室内步行街火灾烟气温度和蔓延速度的试验研究北大核心CSCD

室内步行街内可燃物众多、人员密集,又存在特殊的狭长结构,一旦发生火灾,往往会导致建筑内局部温度急剧升高,同时火灾产生的高温烟气会快速在整个建筑内蔓延且难以排出,极易造成大规模的人员伤亡和财产损失。通过全尺寸火灾试验研究了4种不同机械排烟模式下室内步行街火灾烟气温度和蔓延速度的变化规律。结果表明：房间内天花板下方火灾烟气温升随时间的变化存在明显的稳定阶段,该稳定阶段在点火后的出现时间与机械排烟模式、火灾烟气蔓延方向以及距火源的距离有关;机械排烟系统的开启对房间内通风控制火灾燃烧的促进作用大于对火灾烟气的冷却作用,进而使火灾烟气温度升高;机械排烟系统对火灾烟气蔓延速度有限制作用,但不同方向火灾烟气蔓延速度的变化需要综合考虑机械排烟模式、排烟口的位置以及火源功率的变化;现有的挡烟垂壁设置难以有效限制火灾烟气的蔓延速度,需要进行改进以保障人员的安全疏散。     

不同吊顶形式的地铁站台火灾人员疏散环境分析

以西安市某地铁车站岛式站台层为研究对象,利用火灾动力学模拟软件FDS,构建了3种不同吊顶形式(平板式、方形内凹式和格栅式)的站台层物理模型,在站台层5 MW火灾的情况下,对各个模型下烟气蔓延过程、吊顶层温度分布、人眼特征高度层温度分布、CO浓度分布和楼梯口处风速等与人员疏散环境相关参数进行了数值模拟,对比分析了3种不同吊顶形式下地铁车站站台层火灾的排烟效果。结果表明:方形内凹式吊顶可有效减缓烟气蔓延过程,降低楼梯口外侧烟气浓度,但会造成温度和CO浓度分布的局部波动;格栅式吊顶能提升烟气层高度,使人员疏散在火灾前中期处于更为安全的环境中,但烟气层过高不利于排烟口排烟。     

国防工程火灾烟气成分分布规律研究

利用火灾模拟软件FDS,对国防工程发生火灾时不同走廊开口情况下烟气成分在垂直和水平方向上的分布规律进行研究。结果表明:国防工程发生火灾时,单向型走廊内烟气成分在垂直方向上呈上下两层分布,烟气在走廊末端沉降,而在水平方向上烟气成分的分布规律与高度和距火源的距离有关,距火源的距离越远走廊上层O_2浓度越高、CO_2浓度越低,走廊下层正好相反;全封闭型走廊内烟气成分在垂直方向上不会分层,烟气充满走廊,烟气浓度分布受火源燃烧状态影响分为前后两个阶段,前期走廊上层区域烟气浓度会达到极值,后期趋于稳定,而在水平方向上,前期走廊上层区域离火源越远,CO_2浓度越低、O_2浓度越高,后期离火源越远,CO_2浓度越高、O_2浓度越低;烟气迁移及沉降导致远离火源处危险性仍然较高,人员逃生时不可大意。     

不同通风方式下地下环形受限空间火羽流卷吸特性研究

地下环形受限空间作为一种新型的地下公共交通系统,火灾已成为其安全使用的最大威胁。火羽流卷吸运动机理研究是进行火灾风险评估、防排烟设计的重要基础。采用数值模拟、理论分析方法,研究了不同通风方式、火源位置共同耦合作用下地下环形受限空间火羽流卷吸特性的机理;定量分析了9个火灾场景,即主干隧道、出入口支路隧道、交叉路口隧道三种火源位置在横向、半横向、纵向不同通风方式下的火羽流在受限空间顶棚的温度、烟羽流高度和火羽流CO浓度的变化规律;最终提出了当火源位置位于主干隧道时,半横向通风方式最佳,火源位于出入口支路隧道时,横向通风方式最佳,火源位于交叉路口隧道时,纵向通风方式最佳;为提升地下环形受限空间整体的消防安全性能,其排烟方式应采取多种排烟方式的组合。本研究可补充现有受限空间火灾动力学理论,为地下受限空间火灾烟气控制、人员疏散以及火灾综合防治提供理论依据。     

南京市生活区夏秋季节大气颗粒物垂直分布特征

文章实验研究了2008年7月24日-28日（夏季）和2008年10月13日-17日（秋季）南京市河西生活区距地面1.5 m、54 m和80 m高度处大气颗粒物质量浓度垂直分布特征。夏季和秋季监测结果的对比分析表明：随着高度的增加,采样期间夏季和秋季的PM10和PM2.5平均质量浓度均呈现逐渐减小的趋势,其中秋季衰减幅度明显比夏季小,而且秋季采样期间PM10和PM2.5平均质量浓度远远高于夏季;另一方面,夏秋两季不同尺度颗粒物浓度的相对含量也发生了明显变化,相比于夏季1.5 m高度处秋季细颗粒物的所占比例明显增加,而80 m处却明显降低。     

室内吸烟后烟气污染的数值模拟研究

室内吸烟后产生的烟气污染对吸烟者和被动吸烟者的危害不能忽视,研究吸烟后室内烟气浓度的分布,对了解与控制吸烟对环境污染危害有重要意义。使用火灾动态模拟器FDS研究室内不同的吸烟环境下烟气污染情况,得到室内烟雾的分布及扩散规律。通过对比分析不同工况下CO的浓度发现:若密闭的房间内3人吸烟时间0.5 h,室内烟气中ρ(CO)接近10 mg/m~3;门窗附近空气对流较强,烟气浓度较高,远离门窗,可减少被动吸烟;开窗与加装排风扇可以降低排烟浓度,但位置应该在1.5 m以上,才能取得更好的效果。     

铝电解烟气对车间空气及人体健康的影响初探

文章初步探讨了在电解铝生产过程中,电解车间空气污染物的空间分布规律,以及对车间工人身体健康的影响。监测发现,电解车间空气中粉尘和氟化物浓度均随着离地面高度的增加而增大,且电解烟气除尘系统集气效率越低浓度越高。对职工的体检结果显示,氟化物对职工尤其是电解车间工人的健康有一定的影响,且在氟环境中暴露时间越长,影响越大,具有累计效应。     

电除尘器结构对除尘效率影响的数值分析

为了得到电除尘器结构对除尘效率的影响,基于Fluent进行数值计算,分析了除尘效率随不同电极线数、不同极板间距、不同极线间距和不同极线偏离距离的变化情况,得到,电极线越多,除尘效率越高,电压越高,电极线对效率的影响越明显;电极线间距存在一个最佳值,使得除尘效率最高;极板间距增大,使得颗粒沉降需要更长时间,不利于除尘;低速时(0.3 m/s),离子风有利于颗粒沉降,电极线的偏置使离子风的双螺旋变成单螺旋结构,更多的颗粒从线板距大的一侧流过,当电极线下移7.5 mm时,平均场强最大,除尘效率最高。     

有风条件下点源高斯模式的参数敏感性分析

分析有风条件下点源高斯模式的参数敏感性,计算结果表明大气稳定度对污染物最大落地浓度最敏感,但规律性不明显。其余参数的敏感性如下,烟囱几何高度(H)>排放强度(Qs)>距地面10 m高处的10min的平均风速(U10)>烟囱出口烟气温度(Qv)>环境大气温度。因此在环境影响评价收集资料的过程中要注意,烟囱几何高度取值要准确,个位一定要明确;排放强度的确定最好精确到小数点后三位;平均风速的确定尽量精确到小数点后两位;当资料不足时,烟囱出口烟气温度可以根据实际情况估算。     

亚氯酸钠溶液烟气脱硝与烟气余热回收的一体化试验

锅炉烟气中的NO_x是大气污染的重要原因之一.针对燃气锅炉NO_x超低排放的要求以及烟气中大量余热被浪费的现状,提出了烟气脱硝与余热回收一体化的新方法,通过搭建一体化试验台,分析在烟气余热回收的条件下,c[NaClO₂（亚氯酸钠）]、液气比、喷淋水温度等因素对脱硝效率以及烟气余热回收效率的影响.烟气脱硝与余热回收一体化的新方法主要体现在逆流式烟气喷淋塔中,可利用NaClO₂溶液对低φ（NO_x）的烟气脱硝并同时回收烟气余热.试验结果表明,c（NaClO₂）越高、pH越低、液气比越大,NaClO₂溶液脱硝率越高.当c（NaClO₂）为0.020 0 mol/L、喷淋水温度在30~80℃之间变化时,存在最优的喷淋水温度64℃,使脱硝率最高为36%.同时,液气比及喷淋水温度对余热回收效果影响显著,液气比越大、喷淋水温度越低,余热回收效果越好.试验结果还显示了当烟气温度为83℃、喷淋水温度为48℃、c（NaClO₂）为0.015 0~0.020 0 mol/L、液气比为13.8 L/m3时,烟气脱硝效率约为40%,同时回收了26.4 kW的烟气余热.研究显示,在逆流式烟气喷淋塔中,利用NaClO₂溶液进行烟气脱硝并同时回收烟气余热的一体化方法是可行的,可应用于工程实践.      

尿素-SNCR法脱除污泥与煤混烧烟气中NO_x试验研究

文章在200 m3/h烟气中试试验平台上开展污泥与煤混烧烟气SNCR脱硝试验研究。在研究污泥与煤混烧NOx排放特性基础上,关注NOx的去除效率,研究还原剂种类、燃烧温度、氨氮比、添加剂等因素对尿素-SNCR法脱硝的影响。实验结果表明污泥的添加会导致烟气中NOx和SO2排放浓度显著增加;还原剂种类、燃烧温度、氨氮比对尿素-SNCR法脱硝具有重要影响,脱硝效率随着尿素浓度、氨氮比的增大而增加,随着燃烧温度的升高先增加后减小。当尿素使用浓度为12%,氨氮比为1.5∶1,温度区间为850~900℃时,尿素-SNCR法脱硝效率可达到50%,同时H2O2添加剂对SNCR脱硝具有明显的促进作用。该技术非常适合工业锅炉协同处置城市污泥烟气脱硝应用。     

烟气深度余热回收技术对燃气锅炉NOx排放扩散迁移规律的影响研究

运用Fluent计算软件对北京市丰台区某燃气锅炉排放烟气中NOx的转化和扩散过程进行了数值模拟,定量地研究了烟气深度余热回收技术对燃气锅炉排放NOx在大气中的迁移规律产生的影响,并与Screen 3模型模拟的结果进行了对比.研究发现:烟气深度余热回收技术的应用使NOx的最大落地浓度与烟气直排时相比增加了2.5倍,NOx对本地地表的影响面积增大了15750 m2,增加了本地环境污染的风险.结合燃气锅炉的NOx控制技术提出了缓解局部环境风险的解决方案.结果表明,烟气深度余热回收技术与低氮燃烧技术联用,NOx的控制效率达到70%以上时,在有效提升锅炉热效率的同时,可以缓解由于烟温大幅下降造成的本地环境污染恶化的风险.     

基于ENVI-met的中山市街区室外热环境数值模拟

随着城市化进程的加快,城市对局地热环境的影响越来越明显,为定量分析城市建筑物和绿化设施对夏日室外温度、风速和热舒适度的影响,运用三维非静力模式ENVI-met对中山市典型街区建立实际和无植被两种方案进行模拟研究.结果表明,ENVI-met模式模拟结果与实况接近,能较好反映实际情况.建筑物阴影和树阴可降低行人高度的环境气温2.6~3℃;草坪和沥青路面行人高度(1.5m)的温差在11:00~17:00较大,逐时最大的温差达1.7℃.建筑物背阳面和树木附近PMV值(表征人体热反应(冷热感)的评价指标)比沥青路面低2个等级.无植被方案下,行人高度的高温面积比实际方案增加最大可达10%,平均风速增加24%,PMV≥4(非常热)面积增加最大可达13%.在垂直方向上,无植被方案街区的加热效应可伸展到10m高度,在0.6m高度上该效应最显著.由此可见,在炎热的天气下,城市的绿化可以显著降低温度,有效提高人体舒适度.     

兰州市室内大气降尘环境磁学特征及其随高度变化研究

对兰州大学齐云楼不同高度的室内大气降尘样品进行的系统环境磁学研究表明,兰州市室内大气降尘中磁性矿物含量较高,并且以多畴和假单畴的亚铁磁性矿物为主,降尘中的磁性矿物主要来自大气污染.兰州市近地表约24 m高度内,室内大气降尘中磁性矿物浓度具有随高度升高而降低、粒径随高度增加而变细的分布特点,称为低污染源决定的近地面吹扬模式.距离建筑物顶部约10 m范围的建筑物内部,随着高度的增加,降尘中磁性矿物浓度增大、粒径变粗,称为高污染源决定的建筑物阻尼模式.兰州市室内降尘的磁性矿物浓度可以有效反映大气颗粒污染状况,研究表明,兰州市距地表20~30 m的适当高度大气颗粒污染最小.研究结果可为了解兰州市大气颗粒污染状况以及开展大气污染治理提供科学依据.     

杭州校园中不同植被对PM2.5的吸附能力

为合理安排绿地配置,极大发挥植物改善生态环境的功能,为城市系统绿化的功能化规范化经济化提供更加合理的理论支持,通过获取杭州电子科技大学校园内现有的4种植被的不同时间段和不同离地高度的ρ（PM_2.5）,用统计学的t检验方法研究了ρ（PM_2.5）的变化规律.以一天当中不同时间空地的ρ（PM_2.5）作为参照,分别对相同时间、不同植被区域、不同高度和不同时间、相同植被区域、相同高度的ρ（PM_2.5）作对比.结果表明:①早晨水杉林、松树林、混合林的PM_2.5吸附能力相似,与空地的平均差值分别为14.36、12.00和12.79 μg/m3;草地的PM_2.5吸附能力较差,与空地的平均差值仅为4.75 μg/m3.中午时,水杉林的PM_2.5吸附能力最强,与空地ρ（PM_2.5）平均差值为10.87 μg/m3,其次为混合林（8.18 μg/m3）,草地ρ（PM_2.5）反而比空地高14.90 μg/m3.下午水杉林与混合林的PM_2.5吸附能力与中午相比略微减弱.晚上,除混合林外,其他3种绿地均与空地无显著差异.②对比距地面0.1与1.5 m高的空气中ρ（PM_2.5）的差异发现,一般情况下树林中0.1 m处ρ（PM_2.5）大于1.5 m处,空地0.1 m处ρ（PM_2.5）小于1.5 m处.研究显示,大部分植被在早晨吸附能力最强、晚上最弱,不同植被对于PM_2.5的吸附能力也有所不同.由此,在所统计的植被中,水杉林对空气中PM_2.5的吸附能力最强,在以后的绿地规划中,可考虑多增加水杉林的种植面积;但在增加城市林地面积减少空气中PM_2.5的同时,还应考虑到植物自身生理能否带来一些城市负面影响,从面得出最优种植方案.      

燃煤电厂细颗粒物排放粒径分布特征

目前细颗粒物区域污染已成为普遍现象,控制燃煤电厂细颗粒物的排放是控制大气中细颗粒物的重要途径之一,而了解燃煤电厂细颗粒物的排放粒径分布及其形成的可能原因和影响因素显得尤为重要.针对浙江某电厂660 MW燃煤机组,在120、100、90和85℃四种不同运行工况下,采用Dekati ELPI+对电除尘器入口和出口以及烟囱60 m横断面处烟尘进行多平台同步采样测试,以研究该电厂所排放细颗粒物的粒径分布特征、不同工况下细颗粒物的排放浓度及其变化规律.结果表明:① 不同工况下,电除尘器出口和烟囱60 m横断面处颗粒物数浓度都主要集中在亚微米态（粒径 < 1 μm）,并随粒径增大而数浓度快速减小.② 随着烟冷器出口烟气温度的降低,烟气经过除尘装置后,无论是颗粒数浓度还是质量浓度均有一定程度的下降,但当烟气温度降至90℃时,继续降温对电除尘器除尘效果的影响基本趋于恒定.③ 无论燃用设计煤还是校验煤,当烟冷器出口烟气温度相对较低时,经脱硫后积聚模态颗粒物质量浓度较除尘后有明显增加;而烟气温度较高时,呈现出脱硫后较除尘后粗模态颗粒物质量浓度增长的现象.④ 当原烟气稀释倍数从7倍增至10倍时,6~27 nm粒径段颗粒物数浓度呈指数倍增长,说明稀释过程主要影响纳米级颗粒物的数浓度.⑤ 燃用设计煤,烟冷器出口烟气温度90℃时,电除尘器对PM₁的去除效果最明显为63.9%~99.8%,可见降低电除尘器入口运行烟温,可促进其对亚微米态颗粒物的捕集率.      

青藏高原地区TSP分布特征及影响因素分析

利用大流量采样器采集了2002年11月~2009年8月的瓦里关山地区TSP样品,通过对数据的日、月、年和季节及后向轨迹等方法的分析处理,揭示了瓦里关山地区TSP基本特征及影响因素: 2003~2008年TSP质量浓度多年均值为0.076mg/m3,呈下降趋势.TSP质量浓度的月际变化特征明显,从秋初开始逐步增大,至春季的4月出现峰值(多年平均值为0.195mg/m3),在5~8月的变化中,TSP质量浓度是逐渐下降,9月份达到浓度的最低值(多年平均值为0.029mg/m3);多年平均值在1~4月均超过国家标准环境空气质量一级标准.季节变化:春季最高,其次是冬季和秋季,夏季最低,四季的TSP平均质量浓度分别为0.148,0.091,0.037,0.035mg/m3,夏季呈下降趋势,其余季节呈上升趋势.TSP质量浓度明显受到局地气象因子降水量、温度、相对湿度、气压和风的控制.降雨量越小、温度越低、相对湿度越小、风速越小,大气TSP浓度越高,反之越低.春季背景大气TSP的质量浓度平均0.12mg/m3,大风天气为0.22mg/m3,浮尘天气为0.329mg/m3,扬沙天气0.382mg/m3,沙尘暴0.874mg/m3,分别为背景大气的1.8、2.7、3.2和7.3倍,雨雪的清除效率分别为33.9%和26.7%.气象后向轨迹模型分析瓦里关山地区沙尘暴的沙源地来源于新疆北部、甘肃西北部、内蒙古中西部及本省西北部的柴达木盆地.TSP质量浓度远低于城市和区域本底站,代表了全球大陆尺度的环境,冬春季多风沙是造成TSP质量浓度较高的主要因素.     

南京夏季城市冠层大气 CO2浓度时空分布规律的观测

城市是CO2重要排放源,直接观测城市中大气CO2浓度对于研究人类活动对大气温室气体的贡献至关重要,而在城市中多个站点、多个高度上观测大气CO2浓度则有助于认识城市CO2浓度的时空变化规律,确定其影响机制.本研究于2014年7月18日至7月25日在南京主城区东、西、南、北和中共5个方位(100 m左右高度),2014年8月3日至2014年8月9日在南京主城区中部站点的3个高度(30、65和110 m)观测CO2浓度.结果表明:1南京主城区垂直方向上CO2浓度存在明显梯度,近地面30 m处CO2浓度受人为活动影响明显,平均值达427.3×10-6(±18.2×10-6)(摩尔分数,下同),高层65m、110 m处CO2浓度混合均匀,平均值分别为411.8×10-6(±15.0×10-6)和410.9×10-6(±14.6×10-6).大气层结越稳定,CO2浓度越高,垂直梯度越大.2南京主城区CO2浓度的水平分布受风和大气稳定度的控制.观测期间盛行东北风向,导致CO2浓度分布整体呈现西南高,东北低的格局,城市主城区上下风向CO2浓度差为7.8×10-6.而且水平风速越大,越有助于将上风向的CO2传输至城市的下风向,CO2浓度差就越小.大气层结越稳定,整体CO2浓度越高.3南京主城区5个站点CO2浓度均有明显的日变化,日最高值出现在交通早高峰期间,谷值在17:00左右,在19:00左右有时会因交通晚高峰而出现次高值.     

北京夏季灰霾天臭氧近地层垂直分布与边界层结构分析

后奥运时期首都北京的空气质量被更加关注,尤其是对于灰霾天与光化学复合污染的状况,而近地层数百米高度内的大气污染物与大气物理参数垂直分布观测对于空气质量变化过程评估至关重要.因此,本研究于2009年8月1-16日,在北京市325 m气象塔进行了相应的立体观测,观测平台垂直分布在距离地面高度8、47、120和280 m四层中.同时,在近地面320 m高度以内,分15层分别观测了大气温度、湿度、风速、风向.另外,使用气溶胶后向散射云高仪观测了边界层2.5 km内气溶胶后向散射系数.利用垂直分层的O3数据与边界层物理观测数据并结合天气形势、后向轨迹模式等方法,综合分析了本次观测数据之间的相互关系和内在联系.结果表明:夏季西北部低压槽控制的北京区域不利于低空大气扩散,容易形成光化学污染叠加灰霾污染,污染形成时白天地面小时最大φ(O3)可达120×10-9,280 m高度处可达155×10-9;来自西北偏西的气流一般较为干净,有利于北京污染物的清除,而来自西南和偏南的气流使北京的O3污染加重,导致区域性高浓度O3污染;在稳定天气条件下,夜间残留层与地面的φ(O3)差别越大,次日光化学生成的φ(O3)起点越高,表明残留层O3在次日混合层抬升过程中卷夹到地面,影响地面空气质量;300 m以内的近地层,在50 m高度左右存在φ(O3)变化程度剧烈层,这是城市冠层界面与大气化学反应共同作用的结果.     

北京上空气溶胶浓度垂直廓线特征

利用2008—2010年北京地区3.5 km高空内飞机探测的气溶胶(粒径范围为0.10～3.00 μm)数据,分析了该地区气溶胶的时空分布特征. 结果表明:①气溶胶浓度(以数浓度计,下同)均随高度增加而减小,在1.5 km以上高空的气溶胶浓度垂直梯度变化明显低于1.5 km以下的垂直梯度变化. 4—11月气溶胶浓度季节变化表现为夏季最高、秋季次之、春季最低. ②气溶胶浓度廓线逐时(09:00—19:00)变化较清晰地反映出其受大气边界层演变的影响. 在0～1.5 km高空,白天气溶胶浓度高值出现在09:00—11:00,低值出现在13:00—14:00;而在1.5～3.5 km高空的气溶胶浓度时段分布与其相反. ③人为活动是影响气溶胶浓度区域水平分布的重要因子. ④将气溶胶浓度廓线垂直分布分为a、b、c 3类. 类型a的近地面气溶胶浓度(0～4 000 cm-3)低,垂直方向上变化很小;类型b的近地面气溶胶浓度(4 000～9 000 cm-3)较高,垂直递减明显;类型c的近地面气溶胶浓度特别高,量级达到104 cm-3,并在大气边界层顶(约1.5 km)附近迅速递减. 北京地区气溶胶浓度廓线以类型b居多.