虚拟现实及其在粉尘扩散研究中的应用

探讨了国际上流行的虚拟现实技术 ,并针对大气中粉尘扩散的规律 ,以相关数学模型为基础 ,采用 Open GL开发了可精确地调整流场参数和观察视角的粉尘扩散三维动态场景 ,以及在重力、风速等影响因素和射流作用下粉尘扩散的三维场景。该方法为更好地掌握粉尘扩散规律 ,寻求合理预防措施提供了科学依据。此项技术在安全科学的其它领域也有很好的应用前景     

大型选煤厂粉尘在线监测与智能喷雾降尘系统研究

为解决大型选煤厂粉尘污染问题,提出了粉尘在线监测与智能喷雾相结合的降尘技术.以同煤集团塔山选煤厂输煤系统为研究背景,采用理论分析、现场实测及数值模拟等方法对输煤系统尘源扩散机理进行了研究.采用κ-ε湍流模型、欧拉模型和离散相模型(DPM)进行模拟,选择SIMPLE算法进行计算.模拟结果与实测数据基本一致.结果表明:在诱导风流的作用下输煤系统粉尘质量浓度较大,并以给料机及导料槽为中心径向逐步降低;同时,粉尘在线监测与智能喷雾降尘技术能有效降低输煤系统空间粉尘质量浓度,改善作业环境,空间粉尘质量浓度保持在国家标准以下.     

闭环回旋控尘技术的三维数值模拟研究

针对输煤皮带转载点粉尘污染大的问题,提出一种新型粉尘控制技术。以霍州煤电集团木瓜煤矿为例,以气固两相流理论的颗粒轨道模型为基础,结合现场实际粉尘扩散规律,三维数值模拟皮带转载点的粉尘逸散规律。根据粉尘颗粒在皮带转载点的运移规律,提出了闭环回旋控尘技术,通过气固两相流和颗粒碰撞理论的三维数值模拟对该技术的控尘机理进行研究,并在木瓜煤矿进行试验应用。结果表明:闭环回旋控尘技术能有效控制粉尘扩散和降低粉尘颗粒动能,其降尘效率达到88%以上,同时,该技术无需任何动力,是未来节能型除尘产品的发展方向。     

煤矿井下粉尘监测、防治技术的现状与趋势

粉尘危害职工身体健康,威胁矿井安全生产,缩短设备、仪器使用寿命,是我国煤矿普遍存在的五大自然灾害之一.粉尘监测与粉尘防治是解决粉尘问题的两个有效且不可分割的手段.介绍了井下粉尘监测仪器及监测方法;总结了目前粉尘防治的四种思路:减尘、降尘、排尘、隔尘,提出减尘是粉尘防治最根本的方法,并详细论述了防治技术的研究现状,分析了存在的一些问题.最后,展望了粉尘监测、防治技术的发展趋势,期望为我国煤矿粉尘监测、防治工作及以后的研究工作提供新的思路.     

转载点粉尘颗粒扩散运动规律的数值模拟

为解决车间转载点粉尘污染问题,利用数值模拟方法计算小空间粉尘颗粒的扩散规律和颗粒运动轨迹,同时借助虚拟现实和现代计算机技术进行颗粒运动轨迹的再现.转载点气流一般处于湍流状态,很难掌握全部粉尘颗粒的扩散规律,只能进行单个粉尘颗粒的受力分析,建立颗粒的一般性运动方程,再利用Lagrange法研究颗粒的运动轨迹方程,然后通过编程语言和虚拟现实技术反映到计算机上,把粉尘扩散轨迹呈现出来.研究成果对转载点粉尘的处理具有一定的实用价值.     

全自动漏斗吸嘴式粉尘发生装置样机研制

基于粉尘浓度测定和粉尘分布规律、运移规律和沉降规律研究的需要,在气溶胶粉尘发生器的基础上,设计了由计算机控制的全自动漏斗吸嘴式粉尘发生装置.提出了该装置的设计原理、设计结构及运行操作方法.基于C++设计了该装置的控制程序软件包,利用软件包中的驱动控制程序,实现了在计算机上对粉尘发生装置的远程遥控.监测传感器可及时发现吸嘴口是否出现粉尘堵塞,故障传感器同步监测步进电机和搅拌电机,通过微型计算机分析故障并发出相应控制指令.操作过程中,通过对圈数、时长、粉尘用量和密度的设置,可发生1种或多种粒径粉尘,控制发尘浓度、分散度,实现粉尘连续供给.通过发尘效果检验,得出在不同作业工序下,无论是连续产尘的喷浆、凿岩作业,还是瞬间产尘的爆破作业,该装置都具有较好的模拟产尘效果,产尘的分散度、浓度与现场实测值基本一致,表明该装置的粉尘粒度分布控制、产尘流量控制等技术达到了预期效果,可为研究粉尘相关特性试验提供稳定可靠、数量可控的粉尘源.     

1m3粉尘环境模拟装置粉尘扩散数值模拟

在工业生产环境中,粉尘云会对工作人员产生职业危害,也会对生产设备造成危害,导致生产中断甚至安全事故.电气设备在工业生产中不可或缺,研究人员为研究工业电气设备的防尘性能开发了一种1 m3粉尘环境模拟装置.该试验装置的基本功能是利用持续气流使粉尘在罐体内形成相对稳定分布的粉尘环境,其内部空间可放置电气设备进行长时间的试验.为预测粉尘在装置中的分布,利用Fluent中的离散相模型对惰性粉尘进行了粉尘环境模拟装置内扩散的数值模拟研究.结果表明,粒径为1 μm、10 μm、30 μm、50 μm和70 μm的粉尘均可以在装置内部形成粉尘云,其罐体中心质量浓度可维持在0.2～0.5 kg/m3.不同粒径的粉尘分布截然不同,粒径越小的粉尘扩散的均匀程度越高,而较大粒径粉尘的运动稳定性更好,但分布均匀度较差,保持进气速度在40 m/s以上可以获得良好的粉尘扩散效果.     

冶金行业中呼吸性粉尘监测方法与管理标准

呼吸性粉尘监测是世界各国在控制粉尘危害方面采用的一种有效技术,目前国内的冶金行业正在推广试行呼吸性粉尘监测技术,以达到逐步取代原总粉尘监测技术之目的,然而在此项工作中还存在着监测方法与管理标准之间的混乱,就此问题进行了初步分析,并提出了解决这一问题的方法。     

采场爆破粉尘运移规律的Fluent数值模拟

在对爆破烟尘源及其特征分析的基础上,以西石门铁矿南二采区为研究背景,运用Fluent软件通过气固两相流数值模拟方法对爆破后粉尘的分布及扩散规律进行研究,得出在现有条件下爆破粉尘的运移规律.采场爆破后很快产生大量粉尘且浓度较高,粉尘的运移受风流流场影响较为明显.在现有通风条件下,粉尘的净化主要靠重力沉降,而难以沉降的呼吸性粉尘的排出则需要较长时间.这不利于生产,亟须改善通风条件或采取其他措施较快速降低爆破粉尘浓度.数值模拟结果与现场测量结果基本一致,爆破产尘量大,排尘耗时久.     

开放性粉尘时空分布的数值模拟研究

工程爆破常在开放空间中进行,因其产生的粉尘会对爆源周围环境造成影响,所以受到了广泛关注。为阐明工程爆破产生的粉尘的时空分布特征,基于相似性原理建立了二维几何模型,使用ANSYS Fluent仿真软件对爆破粉尘在不同环境风速下的时空分布进行了数值模拟。结果表明：在静风状态下,近尘源区域中的爆破粉尘自由缓慢扩散,空间分布范围小;当环境风速分别为1、2.45、5、10 m/s时,粉尘粒子均随气流扩散,且风速越大,粉尘粒子运移越快,空间分布范围越广;在近壁面区,受壁面摩擦影响,气流形成一涡旋卷吸区,涡旋卷吸区内粉尘浓度高,停留时间长,是高污染区,也是爆破粉尘防治的着力点。     

综放工作面转载破碎点粉尘分布特征研究

为了研究综放工作面转载破碎点的粉尘分布特征,对进风顺槽沿程粉尘分布进行了现场实测,得到主要产尘点为转载机机头1 m处、破碎机处和前溜及后溜处.进一步分析了主要产尘点的分散度和粉尘浓度变化规律,结果表明:转载机机头1 m处以5 μm以下呼吸性粉尘为主,PM5粉尘质量浓度呈现先高后低的趋势,PM10粉尘质量浓度变化与之相反,治理时尘源处要以呼吸性粉尘为主,还需关注扩散滞留的可吸人粉尘;破碎机处主要为10 μm以下可吸人粉尘,PM5粉尘质量浓度开始波动较小,一段时间后升高,PM10粉尘质量浓度表现为先高后低的趋势,治理时尘源处要以可吸入粉尘为主,还应关注呼吸性粉尘的扩散;前后溜区域粉尘颗粒分布比较均匀,PM5粉尘质量浓度呈间歇性波动,PM10粉尘质量浓度变化比较平稳,治理时除考虑呼吸性粉尘和可吸人粉尘外,还应注重风流的影响,后溜处还需考虑粉尘粒径分布的多样性.     

储、转运粮食系统除尘粉尘回流安全性分析

对储存及转运粮食系统除尘粉尘回流问题进行了回顾和评述 ,对天津港散粮站日常处理主要粮食品种伴生粉尘进行了物性分析和粉尘爆炸性测试 ,并结合生产工艺过程进行了设备内部实际粉尘浓度的测试 ,在此基础上得出 :除尘粉尘具有爆炸的危险性 ;爆炸下限较高 ,有利于控制粉尘浓度在爆炸下限以下来预防粉尘爆炸 ;除尘粉尘回流工艺在无粉尘沉积的情况下是安全的。     

采煤工作面粉尘状况与防尘工作重点

本文介绍了近几年来对我国部分煤矿采煤工作面粉尘状况的调查,测试和煤矿粉尘粒度分布分析结果。通过测试分析证明,不同煤种的煤被外部能量破碎时,它的产尘量、产生的粉尘的粒度分布及粉尘中呼吸性粉尘含量不同;各种煤直接破碎产生的粉尘和矿井空气的浮游粉尘的粒度分布均符合罗辛——拉姆勒(Rosin——Rammlar)分布规律;采用一般常规防尘措施(如煤体注水、洒水、喷雾降尘等),对粒度较粗的粉尘有一定降尘效果,可改善粉尘作业环境,而对工人身体健康影响较大的呼吸性粉尘降尘效果不显著,造成矿井浮游粉尘中呼吸性粉尘含量增加。为此,今后防尘工作重点应加强对呼吸性粉尘控制技术的研究,推广、应用对呼吸性粉尘除尘效率高的防尘措施,大幅度降低矿井中呼吸性粉尘.使煤矿尘肺病发病率有较大降低。     

粉尘在肺部的运动与沉降

对造成尘肺的微细粉尘在人的呼吸系统中的运动和扩散沉降了定性研究和定量计算，从基础理论上分析粉尘颗粒度对人体的危害。对除尘设备的技术指标提出了新的认识。     

土壤重金属污染治理过程开放性粉尘控制技术

以开放性粉尘为研究对象,对重金属污染土壤产生粉尘的原因进行实验,明确了被重金属污染土壤的粉尘在堆料阶段和取料阶段的具体扩散状况,进而提出了一项以抑制粉尘逸散为目的的荷电喷雾降尘技术。并通过对该项降尘技术的喷雾压力测试和荷电电压测试,来检测该技术在不同喷雾压力和荷电电压环境下的使用效果。最终的测试结果表明:通过设置静电场使雾滴荷电,可以显著提升喷雾的降尘效率,且荷电喷雾对粉尘的降尘效率会随着喷雾压力的增加而增大,但喷雾压力和荷电压力在上升的过程中,降尘的效率会逐渐降低。     

土壤重金属污染治理过程开放性粉尘控制技术

以开放性粉尘为研究对象,对重金属污染土壤产生粉尘的原因进行实验,明确了被重金属污染土壤的粉尘在堆料阶段和取料阶段的具体扩散状况,进而提出了一项以抑制粉尘逸散为目的的荷电喷雾降尘技术。并通过对该项降尘技术的喷雾压力测试和荷电电压测试,来检测该技术在不同喷雾压力和荷电电压环境下的使用效果。最终的测试结果表明:通过设置静电场使雾滴荷电,可以显著提升喷雾的降尘效率,且荷电喷雾对粉尘的降尘效率会随着喷雾压力的增加而增大,但喷雾压力和荷电压力在上升的过程中,降尘的效率会逐渐降低。     

列车卸料过程开放性粉尘吹吸式控制的研究

以翻车卸料过程为研究对象,结合翻车工艺流程和翻车机室结构特点建立粉尘控制模型,采用吹吸气流从源头对开放性粉尘进行控制,给出了控制参数的计算方法,对控制结果进行了CFD模拟.模拟结果表明,吹吸气流能从源头对粉尘进行有效控制,工作区粉尘相对质量分数由78％降至9％,粉尘控制率为85％～90％.     

选煤厂毛煤仓仓顶除尘方案设计

以准能公司选煤厂毛煤仓仓顶为例,对其生产工艺系统和毛煤仓仓顶污染机理进行分析.基于此,采用气固两相流理论和数值模拟相结合的方法,分析了2种可行除尘方案的控尘机理,比较了各自的除尘效果.结果表明,毛煤仓顶皮带单独设置导料槽的除尘方式不能完全抑制粉尘逸出;若配合适当型号的除尘器,可在该处产生合理负压,有效控制粉尘逸出.该研究方法和手段可为选煤厂的粉尘治理提供理论和实践指导.     

谈矿山粉尘监测方法的改进

当前,世界各国都在下力量尽量缩小粉尘控制空间,即把粉尘控制范围局限在作业场所人所活动的狭小区域内,控制措施集中于减少真正危害人体健康的呼吸性粉尘。实践证明,要求作业场所空间内各处全粉尘浓度完全符合卫生标准,不仅是无意义的,而且在现行技术上是不可能的。由此提出,对粉尘监测,强调监测所有作业者活动范围。内的呼吸性粉尘浓度;对防尘手段,强调规避措施,即从采矿巷道布置方面着手,使作业场所操作人员活动空间成为无粉尘区域或低粉尘区域,避开高粉尘区域。 笔者认为以上观点是正确的,因此,我国矿山企业现行的由专业人员固定某一地点…     

面向火电厂煤粉尘浓度的预测评估算法的研究

火力发电的主要能源来自煤炭,而由于燃煤发电过程中产生的煤尘扩散是引起火电厂粉尘爆炸风险和尘肺职业病的主要根源之一,因此必须进行实时有效的检测和控制。当前粉尘检测方法仅使用单一的粉尘质量浓度指标来评估粉尘污染整体状况,缺乏对多种复合因素影响的考量,依靠单一阈值设定进行报警,易出现误报、漏报等现象,以及忽略粉尘爆炸这一重要事故场景,不能建立粉尘污染全面客观的评价方法。研究建立了一种粉尘质量浓度预测模型,基于金豺优化算法对极限学习机的最优初始权重进行寻优,再使用极限学习机对样本数据进行训练学习,提高神经网络模型的精度,可较为准确地预测30 min以内任意时间间隔的粉尘质量浓度,并将现场数据及模拟仿真数据与建立的粉尘质量浓度预测模型进行对比分析。结果显示：建立的粉尘质量浓度预测模型准确度良好,与现场数据及模拟仿真数据对比误差分别为0.72%和2.1%,可加强对火电厂粉尘环境进行预测预警,从而及时采取合理的粉尘控制策略,确保火电厂的生产安全并降低粉尘对作业人员的职业危害。