煤矿矿井避险硐室设计浅析

根据世界各国对矿井事故的调查,在火灾、爆炸等事故发生现场瞬间受到死亡的矿工只占事故伤亡人数的一部分。在相当一部分矿工都是因为在井下透水或火灾、爆炸后不能及时升井或逃离高温有毒有害气体现场,导致溺水、窒息或中毒死亡的,而且井下自救器又无法提供长时间的氧气。因此,各国都在大力建设矿井避险硐室和研制矿用救生舱,以便为矿井发生事故无法及时撤离的矿工提供一个安全的密闭空间,对外能够抵制爆炸冲击、高温、烟气、隔绝有毒有害气体,对内能够为被困矿工提供氧气、食物和水,去除有毒有害气体,赢得较长的生存时间。同时被困人员还能通过舱内通讯监测设备,引导外界救援。建立井下避险硐室,对事故幸存者来说,就是一个通向求生道路的中转加油站。     

热效应对焦煤甲烷解吸迟滞特征的影响研究*

为揭示煤中甲烷气体的储运机制，选取井下煤样研究不同温度条件下甲烷气体的等温吸附解吸实验。基于Langmuir模型、等量吸附热计算模型和解吸迟滞系数对实验数据进行分析，研究煤中甲烷气体解吸迟滞现象的热力学特征。结果表明:随温度升高，Langmuir模型得到的吸附常数均呈下降趋势；甲烷解吸迟滞现象明显，迟滞程度随温度升高缓慢下降；受解吸迟滞效应影响，相邻温度区间内吸附曲线的等量吸附热较为相近，不同温度区间内解吸曲线的等量吸附热高于吸附曲线，差异显著；解吸迟滞现象影响煤层甲烷含量预测的准确性，并且解吸曲线的热力学特征规律性较差。     

常压下煤对N2/CO2/CH4单组分气体吸附特性研究

为了研究常压不同条件下煤样对N2/CO2/CH4单组分气体的吸附特性,以Langumir单分子层吸附模型为依据,对其吸附阶段进行划分,选择长焰煤、气肥煤和无烟煤分别进行了单组分气体吸附试验,探讨不同试验条件对煤吸附量的影响。结果表明:在常压阶段,煤对单组分气体的吸附规律服从Langumir单分子层吸附模型的第一阶段,吸附量与压力正相关;煤的变质程度、吸附温度及压力和吸附气体的种类是影响吸附量的主要因素,并在不同情况下对煤吸附量的影响程度不同;高低变质煤样对吸附量的影响大,而中等变质程度的影响小;温度是低压阶段影响吸附量的主要因素;吸附气体种类对吸附量的影响是由于其自身物化性质差异,相同试验条件下煤对3种单组分气体的吸附量从大到小为CO2、CH4、N2。     

腐殖酸吸附Cr(Ⅵ)的对比实验研究

研究了未处理的腐殖酸(HA)和不溶性腐殖酸(IHA)对Cr(Ⅵ)的吸附作用.进行了反应时间、pH值、IHA投加量、温度等对去除效率的影响研究,确定了两种吸附剂最佳反应条件,并通过对比实验,分析了两种吸附剂吸附Cr(Ⅵ)的特点.实验表明,HA达到最大吸附量时所需要的反应时间(180 min左右)远远高于IHiA的反应时间...     

活性炭常温吸附实验研究

活性炭因有较大的比表面积和经济易得性,常作为气体吸附法净化气体的吸附剂。SO2是大气环境质量指示的一个重要大气环境因子,其排放被严格控制。SO2的吸附受多种因素影响,本研究选取商品粒状活性炭作为样品,在常温、常压、相对湿度RH=0%、用SO2标气和N2模拟配制气体的条件下,进行了活性炭物理吸附SO2的穿透曲线和吸附容量的研究,结果显示该商品活性炭实验吸附穿透曲线和吸附容量随其颗粒直径的减小而增加,吸附曲线也由陡峭变平坦。所得实验结果为商品活性炭的使用提供实验数据支撑。     

烟气注入采空区封存的可行性与安全性分析

采用自制的煤大样量吸附实验装置测定了常温常压条件下煤对每种烟道气体成分 的饱和吸附量,并根据电厂烟气流量与工作面配风量的计算对井下注入烟气的安全性进 行了分析。实验数据结果显示,煤是一种多孔性物质,将电厂烟气注入井下采空区,每 吨煤可封存烟气中CO2约1.2 m3, N2约0.26 m3,其中烟气中SO2和NO2可全部被煤样封 存,揭示了利用烟气替代传统N2及CO2预防煤炭自燃的可行性;根据对电厂烟气流量及 回采工作面配风量的计算发现,在假定注入采空区的烟气与煤、岩没有任何吸附的情况 下,按照规定流量注入烟气未造成工作面回风巷中CO2、SO2气体浓度超标,NO2则超出 规定允许最高浓度,因此应对注入井下的烟气进行进一步脱硝处理。     

矿井避难硐室气幕隔绝系统试验研究

根据避难硐室气幕阻隔系统的防护功能,确定该系统由供气装置、散气装置和启闭装置组成;根据射流理论和对比试验确定气幕系统最佳孔径为1.2mm,最佳孔间距为40mm;通过SPSS方法建立模型,确定气幕系统以衰减距离x为变量的气体衰减函数;根据孔径、孔距及幕帘尺寸,计算确定气幕防护系统的最小供风量为1.61×10 -3m3/s;通过模拟密闭空间阻隔性能测试,确定气幕系统的最大阻隔效率可达90％以上,同时阻隔效率随着二氧化碳初始浓度的增加而降低.     

矿用救生舱内二氧化碳净化特性研究

煤矿救生舱是在矿井下发生事故后保护被困矿工生存、等待救援的密闭舱室设备。在救援过程中,二氧化碳的处理是舱内空气净化系统的一项主要功能。本文对救生舱内二氧化碳净化装置的功率、吸收效率、药剂床层厚度等因素进行了一系列试验,确定了救生舱二氧化碳的最优净化方式,并通过救生舱内真人生存试验对其进行了验证。最终得出救生舱内处理二氧化碳最佳反应条件为:药剂量20kg,最佳功率为100W;间歇式工作的运行时间与停机时间比例为2:3;在救生舱内8人生存模拟实验中,得出8kg药剂可供8人使用6.1h,平均吸收速率为1.34L/min。     

改性分子筛转轮在抗生素发酵废气异味处理中的应用

以某生物制药厂改性分子筛转轮系统为研究对象,通过控制变量试验方法,分别在不同解析温度、转速、进气温度、流速和进气浓度条件下对异味的净化效率进行研究分析;采用相色谱-质谱法对气体中异味成分进行检测分析,讨论改性分子筛转轮处理异味物质的特点;与此同时,也分析了在最佳运行参数下VOCs的去除效果。结果表明,改性分子筛转轮最佳运行参数为解析温度200℃、转速3 r/h、进气温度30℃、流速1.2 m/s左右;改性分子筛转轮系统异味去除效率几乎不受入口浓度的影响,均保持在95%以上;改性分子筛转轮在处理异味气体的同时,对VOCs的去除效率也较高,均达到92%以上;气体中含有甲硫醇、乙硫醇、甲硫醚、二硫化碳、二甲二硫异味物质,说明本项目应用的改性分子筛转轮系统对含S异味物质具有显著的吸附性能。整个调试运行过程体现了系统在处理异味气体时的稳定性、高效性、可靠性。     

灭活面包酵母菌对溶液中铅离子的吸附研究

为研究灭活面包酵母菌对溶液中Pb2 的吸附效果和机理,在实验室进行批量实验,通过AAS、SEM/EDS等手段对实验结果进行分析.实验室条件下面包酵母菌吸附Pb2 的最佳条件为:pH值4.0～5.5,菌体质量浓度4.0 g/L,初始Pb2 浓度1.0 mmol/L,吸附温度30℃.酵母菌实验最大吸附量为45.07 mg/g,吸附效率为92.45%.不同温度下的动力学分析表明,其吸附过程是一个快速过程,且较低温度时吸附平衡过程迟滞.实验结果很好地符合Langmuir等温吸附模型,计算得面包酵母菌在10℃、20℃和30℃时的最大吸附量qmax分别为71.53 mg/g、72.10 mg/g和75.82 mg/g.SEM/EDS分析发现Pb2 被吸附到面包酵母菌表面,与细胞壁上有机物结合后以颗粒物形式附着在细胞表面.并随着溶液中Pb2 初始浓度的增加而增多.研究表明,灭活酵母菌是一种快速高效的Pb2 生物吸附剂.     

避难硐室压风供氧系统压风量研究

分析避难硐室内人员生存环境主要参数变化情况,研究其压风供氧系统人均所需压风量。根据硐室内压风与人员呼吸CO2间关系,绘制硐室内空气中CO2体积分数随时间变化曲线,得出CO2体积分数稳定值与压风量的关系。通过分析CO2稀释方程、热量平衡、湿度平衡和O2平衡,确定人均压风量为100 L/min。在常村煤矿避难硐室进行80人16 h压风供氧生存试验,结果表明:压风量100 L/min能够满足硐室内人员呼吸需要,硐室内各环境参数均在国家标准要求范围内,温度的迅速稳定表明硐室周围岩体的导热性良好。     

新型矿用救生舱空气调节系统研究与设计

救生舱是有效减少井下各种灾害导致人员伤亡的安全设施设备,调节救生舱内的温度是保障矿工生存的重要措施。通过对矿用救生舱热负荷的分析计算和矿用救生舱空气调节系统研究现状的分析,设计了以液态二氧化碳相变制冷为基础的两种空气调节系统,可在无需电力驱动、相对狭小空间配套的情况下,适合作为救生舱的空气调节系统。该系统的研发将会解决矿用救生舱在无电力驱动情况下的温度调节问题。     

工作面火灾CO运移规律及FED模型评价下的疏散参数研究

矿井工作面进风巷火灾对作业人员的逃生影响极大,有毒烟气尤其是CO是造成人员中毒死亡事故的主要原因。以山东某矿3302工作面为例,采用FDS软件研究不同风速下的CO运移规律,通过FED模型确定CO体积分数、人员接触时间综合影响下的安全疏散参数。结果表明:10 MW火灾规模下,工作面进风巷火灾稳定发展阶段,回风巷人眼特征高度处的CO体积分数相等,其表征运移速度与风速呈线性关系;可利用安全疏散时间随CO运移速度和人员逃生速度差值的增大而减小;在临界风速2.0 m/s时,极限可利用安全疏散时间最短。最后提出了合理设定避难硐室区域范围的计算方法,可为工作面火灾时期的人员安全逃生及避难硐室设定提供参考。     

Optimization of dilution ventilation layout design in confined environments using Computational Fluid Dynamics (CFD)

Dilution ventilation systems have been widely used to control the airborne toxic and explosive material in confined spaces. Layout design of dilution ventilation is critical to industrial hygiene control and ventilation efficiency. A properly designed dilution ventilation system can significantly improve the safety of confined workshops and maintain a comfortable work condition. In this work, Computational Fluid Dynamics (CFD) has been used to analyze the performance of dilution ventilation system in the confined workshop environment. Seven different ventilation layouts are proposed to evaluate ventilation performance of different installation layouts. Carbon monoxide (CO), which has the similar density as air, is selected as the sample contaminant to conduct steady-state CFD simulations. The simulation results of different layouts are examined and compared to get the optimal layout design for the best contaminant control. Results have shown that the layout with two opposite inlets has the highest ventilation efficiency among seven proposed layouts. This work can serve as a reference to increase dilution ventilation efficiency and minimize the energy cost in general confined areas.     

避灾硐室气刀型空气幕数值模拟研究

结合避灾硐室阻隔有害气体的需要,对气刀型空气幕进行模拟研究,从气刀的工作原理、风速分布、阻隔效果的角度出发,分别建立物理模型及划分网格,得到了气刀工作时其周围压力的分布变化规律,不同送风方式下气刀风速分布规律以及单侧送风条件下CO,浓度分布规律,证明了气刀具备增大了气流的输出,阻隔有害气体的作用。由风速统计规律得出,气刀在单侧送风15m／s或者双侧送风10m／s条件下,气刀的有效覆盖率大于85％,又根据数值模拟得出,在有效覆盖率大于85％的条件下,CO2阻隔效果明显,有害气体无法通过气刀形成的空气幕。     

避难硐室气体防毒安全性研究

为研究灾变时期井下避难硐室进出口有毒气体CO入侵弥散问题,基于等效原理,利用Gambit软件建立地面钻孔正压通风避难硐室物理模型和开门状态下有毒气体进入避难硐室的流体力学原理及气体弥散数学模型,并利用Fluent软件模拟钻孔压风量与室内CO浓度变化关系,提出在避难硐室的隔离门前加装门衬的办法,使避难人员穿过避难硐室门时...     

通风设施防护效果评价指标研究

当前我国职业病危害形势严峻,尘毒危害是职业病危害防治的重点,而通风设施是预防和控制尘毒危害的重要工程防护措施。阐述了通风设施在职业病危害预防与控制方面的作用,对我国企业现行的新风量、全面通风量、通风换气次数和职业接触限值等通风设施防护效果评价指标、国外普遍采用的控制风速防护效果评价指标以及目前有些机构使用的捕集效率评价指标进行了分析和讨论,对新风量、通风量和通风换气次数在职业病危害预评价和控制效果中的应用进行了研究,并得出了我国需建立健全通风设施防护效果评价指标和评估方法的结论。     

旋转风幕流场的数值模拟及实验研究

基于流体力学中空气射流理论,建立气幕旋风排风罩流场的三维数学模型。影响气幕旋风排风罩效果的因素很多,主要包括:射流气动参数、吹吸气动参数以及流动空间的边界条件和装置结构等。针对不同送风速度、不同送风角度下两种情况进行分析,并利用FLUENT计算动力学软件对这两种情况下气幕旋风排风罩的流场进行了数值模拟,经过比较确定出最佳效果时的参数,并利用示综烟雾进行了实验。结果表明:所建立的气幕旋风排风罩流场的数学模型完全正确,所确定的最佳效果时的参数和实际情况基本一致,可用于工程实际。