尾矿高浓度排放技术的发展概况及展望

对于尾矿传统湿排技术来说,不仅坝体的稳定性差,对环境也有极大的影响,然而高浓度排放技术有效地缓解或解决了这些问题。文章从尾矿脱水、料浆输送和尾矿沉积等多方面,介绍了高浓度排放国内外发展情况,如多段式到一段式脱水和脱水设备的发展、泵压输送中泵送设备的类型,以及尾矿沉积中排放口的布置方式等。介绍了边坡角预测理论,主要包括Blight和Bentel边坡角预测模型、Kupper提出的边坡角经验公式,以及Sofra和Boger提出的边坡角经验公式。指出了高浓度排放技术存在的问题,如膏体的定义不清晰、高浓度排放的适用条件、沉积裂缝和边坡角预测模型不精确。最后总结了高浓度排放的发展趋势,如膏体排放模式、排放口的中央式布置和设备选型,如高浓度底流和处理量的脱水设备,以及高压高效率的泵送设备等。     

电收尘技术在氧化铝熟料烧结中的应用

氧化铝熟料烧结生产中产生大量高温、高湿、高浓度含尘气体,利用电收尘技术可使粉尘排放浓度达到国家标准。回收大量碱性物料,降低生产消耗。介绍了电除尘技术的基本原理及在氧化铝生产中的应用、常见的现象和故障及解决办法,提出了今后改造的方向。     

一种适用于CJ1000A航空发动机的颗粒物排放性能评估方法

为有效预测评估航空发动机的颗粒物排放适航性，对国产CJ1000A航空发动机的颗粒物排放标准适用性进行了分析，基于航空发动机在起降过程中最大非挥发性颗粒物质量排放浓度与发烟指数之间的转换关系，提出了一种适用于国产CJ1000A航空发动机非挥发性颗粒物排放性能的等效评估方法。以额定推力与CJ1000A相似的CFM56-5B航空发动机为例，研究表明该等效评估方法所得的分析结果与实际审定结果一致，可以有效评估航空发动机的非挥发性颗粒物排放性能；同时，分析了该方法估算CFM56-5B航空发动机非挥发性颗粒物质量排放浓度的相对误差，结果表明有必要进一步提升该方法的整体鲁棒性。总体上，提出的等效评估方法可为CJ1000A航空发动机的非挥发性颗粒物排放性能分析提供参考依据。     

基于功基窗口法的LNG-电混合动力公交车道路排放研究

研究了LNG-电混合动力公交车城市道路行驶排放性能。以一辆LNG-电混合动力公交车为研究对象,在典型公交线路上开展实际道路车载排放测试,通过PEMS(Portable Emissions Measurement System)和CAN总线实时采集排气污染物排放浓度、行驶速度、发动机转速和扭矩等数据。结果表明,公交车发动机运行工况主要分布在中低转速和负荷区,不同于ETC循环工况主要分布在中高转速和负荷区。计算发现公交车城市道路运行NO_x质量排放率远高于CO与HC,CO质量排放速率约为NO_x的1/100,HC质量排放速率约为NO_x的1/9。采用基于ETC循环功的功基窗口法计算发动机排气污染物比排放值,发现发动机平均输出功率偏低,测试样本功基窗口持续时间为ETC循环时长的1.4倍。测算结果表明,在全部有效功基窗口中,CO和HC比排放低于排放限值(征求意见稿),而NO_x比排放高于排放限值。研究表明,功基窗口法能有效分析LNG-电混合动力公交车排放,分析车载测试数据,得出的比排放数值能够反映车辆实际道路行驶排放水平。     

倾斜巷道中风流方向对瓦斯分布与积聚的影响

基于计算流体动力学基本理论,利用Fluent软件,采用控制容积法对描述流体流动的控制方程进行离散,用SIMPLEC(协调一致的压力耦合方程组的半隐式方法)算法来解算流场,使用标准 k-ε 壁面函数法解决近壁面的流动,在湍流充分发展区使用标准双方程湍流模型,对倾斜巷道两帮煤壁涌出瓦斯情况下的瓦斯分布与积聚进行数值模拟,研究了风速和倾角不同时风流方向对巷道中瓦斯分布的影响规律.结果表明:倾斜巷道两帮煤壁涌出瓦斯情况下巷道两帮煤壁附近及其上部的两个角上容易积聚高浓度瓦斯,且同一个横断面上部的瓦斯浓度比下部高;风速越大、巷道倾角越大,高浓度瓦斯与空气的交换距离越短,瓦斯与空气充分混合需要的距离越短;下行通风且风速较小时,巷道顶板出现明显的瓦斯逆流现象,逆流区瓦斯浓度远大于瓦斯涌出点下风流一侧的瓦斯浓度,随着风速增大,瓦斯逆流长度逐渐变短.     

压入式局部通风倾斜巷道掘进工作面瓦斯分布规律

运用Fluent软件对压入式局部通风倾斜巷道掘进工作面瓦斯分布进行了模拟.比较了向上掘进和向下掘进巷道中瓦斯分布的不同;分析了风量对向上、向下倾斜掘进巷道中瓦斯分布的影响;研究了消除瓦斯高浓度区域向上、向下倾斜巷道所需风量的差别.结果表明:当条件相同,即风筒出口平均风速、倾斜角度和迎头瓦斯涌出量相同时,向上倾斜掘进工作面的高浓度瓦斯区域比向下倾斜时的高浓度瓦斯区域大;当回风流中瓦斯平均浓度不变时,随着风量和瓦斯涌出量的增加,由于风量的增加使到达迎头的风速变大,使空气和瓦斯混合得更加均匀,向上倾斜掘进工作面的高浓度瓦斯区域和向下倾斜的高浓度瓦斯区域之间的差距逐渐减小.消除高浓度瓦斯区域所需的风筒出口风量向上倾斜掘进巷道比向下倾斜掘进巷道大.     

垃圾填埋场安全不可轻视

我国城市生活垃圾多以填埋处理为主，经填埋的生活垃圾会产生垃圾沼气，其中含有易燃易爆的甲烷等气体。放散的沼气一旦遇到房屋或棚罩阻拦，浓度积聚达到爆炸极限，就可能发生火灾和爆炸事故。垃圾内的易燃易爆物质受足够能量激发，也会燃烧爆炸。目前，我国对填埋场沼气的管理相对薄弱，一些旧的垃圾填埋场没有开展填埋场气体监测，没有配备防爆、灭火设施，一些新建的填埋场虽然配备了相关设施，却因管理不善未能充分发挥作用，导致垃圾场火灾爆炸事故时有发生。     

沼气中毒父子呼救 救人者亦被其索命

1996年8月13日，《铁路建设报》头条新闻刊登《郭长安为救他人献出宝贵生命》一文，读后，令人深思，不由得感叹。沼气在我国农村（南方）使用比较普遍，它具有成本低、经济、方便、可节约大量能源等优点，但是若不注意安全使用，沼气也是“杀手”。6月20日18时许，四川某县郭玉堂父子趁天凉，下沼气地捞肥。不料，池内沼气浓度太高，致使2人手足瘫软，想爬上来已不能，于是便拼命呼救。郭长安正在附近给刚栽上的红薯苗浇水，忽听有人喊救命，他收起水桶，扔下扁担，奔向沼气池，发现郭玉堂和他22岁的儿子郭真兴在池内因沼气中毒而挣扎………     

生化组合工艺对高浓度制浆造纸废水的深度处理

采用斜网-混凝-厌氧/好氧-臭氧-曝气生物滤池深度处理组合工艺处理高浓度制浆造纸废水,废水中的CODCr从进水质量浓度8-10 g/L降到100 mg/L以下,BOD5从进水质量浓度2.5-4 g/L降到20 mg/L以下,SS降到20 mg/L以下,出水达到国家造纸废水排放新标准(GB3544-2008),且出水水质稳定。废水处理系统的实际运行结果表明,高效的厌氧处理和臭氧-曝气生物滤池深度处理系统是该工艺处理高浓度造纸废水稳定达标的关键。     

半敞开烟气排放的测试方法的研究

综合分析了除尘系统进入的烟尘量、排放方式、排放浓度等5个参数及其相互关系,根据在一定时间内进入除尘系统烟气烟尘的量;对除尘器进口和出口即百叶窗内各方向烟尘浓度的测试,利用物料平衡方程,确定百叶窗内各测点各方向测定的烟气烟尘浓度,确定半敞开排放烟气烟尘的排放浓度,笔者发现,外排烟尘浓度与百叶窗内侧向烟尘浓度具有良好的线性关系,百叶窗内侧向测定烟尘浓度能够反映半敞开烟气排放浓度。据此,提出以半敞开方式排放烟气烟尘的除尘系统烟气烟尘浓度测试方法,即侧向间接测试法。     

城市管道天然气在土壤中泄漏扩散实验研究

天然气在土壤中扩散行为的实验研究对埋地管道泄漏点的科学定位及泄漏事故的预防具有重要意义.采用全尺度气体泄漏实验系统,模拟真实埋地管道泄漏场景,对泄漏后的天然气在土壤中的扩散对流过程进行实验研究.基于自行研制的气体检测与数据采集系统和GasClam地下气体在线监测仪,分析天然气在土壤中的对流扩散规律.结果表明:埋地管道泄漏后天然气在土壤中的对流扩散过程可以分为4个阶段:孕育阶段、陡然增长阶段、缓慢增长阶段和稳定阶段,其浓度随泄漏时间的变化过程符合S型曲线特征.天然气扩散至检测点所需时间与距泄漏口距离呈现近似的幂指数关系.当检测点位于泄漏口附近区域时,泄漏压力起主导作用.当检测点位于远离泄漏口区域时,泄漏量起主导作用.     

弯道明渠内危化品泄漏扩散的数值模拟

自由水面流动和危化品水体迁移扩散过程属有界性问题,利用两相流理论建立三维瞬态VOF动力学模型,在其基础上提出危化品水体迁移扩散的浓度压缩性微分方程,有限容积法离散方程,高分辨率Gamma离散格式适用于解决有界性问题,用Gamma格式离散VOF和危化品迁移扩散方程的对流项。对Chang实验的弯曲水槽的流动及危化品扩散进行数值模拟,模拟结果与实验结果较吻合。笔者建立的数学模型能准确地模拟水流三维特性突出的弯道水槽的流场和危化品水体迁移扩散过程。     

Effects of premixed methane concentration on distribution of flame region and hazard effects in a tube and a tunnel gas explosion

Study of flame distribution laws and the hazard effects in a tunnel gas explosion accident is of great importance for safety issue. However, it has not yet been fully explored. The object of present work is mainly to study the effects of premixed gas concentration on the distribution law of the flame region and the hazard effects involving methane-air explosion in a tube and a tunnel based on experimental and numerical results. The experiments were conducted in a tube with one end closed and the other open. The tube was partially filled with premixed methane-air mixture with six different premixed methane concentrations. Major simulation works were performed in a full-scale tunnel with a length of 1000 m. The first 56 m of the tunnel were occupied by methane–air mixture. Results show that the flame region is always longer than the original gas region in any case. Concentration has significant effects on the flame region distribution and the explosion behaviors. In the tube, peak overpressures and maximum rates of overpressure rise (dp/dt)_max for mixtures with lower and higher concentrations are great lower than that for mixtures close to stoichiometric concentration. Due to the gas diffusion effect, not the stoichiometric mixture but the mixture with a slightly higher concentration of 11% gets the highest peak overpressure and the shock wave speed along the tube. In the full-scale tunnel, for fuel lean and stoichiometric mixture, the maximum peak combustion rates is achieved before arriving at the boundary of the original methane accumulation region, while for fuel rich mixture, the maximum value appears beyond the region. It is also found that the flame region for the case of stoichiometric mixture is the shortest as 72 m since the higher explosion intensity shortens the gas diffusion time. The case for concentration of 13% can reach up to a longest value of 128 m for longer diffusion time and the abundant fuel. The “serious injury and death” zone caused by shock wave may reach up to 3–8 times of the length of the original methane occupied region, which is the widest damage region.     

Experiment and simulation research of evolution process for LNG leakage and diffusion

The frequent occurrence of LNG leakage accidents has caused serious economic loss and environmental damage. Experiments and simulations can be combined to obtain the transient process of LNG leakage and diffusion. This paper analyzed LNG leakage diffusion rules with experiment results obtained by depleting 1.4t LNG. The vapor clouds and LNG concentration are measured, which can be a comparison with the simulation results. Computational fluid dynamics and gas diffusion theory were chosen as the theoretical basis, simulating the transient process of LNG gasification to obtain the diffusion concentration rules. The simulation of LNG diffusion is divided into two parts: LNG leakage at the source and atmospheric diffusion. The maximum concentration of methane in the experiment was 4.1%, and the maximum concentration in the simulation was 4.6%. The results show good agreement of the deviation statistics, which fall in the standard recommendation value range. Then we make a prediction of the dangerous concentration area and the flammability hazard zone of LNG leakage accident. The simulation results show that the range of the lower wind direction danger area firstly increases and then decreases, and the maximum distance of IDLH increases firstly and arrived at the peak of 52  m at 300s.     

多元可燃性混合气体爆炸中间产物发射光谱特性实验研究

从矿井火区实际出发,选用类似于煤矿开采现场产生的多元可燃性气体:CH4,C2H6 ,C2H4,CO,H2 ,利用瞬态光谱测量系统探究了爆炸引发阶段中间产物的光谱特征,分析了组分配比、组分浓度和甲烷浓度对压力特性和中间产物光谱的影响。研究结果表明:在多组分气体加入量较小（未形成体系贫氧状态）时,3种自由基发射光谱峰值出现时间随着甲烷浓度的增大先缩短后延长;在多组分气体加入量较大（形成体系贫氧状态）时,自由基发射光谱峰值出现时间随着甲烷浓度的增大不断延长;当其以任意比例混合后,微观反应过程中关键自由基的出现顺序为:OH自由基先于O自由基, O自由基先于H自由基出现。     

圆柱型燃烧器内甲烷燃烧转化率数值研究

甲烷燃烧具有环境污染小、放热量大等优点,但甲烷燃烧转化率受很多因素影响,因此,研究甲烷燃烧过程的转化率就显得尤为重要。基于计算流体力学中的涡耗散模型,运用有限容积法建立甲烷和空气非预混燃烧与扩散数学模型。针对具有3个小挡板,一个喷嘴的圆柱型燃烧器进行数值研究。结论:随着不同入口空气速度的逐渐增加,甲烷-空气非预混燃烧反应不充分,在轴向距离2 m处,反应生成的水和二氧化碳的含量逐渐减少,然而氧气增多,甲烷燃烧的转化率变低;随着不同入口甲烷速度的逐渐增加,甲烷-空气非预混燃烧反应充分,转化率变高;随着不同入口甲烷温度的增加,氧气浓度增加,甲烷-空气非预混燃烧反应不充分,转化率降低。     

不同机制条件下的煤层瓦斯流动方程研究

气体流动可分为连续流、滑流、过渡流、自由分子流,为研究不同流动机制下的煤层瓦斯流动规律,在充分考虑了不同扩散机制和滑移边界条件后,建立了适用于不同流动机制的煤层瓦斯流动方程,深入分析了视渗透率和达西渗透率的比值随Knudsen数的变化关系。研究结果表明:所提出的煤层瓦斯流动方程能准确描述包括达西流、滑流、自由分子流、过渡流在内的气体流动行为。瓦斯气体在煤层孔隙、裂隙中流动过程中浓度扩散和粘性流同时存在,当Kn<0.01时,粘性流起主导作用,瓦斯流动满足渗流方程;当Kn>10时,浓度扩散起主导作用,瓦斯流动符合扩散方程;在Kn的其他范围内,煤层孔隙裂隙中瓦斯流动以滑流、过渡流为主,在对之进行评价时应同时考虑扩散项和渗流项。研究结果可为揭示煤层瓦斯流动机理、提高煤层瓦斯抽采率和煤层气的产量预测准确度提供新方法和新途径。     

粉尘在巷道中的紊流传递分析

建立的粉尘在巷道中的传递方程是一个二维平流扩散输运方程。在巷道顶底板为吸收壁的条件下，导出了粉尘浓度分布函数。传统的工业沉降室沉降效率公式（横向混合模型）只是论文所列方程的一个特例。降低紊流强度和减小紊流扩散系数和纵向弥散系数均可提高沉降效率     

基于Realizable k－ε 湍流模型的氨气泄漏数值模拟研究

针对液氨泄漏事故,为了分析不同泄漏点、不同排风条件下氨气的运移规律,以便合理设置应急处置装备、采取有效措施,基于Realizable k－ε的氨气泄漏有限元数值模拟分析方法,计算了液氨泄漏质量,模拟分析了增加排风口、不同液氨泄漏口及不同液氨泄漏量的氨气扩散规律及浓度变化情况。模拟结果表明:对流排风口位置对于泄漏氨气浓度影响较大,泄漏口位置对泄漏氨气扩散影响不显著;氨气泄漏量的增加使得泄漏口垂直方向氨气浓度显著增加。     

公共大空间建筑生化恐怖模式和通风技术分析

公共大空间建筑生化恐怖模式主要有制造火灾产生毒性气体、爆炸毒气弹分散毒性物质和人工直接布洒毒性物质。分析表明:火灾烟气受热浮力作用,在建筑物上部出现明显的烟气层,采用自然或机械排烟能有效地减缓或控制烟气层下降;爆炸分散毒性物质,除了爆炸点周边区域外,毒气扩散受热气流诱导,以及浓度差引起的运动;不考虑室内对流气流的影响,人工布洒毒性物质产生的毒性气体,其扩散主要是由浓度差引起的。不同类型恐怖袭击产生的毒性气体受室内对流气流的控制,合适的通风方式能够控制毒性气体的扩散和输运过程。但能否采用某一形式的通风系统兼备防范不同类型的恐怖袭击,需要对通风系统的通风量、气流组织和控制方式做更深入的研究。