储罐液下泡沫喷射系统的应用研究

建立了压缩空气泡沫灭火试验装置和试验储罐,对储罐液下泡沫喷射灭火技术进行了试验研究,研究结果显示:发泡倍数和泡沫液流量对灭火效果影响明显,而储罐泡沫的注入位置对灭火效果影响较小;液下喷射的发泡倍数宜控制在5~7之间,发泡倍数超过8后,泡沫层含油量超过40%,无法控火;泡沫混合液供给强度宜取5.0 L/(min·m~2),供给强度加倍后,无法控火;在适宜的试验条件下,控火时间在40~45 s。     

液氮泡沫灭火系统研发

针对石化企业大型火灾,研发了一种液氮泡沫灭火技术。该技术利用液氮在常压下1∶700的气化比特性,液氮与泡沫混合液在专用混合装置内经改变两相流体流场,形成耦合流体,实现快速产生超大量微气泡的目的,以此为技术基础,研制了可替代压缩空气泡沫灭火系统(CAFS)的液氮泡沫灭火系统(LNFS)。通过不同尺度的灭火测试,验证了液氮泡沫系统产生的泡沫均匀细腻、抗复燃能力强、氮气与泡沫双重灭火、灭火效率高的优点,解决了现有吸气式泡沫系统用水量大、灭火效能低等问题。     

移动式压缩气体泡沫灭火装置性能研究

针对石化企业发生初期火灾进行快速灭火的需求,研发了移动式压缩气体泡沫灭火装置。通过考察出口管径、软管卷盘长度、气液比等参数对泡沫性能的影响,实现了该装置关键组件的最优化设计。测试了该灭火装置的泡沫混合液平均流量、干/湿泡沫发泡倍数、25%析液时间、灭火时间等性能参数。研究结果表明:该灭火装置泡沫混合液平均流量高达40 L/min,灭火时间为80 s,仅是负压式泡沫灭火装置灭火时间的44%。另外,该装置还具备一键启动、干湿可调、操作简便、行驶快捷的优势。因此,该装置在物化性能、泡沫性能及灭火性能方面都超越现有的同类型产品。     

采用大流量泡沫炮扑救大型储罐全面积火灾的探讨

简要分析了大型储罐全面积火灾着火面积大、热辐射强、易复燃、破坏力强等特点,指出了这类火灾的主要扑救难点是远距离作战、消防物资消耗大、战术要求高等。从泡沫液最低流量、泡沫液喷射方式和泡沫液选型3方面提出了用于扑救大型储罐全面积火灾的大流量泡沫炮的要求,指出泡沫炮的最小流量应不低于20000L/min,利用蛋白泡沫液采用集中喷射方式进行灭火。     

泡沫发生装置对二氧化碳泡沫性能影响研究

泡沫发生装置是影响二氧化碳泡沫灭火系统性能的关键部件，现行泡沫发生装置主要由气液混合腔和扰流装置两种部件共同组成，且在使用过程中易因气流和液流流量或压力设计或控制不当造成管路中发生脉动现象，故结构设计和参数选取至关重要。基于二氧化碳泡沫灭火系统，开展同轴混合腔与扰流器对二氧化碳泡沫性能的试验研究，主要包括同轴混合腔放置方向(气液两相流流向与重力方向是否相同)和不同扰流器(螺杆扰流器、筛网扰流器、丝网扰流器)对二氧化碳泡沫性能的影响，分析了二氧化碳泡沫灭火系统产生脉动现象的原因，获得了同轴混合腔和扰流器对二氧化碳泡沫析液时间、泡沫发泡倍数、泡沫形态的影响规律，并对各工况下二氧化碳泡沫灭火系统的灭火性能和抗烧性能进行了测试。结果表明：同轴混合腔垂直向上且选择丝网扰流器的工况下，二氧化碳泡沫灭火系统产生的泡沫性能最优。     

重质油储罐固定式泡沫灭火系统设计优化研究

通过重质油储罐的实体火灭火试验,获得了氟蛋白泡沫液和水成膜泡沫液的供给强度与灭火时间对应关系数据,确定了每种泡沫液扑救重质油储罐火灾的最低泡沫供给强度;以10 000 m3固定顶重质油储罐为例进行了泡沫系统设计计算,将优化设计方案与原有设计方案进行了对比,主要变化是泡沫发生器数量从4只提高至6~8只,泡沫主管线管径从DN200提高至DN250,泡沫消防泵流量也相应提高。优化后的储罐泡沫灭火系统提高了泡沫灭火能力,提升了系统的可靠性,降低了储罐火灾风险。     

不同供给强度的压缩气体泡沫扑灭油罐火的性能比较

采用压缩气体泡沫系统在直径11 m和直径21 m的模拟油罐上开展全面积实体火灭火试验,分析讨论了压缩气体泡沫供给强度与灭火时间、泡沫液消耗量之间关系.试验结果表明,在一定燃烧面积下,随着压缩气体泡沫供给强度提高,灭火时间逐渐减小;随着油池直径增大,最低压缩气体泡沫供给强度应增大;当压缩气体供给强度超过临界值时,灭火所需泡沫液量会大幅降低.     

氮气泡沫灭火技术发展现状

介绍了氮气泡沫研究进展和现状,分析了氮气泡沫的灭火原理、稳定性以及应用实例。氮气是惰性气体,不溶于水,在水中扩散速率较小,其与泡沫液混合发泡产生的氮气泡沫与空气、二氧化碳等相比,具有持久惰化、稳定性好,灭火效果显著等优势。     

基于数值计算的细颗粒物采样管路传输损失评估

细颗粒物(PM_(2.5))理化性质测量是研究大气PM_(2.5)污染来源及成因的重要手段之一,最大限度降低细颗粒物在采样输送过程中的损失对提高测量结果的准确性至关重要.为了评估常规测量体系中采样管路内PM_(2.5)的输送损失情况,并在此基础上探究合适的采样管路布置方案,本研究采用数值计算方法分析了管径、管长及弯管数目这3个主要参数在不同变化范围内对PM_(2.5)输送效率的影响.结果表明,流量为20.0 L·min~(-1)时,管径4 mm、管长1.0 m的竖直管路内PM_(2.5)质量浓度输送效率为89.6%,管径增至14 mm时输送效率升至98.3%.流量为1.0 L·min~(-1)时,管径4 mm、管长10.0 m的水平管路内PM_(2.5)质量浓度输送效率仅为86.7%,管长降至0.5 m时输送效率提高至99.2%.弯管弧度为90°时,流量20.0 L·min~(-1)、管径4 mm的湍流态弯管处,PM_(2.5)质量浓度输送效率低至85.2%.流量(L·min~(-1))与管径(mm)之比小于1.4使管内流态为层流时有利于降低颗粒物输送损失.为保证PM_(2.5)输送效率在97%以上,2.5、5.0和10.0 L·min~(-1)仪器建议选择管长在6.0 m以内的竖直采样管;流量为16.7 L·min~(-1)和20.0 L·min~(-1)仪器建议选择管径在12 mm以上的竖直采样管;水平管路管长由流量与管径之比确定;在湍流流态下,建议减少弯管的使用数量.     

泡沫强化多孔介质中纳米零价铁迁移试验

通过批量模拟试验考察了纳米零价铁(NZVI)在水、十二烷基硫酸钠(SDS)溶液与SDS泡沫3种流体中的沉降性能,以及3种流体输送作用下NZVI在多孔介质中的迁移分布特性.结果表明:NZVI在SDS溶液中的稳定性远大于其在水中的稳定性;搅拌速度为3000r/ min时,NZVI在泡沫中的分布较均匀且泡沫对NZVI携带量较大;NZVI对泡沫稳定性影响不大.水、SDS溶液、SDS泡沫分别作为输送流体时,NZVI迁移的最大距离分别为0.8m,7.9m和2.1m,SDS溶液和泡沫均显著促进了其在多孔介质中的运移.当NZVI由SDS溶液和泡沫输送时,其在介质中的分布范围(33.5%和42.5%)大于水(12.8%);由于重力作用,SDS溶液携带NZVI的迁移主要集中在垂向上,水平迁移能力有限;而泡沫受重力影响较小,其携带的NZVI在水平和垂直方向上的分布更为均匀.可见泡沫作为NZVI的输送流体具有明显优势.     

利用味精厂米渣生产发泡粉和蛋白质灭火剂

将米渣清洗、过滤以除去液化液、糖液,再加水调至130Be,用石灰调为不同pH,在不同时间下进行水解,结果表明当pH为11.5,在蒸气压为0.1MPa条件下,经过3h水解后蛋白质含量最高,可达到6.0%(水解液含量),再过滤、浓缩成为30%的蛋白质液,经过适当配制可成为蛋白质泡沫灭火剂,经过武汉市科威消防材料厂进行灭火测试,结果表明,粘度、沉淀物、发泡倍数、90%火焰控制时间、灭火时间、抗烧时间等指标均达到中华人民共和国公共安全行业标准(GA2191999);将30%的蛋白质液喷雾干燥后,可制备成为食用蛋白质发泡剂。     

城市污泥的特性及管道输送技术研究

城市脱水污泥常见的处置方式是焚烧、燃烧发电、堆肥后土地化利用和填埋等。无论采用哪种无害化、资源化处置方法,输送环节都是必不可少的。城市污泥管道输送技术是以管道输送设备为核心,融合城市污泥的预处理和处置工艺的集成化系统。通过对城市污泥的流变特性和输送特性实验测试,其流变方程符合幂定律关系式;通过环管实验拟合出了污泥在管道中的阻力损失与输送距离和输送流量之间的关系,经验证,其理论计算和实际测定基本相符,证明管道输送方式能够成功地应用于城市污泥的远距离输送,为城市污泥管道输送系统的优化设计提供了理论依据。     

多级孔板扰流泡沫发生器流场模拟分析

通过数值模拟方法,对内锥和多级孔板组合扰流结构下的泡沫发生器流场进行了模拟和分析。通过CFD流场模拟软件Fluent,以泡沫发生器的真实操作工况为边界条件进行建模,得到了气液两相掺混流场的结构和重要动力学参数,并进行了分析。发现扰流件的下游区域存在一个较稳定回流区,同时在多级孔板区域流场的湍动能及湍动能耗散率较高,对泡沫发生器中气液两相掺混有利。扰流件下游液相分布较为均匀,进一步验证了发泡器内部气液掺混效果较佳。通过流场模拟,验证了圆锥和四级孔板组合扰流结构对强化泡沫发生器内气液掺混的有效性。     

利用废弃阴极射线管(CRT)玻璃烧制泡沫玻璃的探究

以废弃阴极射线管(Cathode Ray Tube,CRT)玻璃为原料,以CaCO3为发泡剂来烧制建筑材料——泡沫玻璃,并利用一元方差分析不同发泡剂掺量(CaCO3)对泡沫玻璃抗压强度的影响和最合适的发泡温度。通过实验得出烧制的最优发泡剂(CaCO3)掺量为5%,最适发泡温度为780℃。同时,对在烧制过程中出现的一些质量问题进行了合理分析。     

多孔介质中泡沫的迁移特性和影响因素研究

通过设计一系列模拟柱实验探讨了泡沫在非饱和多孔介质中的运移特征以及泡沫质量、泡沫注入速率、介质渗透率对泡沫注入压力的影响.研究表明:泡沫气体锋面、泡沫液体锋面与泡沫锋面在多孔介质中是分离迁移的,且迁移速度大小关系为泡沫气体锋面>泡沫液体锋面>泡沫锋面;泡沫锋面相对于泡沫气体锋面的延迟系数为2.0.在泡沫运移过程中,模拟柱中压力的产生主要发生并均匀分布在泡沫覆盖区域中,固定点处压力随时间呈直线增加趋势;泡沫在1~1.2mm介质中的有效粘度为85.49mPa·s,是水在介质中运移有效粘度的84.64倍(水的有效粘度为1.01mPa·s).由此可知,泡沫注入模拟柱时需要较大的压力,主要是由于泡沫的有效粘性较大引起的.介质渗透率对泡沫注入压力的影响主要取决于泡沫注入速率;当单位面积泡沫注入速率相同时,泡沫注入压力随介质渗透率增大而降低. 当泡沫质量为91.4%时,当泡沫注入速率由2.1mL/min升高至3.2mL/min与4.4mL/min时,压力梯度由26.95psi/m升高至30.74与46.40psi/m,而当泡沫注入速率为3.2mL/min时,当泡沫质量由93.5%降低至91.4%与88.2%时,压力梯度由30.16psi/m升高至30.74与34.57psi/m,由此可知,泡沫质量与泡沫注入速率均对泡沫注入速率产生影响,然而泡沫注入速率的影响大于泡沫质量对注入压力的影响.     

基于无人机平台的黑炭垂直变化监测

目的获取对流层内黑炭的垂直分布规律和输送来源。方法在2014年夏天和2015年冬天,通过无人机平台搭载便携式设备来监测临安市高空1000 m内黑炭的垂直变化情况。经过2天的试验,总共成功采集了8次试验数据,为了减少统计误差,取300～1000 m内每隔100 m高度层所测得数据的平均值进行分析。结果地面试验结果表明,上午冬季黑炭的质量浓度几乎是夏季的3倍,但是下午冬季黑炭的质量浓度却略低于夏季。无人机试验结果表明,总体上,日变化情况中,夏季黑炭质量浓度逐渐增加,而冬季黑炭质量浓度逐渐减少。不管是夏季还是冬季,上午黑炭的质量浓度随着高度增加而下降,且降幅较大,冬季上午黑炭的质量浓度要远高于夏季上午,但下午黑炭的质量浓度相似。48h后向轨迹结果表明,夏季300m和1000 m处气团来源于上海,且输送轨迹都在长三角区域,输送距离在200 km以内;冬季300 m和1000 m处气团来源于北方地区,且输送距离都在1000 km以上。结论通过个例分析,结果表明,冬季早晨黑炭的质量浓度较高,夏季污染物主要来源于近距离输送,但是冬季污染物主要来源于远距离输送。     

胶态微泡沫用于冲洗含水层的迁移分布特征

目前有关胶态微泡沫（CGAs）冲洗含水层过程中的迁移分布特性尚不明确,本研究利用二维模拟实验详细探究了注入速率、表面活性剂浓度和介质条件对CGAs迁移分布时空变化特征的影响.结果表明,在单侧单点注入条件下,CGAs的波及区域形状近似半圆形,迁移锋面相对规则;CGAs破裂产生的泡沫液分布在其迁移锋面四周,泡沫气体受地下水浮力影响向上方迁移,导致出现在纵向向上迁移距离大于向下迁移距离的"向上漂移"现象.表面活性剂浓度对CGAs的迁移分布影响较小;注入流速低或介质渗透性差,CGAs均会在迁移后期出现明显的“向上漂移”现象,同时其波及区域形状逐渐趋向于半椭圆形;恒定流量注入CGAs,其在含水层中的波及面积存在最大值.相对传统液相冲洗液,CGAs在非均质含水层中迁移分布较为均匀,受介质非均质性影响较小.     

黑河流域水汽输送及收支特征

利用NCEP/NCAR逐日再分析资料对黑河流域的水汽输送和收支特征进行了计算分析,结果表明:西风环流使得源于大西洋和北冰洋的水汽成为黑河流域空中水汽的主要来源,流域内水汽输送以自西向东的纬向输送为主,东边界输出强度强于西边界输入强度,纬向净输入量为负;经向输送为自北向南且在强度上不及纬向输送,北边界输入强度强于南边界输出强度,经向净输入量为正。700 hPa气层流域南部的水汽辐合辐散特征随季节变化显著,冬季为水汽辐散区,夏季为水汽辐合区;流域北部没有明显的水汽辐合辐散特征。全流域多年平均水汽输入量为997.3 km³,输出量为1 046.1 km³,净输入量-48.8 km³,20世纪60年代中期以后流域水汽净输入量呈现增加趋势。黑河流域北部荒漠区年内各季均为水汽输出期,中低层大气(地面~500 hPa)为主要的水汽输出层;南部山区年内6-9月为水汽输入期,低层大气(地面~700 hPa)为水汽输入层,中高层大气(700~300 hPa)为水汽输出层。据大气水平衡原理,黑河流域多年平均蒸发量约为84 km³。     

钯/泡沫镍对水体中4-氯酚的氢解脱氯研究

采用置换沉积法制备泡沫镍负载钯(Pd/Ni)催化剂,研究了其在H2作为供氢体时对水相中4-氯酚(4-CP)的催化氢解脱氯作用.考察了Pd负载量、H2流量和反应液pH值对4-CP转化率的影响.结果表明,在相对较低的Pd负载量和H2流量下即可实现4-CP的快速高效去除,且反应液pH值在3.04~10.97的范围对反应影响不显著.当Pd负载量为0.1%、H2流量为10mL/min、pH值为6.80时,反应1h,4-CP转化率达92.6%.Pd/Ni具有较高的稳定性,重复实验表明,该催化剂使用3次后,催化活性仅下降了2.0%.     

胶质气体泡沫气浮分离含Cu(Ⅱ)废水的试验研究

用阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)制备胶质气体泡沫并将之引入浮选柱,以胶质气体泡沫为浮选载体并通入常规浮选气泡对预先装入浮选柱的模拟含Cu(Ⅱ)废水进行浮选分离实验,考察了pH值、铜离子初始浓度、SDS用量和絮凝剂的添加对Cu(Ⅱ)去除率的影响。实验结果表明,采用胶质气体泡沫与常规柱浮选气泡相结合的方法处理含Cu(Ⅱ)废水,铜离子去除率可达99%以上。