较分析发现,采用DPM模型很好的解决了对颗粒相运动方程的求解并可获取颗粒运动轨迹,对于自由下落颗粒羽流特性的分析不失为一种有效而可行的方法。     

基于QAR数据的民航发动机尾气污染物排放量估算

对现有航空发动机尾气污染物排放估算模型进行总结与分析,重点对一阶逼近3.0尾气颗粒污染物(particulate matter,PM)估算方法和ICAO尾气气体污染物估算方法进行了详细的研究。借助QAR记录的发动机相关性能数据,利用ICAO公布的排放指数,用一阶逼近3.0方法来估算CFM56民航发动机一个LTO阶段尾气颗粒污染物的排放情况,用ICAO气体排放模型估算CFM56民航发动机一个LTO阶段NO_x、CO、HC气体的排放情况。最终得到CFM56发动机一个典型航班LTO阶段的尾气污染物排放总体情况。实例计算得到CFM56发动机一个典型航班LTO阶段的排放情况为:NO_x,5 683.61 g;CO,3 821.89 g;HC,208.946 g;PM,121.287 g。本文提出的单机尾气污染物排放量估算方法可推广应用到估算整个机队LTO阶段的污染物排放量,以及整个机队某个时间段的排放情况,对评估机场附近区域大气环境提供了重要参考数据。     

燃煤锅炉脱汞技术研究进展

燃煤锅炉是主要的烟气汞排放源,汞大多存在于亚微米级颗粒中,其对环境和人类造成的影响不容忽视。综述了现阶段燃煤锅炉汞排放控制技术的研究进展,并对各项技术的脱汞效率、影响因素、投资成本、优缺点及应用可行性进行了分析比较。分析表明,利用现有污染物控制设备(除尘装置、脱硝装置、脱硫装置)协同脱汞比较经济有效,也是当前研究的重点;洗煤技术、燃烧方式的改进和添加燃烧附加物可作为辅助措施使用。     

本期推荐

<正>随着我国城市化、工业化进程的加快,城市污水排放量不断增加,许多城市河段受到不同程度的污染;与此同时,城市环境基础设施日渐不足及老城区改造困难,使得大量污染物未经处理直接排放到河道中;加之垃圾入河、底泥污染严重,从而造成城市水体出现季节性或终年黑臭现象。黑臭水体不仅破坏了河流生态系统,也严重影     

关于硝酸工业污染物排放标准的研究

中国近10年来硝酸工业快速发展,但该行业的污染治理和环境管理情况却没有得到同步发展和应有的重视,对环境已造成了严重污染.现行综合排放标准已无法对硝酸工业污染起到控制作用.分析了硝酸工业污染排放情况和国内外相关的排放标准,针对中国实际情况提出了该行业污染物排放标准制定思路,严格控制硝酸工业NOx 和总氮排放,并建议利用国际清洁发展机制对温室气体N2O实施减排控制.     

天津市工业污染物排放特征及其成因的研究

基于1992—2008年天津环境经济数据,采用环境库兹涅茨曲线模型,建立了天津工业污染物排放与经济增长的科学评价模型,与典型的倒U型环境库兹涅茨曲线不同,天津工业污染物排放模型有三次函数模型和指数函数模型,目前工业废气排放量和工业固体废物产生量处于上升趋势,而工业废水中的COD、工业烟尘和工业粉尘排放量出现下降趋势。通过计算工业污染物排放及其影响因子之间的灰色关联度,定量剖析1992年后天津工业污染物排放的库兹涅茨曲线的成因。结果表明,天津市环境污染变化的主要影响因子包括工业总产值、国际贸易(外商直接投资)、能源消费、城市发展、工业污染治理、环境科研投入以及排污费征收。     

生物法修复废弃钻井泥浆和含油污泥的研究进展

废弃钻井泥浆和含油污泥是石油工业产生最多的含油固体废弃物。它们是一种含有多种复杂成分的悬浊液,包括石油烃(PHCs)、水、重金属、化学处理剂和固体泥沙颗粒。由于其具有环境危害性,且产量逐渐增加,对其有效地处理和处置引起世界各国的广泛关注。综述了废弃钻井泥浆和含油污泥的性质、对环境的影响和生物修复方法,并介绍了生物修复PHCs的影响因素,同时初步探讨了两者中除PHCs之外其他污染物的处理方法。目前的生物修复方法都有不同的优势和局限性,未来应该进一步关注对现有处理技术的改进和不同技术的结合,使废弃钻井泥浆和含油污泥的处理既能达到无害化、资源化,又能节省处理成本。     

烧结机头电除尘器的数值模拟及现场实测验证

为提高某600 m~2烧结机头电除尘器的实际工程应用效果,使用商业CFD软件进行数值模拟,分别采用k-ε模型、电磁流体模型(MHD)和离散相模型(DPM)模拟流场、电场和颗粒运动轨迹。结果表明:经气流分布优化后,计算得到电除尘器进口烟气量分配偏差为±1.5%、颗粒相质量流量偏差为±0.7%,电除尘器本体两侧阻力分别为127.1 Pa和123.7 Pa,电场截面气流分布均匀性相对均方根差分别为0.129和0.133,均优于标准JB/T7671-2017要求;得到电场内电势分布及颗粒运动规律,电除尘效率与供电电压、颗粒粒径具有相关性。经现场实测验证,各参数的实测值与模拟值一致性较好,实测电除尘器出口烟尘浓度为25.8 mg·m~(-3),除尘效率达99.20%,优于设计值;烟尘颗粒在0.03～10μm的分级除尘效率为80.35%～98.69%。0.1～1μm的颗粒段存在穿透窗口,其分级除尘效率仅为80.35%～91.81%。本研究结果可为烧结烟气的烟尘超低排放提供参考。     

基于MOVES的轻型车颗粒物排放来源和特征分析

利用实测数据对MOVES模型进行本地化修正,测算了轻型车颗粒物的排放来源以及粒径、组分构成特征。分析结果表明,全部颗粒物中,轻型汽油车的非尾气排放PM10所占比例为72.70%,PM2.5为42.64%;轻型柴油车非尾气排放PM10所占比例为40.78%,PM2.5为15.41%。2种燃油车辆的尾气排放颗粒物主要来源于尾气管排放,粒径集中在0~2.5μm;而非尾气排放颗粒物主要来源于刹车磨损,粒径集中在2.5~10μm。轻型汽油车的尾气排放颗粒物主要组分为有机碳,轻型柴油车则为元素碳和有机碳。进一步分析不同速度下颗粒物排放变化发现:轻型车非尾气排放颗粒物随行驶速度的增大而降低,而尾气排放颗粒物则随速度的增大先降低后升高;非尾气排放颗粒物占全部颗粒物比例随速度的增大先升高再降低;全部颗粒物中PM2.5的比例则随速度的增大先降低后升高。     

江苏省经济增长与环境污染的动态关系研究

研究了1990-2007年,江苏省工业废气排放与经济增长的动态关系,结果表明,1990年以来,该省工业废气排放量在波动中平缓增长,排放强度不断下降。采用环境库兹涅茨曲线模型,模拟了1990-2007年工业废气排放量和人均GDP之间的关系,结果显示,江苏省工业废气排放量与人均GDP关系符合环境库兹涅茨曲线特征,位于“N”型曲线的左侧,目前该省刚刚跨过第一个拐点（人均GDP 31550元）,进入曲线的右半部分,说明该省随着人均收入的增加,环境将逐渐趋于改善。     

循环流化床垃圾焚烧炉助燃配风改造对降低CO排放效果的数值模拟

循环流化床(CFB)是垃圾焚烧主要炉型之一,中国生活垃圾具有水分高和挥发分高等特性导致现阶段CFB垃圾焚烧炉CO排放偏高,对其正常运转造成较大影响。对锅炉实体进行助燃配风改造,结合计算流体动力学技术对改造前后炉膛流体场进行模拟,并分析第一烟道内的流场分布情况。结果表明:助燃配风率为40%时,CO的排放均值可降低至80mg/Nm3,烟气含氧量保持在9.5%(体积分数)左右,炉膛中上部温度的平均增幅达到41.3℃。可视化数值模拟结果表明,助燃配风明显提高了烟气旋流和回流,使得烟气轴向速度降幅达37.69%,烟气在第一烟道内停留时间延长;改造后炉膛中上部局部区域内的颗粒质量浓度均值在2.287kg/m3左右,优化了助燃配风参与炉内燃烧的能力。     

浙江省工业废水预处理排放标准制定可行性探讨——以氨氮为例

工业污染源间接排放控制体系的不完善导致污水处理厂出水水质超标严重,使污水处理厂成为污染物集中排放源,带来了较大的环境风险.以氨氮为例,阐明了制定浙江省工业企业废水预处理排放标准的必要性,分析认为企业预处理模式比集中处理模式更具经济可行性,并提出了进一步完善工业企业废水预处理纳管标准体系及其实施手段的对策建议.     

电厂NOx控制政策与技术:美国的经验及对我国的启示

我国NOx排放的快速增长导致其环境和生态影响日益加剧,已经引起全球关注,但是现行的NOx污染控制技术和政策远远落后于实际需求.为减少酸雨、臭氧和颗粒物带来的环境问题,美国采取排放控制和排污交易等方式削减了燃煤电厂的NOx排放.系统分析了美国NOx污染控制法规、标准、规划和控制技术应用情况,总结了其NOx控制的成功经验,...     

废弃油基钻井液提取柴油剩余废弃物无害化处理研究

针对废弃油基钻井液中柴油回收过程产生的泥渣、废水、废白土和酸碱废渣具有高色度、高pH、高COD和高石油类的特点,通过优化实验得出了一步法无害化处理废弃混合物的最佳固化配方:水泥和粉煤灰加量分别为12.5%,激活剂SG加量1.5%,促凝剂LSL加量1.5%,石灰加量1%。在最佳固化配方下,固化体浸出液的各主要污染指标都符合《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)一级标准,固化成本约100元/m3,与分别处理废渣、废液相比,其处理成本可降低约20%。