深中沉管隧道火灾烟气流动与控制数值研究

为了研究采用横向联络排烟道结合侧壁排烟口新型排烟方式对沉管隧道火灾烟气流动的控制效果,以深圳-中山隧道为例,采用理论分析与计算流体力学相结合的方法,通过分析临界风速、烟气逆流长度和烟气分岔低温区域来研究烟气的流动特性。提出了沉管隧道火灾临界风速和烟气逆流长度的修正模型,同时还建立了烟气分岔流动低温区域长度的预测模型。结果表明,当无量纲热释放率小于0.139时,临界风速与无量纲火源热释放速率的1/3次方成正比。当纵向风速从1.5 m/s增加到4.0 m/s时,10、20、30、50 MW火灾时的峰值温度分别降低了35%、48%、46%和43%。在强纵向风速的作用下会发生烟气分岔现象,对隧道中心线和侧壁温度进行分析,得到了分岔流动低温区域长度预测模型,预测结果误差在10%以内。

强火源下难燃电缆烟气特性及吸附探测可行性研究

难燃电缆因含有卤素元素,烟气具有毒性,火灾危害性大,准确探测是发现并控制事故的关键。本文采用JCY-2型建筑材料烟密度仪开展了YJV型难燃电缆强火源引燃试验,测试吸附材料吸附20、50、100 s时电缆外护套产生烟气的烟密度,并拍摄吸附材料电镜图像,运用ImageJ软件处理并分析吸附材料表面灰度和吸附颗粒特性,进而探讨加装吸附材料对提高现有光电感烟探测器探测准确率的可行性。结果表明:电缆燃烧过程中处于不良通风条件的时间越长,烟密度峰值越低,吸附材料表面灰度越高;吸附材料能有效吸附富集烟气颗粒,烟气颗粒随吸附时间变化呈现表面附着、网状附着、环状附着的变化规律;吸附材料网线纤维直径小于9μm能实现较好的吸附效果。研究成果为风流环境电缆火灾预警和探测及线缆火灾调查提供了新思路。

一种智控型烟气余热深度回收装置的实践探索

为了解决大庆油田加热炉排烟温度高、生产能耗大的问题,在加热炉排烟系统增设智控型烟气余热深度回收装置,以加热炉进液为冷源,将排烟温度冷却至50℃以下,综合回收烟气的显热和潜热,达到深度回收烟气余热的目的,并对烟气降温过程中产生的冷凝水进行全部回收,从根本上解决了冷凝水排放问题。应用装置前后系统整体热效率分别为79.94%和87.47%,综合计算得到装置的节能率为8.35%,节能效果显著;此外,对于1.0 MW加热炉,年平均负荷率50%,年运行时间330 h,测算得到每年节约天然气4.58×10^(4) m^(3),折合7.4万元,具有良好的经济效益。

阶梯长度对阶梯式剖面中庭火灾烟气的影响研究

火灾烟气研究中的中庭空间大都是矩形剖面,对阶梯式剖面中庭火灾烟气的研究较少。利用pyrosim软件模拟阶梯式剖面中庭火灾发生后的烟气蔓延,对比不同阶梯长度下中庭烟气的运动特征和温度分布。结果表明:阶梯长度对烟气运动、烟气温度和中庭排烟量影响较大。阶梯较短时,侵入楼层的烟气较多,中庭烟气较少;阶梯较长时,烟气在阶梯处发生翻滚并卷吸大量空气,中庭的烟气增多;阶梯过长时,烟气卷吸空气的能力减弱,中庭的烟气减少。数据显示,设置阶梯后,中庭的烟气温度升高,排风口的排烟量减小;阶梯长度与楼层高度比值达到临界值0.75时,排烟量达到最小值,烟气温度达到最高值;超出这个临界值后,排烟量会增大,烟气温度也有所下降。

飞灰基吸附剂脱除烟气中Hg^(0)的研究进展

与其他脱汞方法相比,利用飞灰脱除Hg^(0)能降低脱除成本、实现以废治废。目前飞灰脱汞技术在工业应用中存在脱汞效率较低的问题,所以通过深入研究来提高其应用水平具有实际意义。归纳了飞灰结构和成分(有机、无机)对Hg^(0)脱除的影响机制。从提高脱汞效率角度,梳理了4种主流的飞灰改性方法:1)卤化物浸渍改性。卤化物在飞灰表面生成Br^(*)或与飞灰中未燃烧碳反应生成C-Br以氧化Hg^(0)。改性剂中的金属阳离子以加速电荷转移、降低反应能垒的方式来促进Hg^(0)的脱除。2)机械化学改性。该方法的制备工艺简单、成本低。飞灰经机械研磨使粒径减小后,无定形相及吸附氧含量增加。研磨后未燃烧碳充分暴露,卤化点位增加,加速了C-Br氧化Hg^(0)的进程。3)过渡金属改性磁珠。经过渡金属改性磁珠的磁性增强,可循环利用,使吸附剂表面引入新的Hg^(0)氧化位点(如C-O基团、Cl^(*))。4)低温等离子体改性。飞灰经低温等离子体处理后,吸附剂表面活性等离子体(如O、Cl等离子体)含量及官能团(C=O基团和酯基)含量增加,促进了Hg^(0)的吸附。进一步探究了复杂烟气组分对飞灰基吸附剂脱汞效率的影响,并对改性飞灰的脱汞性能及适用条件进行了评价。基于当前的研究进展,建议用磁性金属硫化物对飞灰进行机械化学改性来制备脱汞剂。

火力发电厂燃煤发电机组烟气余热回收利用技术研究

传统烟气余热回收技术水平较低,换热效率不高,能级匹配也不够合理,导致回收热量低,为此本文进行火力发电厂燃煤发电机组烟气余热回收利用技术研究。首先对烟气余热资源特性参数进行测定,以了解其特性和潜力。其次,确定余热资源的能级,选择合适的回收技术和设备。接下来,安装烟气余热回收装置。最后,通过烟气余热转换热量利用,将烟气中的余热转换为其他形式的能量。实验结果表明:利用火力发电厂燃煤发电机组烟气余热回收利用技术回收热量回收利用热量为19MW,应用价值较高。

高炉烟气碳捕集吸收剂性能影响分析

高炉烟气进行碳捕集可有效降低高炉工序的碳排放。采用化学吸收的方式进行高炉烟气碳捕集,对几种主要吸收剂进行高炉烟气碳捕集能力研究。通过自主搭建的模拟碳捕集试验装置,研究氨水、乙醇胺(MEA)等吸收剂对20%CO_(2)含量的高炉烟气的碳捕集情况,分析其碳捕集能力与再生再利用能力。结果表明,氨水的碳捕集能力最强,每千克溶液捕集CO_(2)可达105.4 L,比捕集量最少的MEA溶液高出了71.38%。此外,各吸收剂CO_(2)的解吸率可达92%以上,仅MEA解吸率为68.94%。重复利用的吸收剂碳捕集能力也达原先的90%以上。同时研究发现,高炉烟气中除尘灰会使有机胺吸收剂在升温解吸过程中降解,使碳捕集能力降低20%左右。本文可为后续开发适宜高炉工序的吸收剂与高炉碳捕集工艺奠定理论基础。

火源深度对深井立式空间火灾烟气流动特性及火灾探测方式的影响分析

为掌握深井立式车库、深地矿井等深井立式空间内火灾烟气运动规律,进而对此类火灾进行预警,以某深井地下车库为原型,构建深井立式空间模型,通过数值模拟分析火源深度和热释放速率对深井立式空间火灾烟气流动特性的影响,并掌握温度场和速度场的变化规律。研究结果表明:当火源深度足够大时,由于向上的浮力和速度减小,烟气可能无法到达井口,火源位置越深,其上方热烟气温度越高;并且火源深度对烟气流动的影响存在临界值,即临界深度,当火源高于临界深度时,火源可以从深井出口外卷吸空气,当火源低于临界深度时,火源仅能从深井内部卷吸空气。研究结果可为深井立式空间火灾的预测预警提供科学参考。

生活垃圾与燃煤电站烟气蒸汽耦合发电技术简析

为推进煤电机组低碳化改造及生活垃圾高效处理,探讨了燃煤机组与生活垃圾耦合发电的技术路线.在研究分析各种耦合方案的基础上,以750t/d生活垃圾焚烧炉与300MW等级亚临界机组耦合发电为例,针对高温烟气蒸汽汽轮机侧双耦合方案进行了典型负荷工况的计算,分析了耦合后对燃煤锅炉的影响,并进行了技术经济评估.研究结果表明:该耦合方案在技术上可行,且对燃煤机组的影响可控.与传统垃圾发电相比,此方案使垃圾发电的供电效率提高了10%以上,吨垃圾造价成本降低了约13%.生活垃圾与燃煤电站烟气蒸汽双耦合发电技术能显著提升效率并降低成本,具有低碳、环保、低成本等优点,符合国家产业政策导向.

硫磺回收装置烟气碱法脱硫工艺存在问题及解决方案

目的对140 kt/a硫磺回收装置新增烟气碱洗单元的运行情况进行总结,分析烟气碱洗单元运行过程中出现的异常情况,并提出应对措施。方法①总结碱洗单元的运行情况,对操作参数及烟气排放情况进行分析;②将冲洗水由工业水改为除盐水,同时稳定控制碱液pH值,解决了烟气碱洗塔压降增大的问题;③优化工艺操作,对碱洗塔与循环槽连通管线进行改造,解决了碱洗塔液位波动的问题;④保证氧化空气供给,调整碱液pH值,防止急冷塔氨逃逸,解决了含盐废水超标的问题。结果解决了烟气碱洗单元运行过程中出现的问题,该工艺单元于2017年7月建成投运,稳定运行至2022年3月装置大修,连续运行时间超过1700 d。结论实现了装置的长周期稳定运行,烟气中SO_(2)排放稳定达标,远低于排放标准的要求,可为同类装置提供参考。

隧道火灾相向射流排烟系统烟气质量流率比例系数

为探究隧道相向射流排烟系统中火灾发生时烟气的流动特性,通过FDS数值模拟研究隧道内不同上、下游风速工况下的上、下游烟气质量流率变化。基于等效风速、理论分析和数值模拟结果得到上、下游风速与烟气质量流率比例系数的关系式。结果表明:当等效风速小于临界风速时,上、下游烟气质量流率比值和烟气质量流率比例系数随等效风速增加而减小,并且等效风速与上、下游烟气质量流率比值存在线性关系;当等效风速大于临界风速时,上、下游烟气质量流率比值和烟气质量流率比例系数为0。

烧结机烟气循环技术

伴随着钢铁行业微利时代的到来,同行之间竞争更加激烈,国家对环保要求日益严苛,该背景下,在占钢铁企业能耗大户的烧结工序实施烟气循环烧结技术显得尤为重要。烧结烟气循环技术是将全部或选择性收集的部分温度和氧含量较高,污染物浓度较低的风箱烟气,返回到烧结烟气罩后再次进入烧结料层循环利用的技术。该技术不仅能有效利用烧结烟气余热,还能显著降低烟气中的污染物排放。以天铁360 m^(2)烧结机配备的烟气循环系统为研究对象,分析了烟气循环技术应用后对CO、SO_(2)以及NO_(x)的减排效果及机理。结果表明,烟气循环后,风箱烟气中CO的平均含量较常规烧结上升了15.6%,一方面循环烟气中本就含有少量CO,另一方面由于循环烟气相较空气其氧含量较低导致燃料不完全燃烧比例增加,自带与新生的CO随着循环烟气重新进入料层参与了烧结过程。烟气循环对SO_(2)和NO_(x)等污染物的减排率分别达到29.5%和31.2%,有效降低了烧结过程SO_(2)和NO_(x)排放量,同时热烟气的循环对提高烧结矿质量及降低燃耗有利,烧结固耗由应用前的49.01 kg/t降低到48.19 kg/t,产量提升2.2%。在烧结烟气循环技术运用后,实现了烧结提质、降耗和减排的综合效果,有助于企业满足日益严格的环保要求。

沥青混合料烟气富集方法与释放规律分析

针对拌和站沥青混合料烟气无序排放和治理效果不佳,给自然环境及人体健康造成巨大的危害,以质量法为基础,自行设计组装符合沥青混合料厂拌状态的沥青烟气产生-富集装置,开展了沥青混合料拌和时烟气释放规律的研究。选取4种石油沥青,考虑现场拌和站沥青烟气的产生条件,将拌和温度、骨料比表面积及拌和频率确定为影响烟气释放的关键因素,采用实测修正的比表面积计算方法对集料的暴露面积进行计算,分析了各关键因素对厂拌沥青混合料烟气释放量的影响。结果表明:自行设计组装的烟气生成-富集装置具有良好的稳定性,能够保证实验结果的准确性;不同拌和工况下烟气中轻组分的量级远低于重组分,基质沥青经SBS改性后的烟气释放量有所减少;拌和温度是决定烟气释放量最关键的因素,烟气释放量伴随着温度的上升呈现出明显的增长趋势,沥青产烟具有较强的温度敏感性,不同拌和温度下烟气释放量差异显著,160℃及170℃是烟气释放量的跃升节点;沥青混合料的产烟量与骨料的比表面积成正比,骨料的比表面积通过决定沥青的暴露面积直接影响到烟气的释放量;烟气释放量与拌和频率正相关,相较于烟气重组分,烟气轻组分的释放量受到拌和频率的影响较小。研究结果可为拌和站烟气的释放与处置提供理论与技术支撑。

超高料层双层烧结富氧强化及烟气排放行为研究

针对超高料层双层烧结矿强度低的问题,采用富氧方法强化双层烧结。研究富氧浓度和燃料用量对烧结矿产质量的影响,分析普通双层烧结和富氧强化双层烧结的烧结矿主要矿物组成和微观结构,研究两者烧结烟气中O_(2)、CO_(2)和CO的排放行为。研究结果表明:富氧方法能明显强化超高料层双层烧结,大幅度提高烧结矿成品率和转鼓强度;二次点火后对料层进行富氧,氧气体积分数为25%,烧结矿成品率、转鼓强度、利用系数和固体燃耗分别为69.06%、66.40%、2.09t/(m^(2)∙h)和53.79kg/t,与普通双层烧结指标相比,成品率、转鼓强度和利用系数分别提高4.11%、7.73%、0.18t/(m^(2)∙h),固体燃耗降低3.23kg/t;富氧使烧结矿中磁铁矿氧化充分,铁酸钙大量生成,烧结矿结构均质、紧密;富氧增大烧结烟气O_(2)质量分数,可有效解决下部料层缺氧问题,提高燃料燃烧效率,减少CO排放量。

不同圆周卷烟的风格特征与烟气特征分析

【目的】考察卷烟圆周值对烤烟烟叶风格特征及烟气特征的影响。【方法】以八大香型烤烟产地典型烟叶(C3F)为原料,分别制备常规、中支和细支卷烟样品,通过对样品进行感官评价、常规烟气指标和香味成分检测,研究八大香型生态区域烤烟烟叶随卷烟圆周值变化其风格特征和烟气特征的变化规律。【结果】(1)不同生态区烤烟烟叶卷制烟支的香气风格随圆周值的变化存在差异,随着卷制圆周值降低,烟叶原料卷烟的风格特征呈弱化趋势。(2)不同生态区烤烟烟叶卷制烟支的品质特征随圆周值的变化存在差异,随着卷制圆周值的降低,香气量、透发性和成团性等感官指标均有减小趋势,刺激性、干燥感和细腻程度等感官指标有改善趋势。(3)随卷制圆周值降低,不同生态区烤烟烟叶卷制烟支主流烟气焦油、烟碱和CO释放量均有减小。(4)随着卷制圆周值的降低,除黑龙江哈尔滨生态区烟叶外,其他生态区烟叶卷制烟支的主流烟气TPM单口释放量为中支烟>常规烟≥细支烟。香味成分酚类、酸类、酯类、内酯类、酰胺类和新植二烯的单口释放量整体表现为中支烟≥常规烟>细支烟,醛类、烃类、杂环类、醇类和酮类物质的单口释放量整体表现为中支烟>常规烟≥细支烟。

海拔对隧道救援站列车火灾烟气蔓延特性的影响

采用三维非定常N-S方程和完全浮力修正的RNG k-ε湍流模型,基于滑移网格技术实现列车在隧道内的运动过程模拟,构建高海拔隧道紧急救援站列车火灾数值模拟方法,并利用现有动模型试验和隧道静止火灾试验数据验证数值模拟方法的可靠性和正确性,研究海拔对事故隧道、紧急救援站和列车中部车厢附近横通道内的烟气流速和温度分布的影响规律。研究结果表明:当着火列车驶入隧道紧急救援站时,活塞风主导了火灾烟气的蔓延趋势;在列车停车瞬间,随着海拔增大,事故隧道拱顶处和列车中部车厢附近横通道拱顶处的烟气流速峰值及温度峰值逐渐增大;列车停车后,活塞风逐渐衰减,烟气开始在隧道拱顶处向火源上游逆流;随着海拔增大,紧急救援站下游高温区域蔓延范围逐渐扩大,事故隧道拱顶处温度峰值随之升高;随着时间推移,高海拔与低海拔隧道拱顶处的温度峰值差异逐渐增大,可能对更高海拔隧道救援站内的人员安全造成更大的威胁;不同海拔处列车中部车厢附近横通道内人眼高度处的温度均超过330 K(对人体有危害),且在同一时刻,海拔越高,横通道内高温烟气层高度越低,烟气沉降速度明显加快。

隧道单侧集中排烟模式下烟气蔓延距离研究

为研究隧道火灾单侧集中排烟模式的烟气流动特性,采用缩尺寸模型试验研究了隧道温度分布和烟气蔓延距离。定量分析不同火源热释放速率及排烟量作用下单侧集中排烟模式隧道纵向温度的变化规律,并通过温度场判断不同火灾工况下的烟气蔓延距离,探究火源热释放速率、排烟量与烟气蔓延距离的数学模型。结果表明:在隧道单侧集中排烟模式下,温度场呈非对称分布,排烟风机侧烟气蔓延距离大于封闭侧;火源上、下游的烟气蔓延距离随火源热释放速率的增大而增大,随排烟量的增大而减小;通过理论分析,得到单侧集中排烟模式下火源上、下游烟气蔓延距离的预测模型。

高海拔低气压条件下烟气辐射特性

高原地区特殊的地理环境导致锅炉运行出现出力不足、排烟温度高等一系列问题。采用逐线法(Line-By-Linemethod, LBL),基于HITEMP2010光谱数据库(High-temperaturemolecular spectroscopic database),求解3组不同气压条件下(0.101 325、0.076 622和0.061 655 MPa)空气燃烧方式的烟气吸收系数和总发射率,分析了压力、温度和水蒸气与CO_(2)的摩尔比对烟气辐射特性的影响,改进了灰气体加权和(Weighted-Sum-of-Gray-Gases,WSGG)模型关联式,建立了适用于低气压条件下的WSGG模型参数。结果表明,压力的降低会减小烟气的总发射率,4种工况下压力从0.101 325 MPa下降到0.061 655 MPa时,总发射率随行程长度变化的最大差值分别为0.093 4、0.084 5、0.091 1和0.084 3。在小行程长度下,摩尔比越大,压力的变化对总发射率的影响越大,而大行程长度下则相反。温度的升高会减小烟气的总发射率,4种工况下,温度从1 000 K升到2 500 K时,总发射率随行程长度变化的最大差值分别为0.273 6、0.270 5、0.251 5和0.250 5。在小行程长度下,摩尔比越大,温度的变化对总发射率的影响越大,在大行程长度下则相反。摩尔比的增加会增大烟气的总发射率,4种工况下摩尔比从1增加到2时,总发射率随行程长度变化的最大差值分别为0.088 1、0.100 4、0.088 9和0.100 6。在小行程长度下,温度越高或压力越低,摩尔比变化对总发射率的影响越小,在大行程长度下则相反。改进后的WSGG模型在不同工况下烟气总发射率的最大相对误差为3.67%,相比现有基于常压条件下开发的WSGG模型外推到低压条件的误差有明显降低,表明改进后的WSGG模型更适用于低气压空气燃烧气氛。

气相色谱-质谱法测定加热卷烟气溶胶中14种焦甜香成分

建立气相色谱-质谱法测定加热卷烟气溶胶中14种焦甜香成分释放量。采用直线型吸烟机,在HCI(加拿大深度)抽吸模式下对加热卷烟进行抽吸,采用剑桥滤片对加热卷烟气溶胶进行捕集,用二氯甲烷溶液萃取剑桥滤片,萃取液经过滤后用气相色谱-质谱法测定,以选择离子监测(SIM)模式采集质谱数据,以D8-苯乙酮作为内标定量分析。14种焦甜香化合物的质量浓度在0.1~80μg/mL范围内线性关系良好,相关系数均不小于0.998,方法检出限为0.004~0.028μg/mL,定量限为0.012~0.093μg/mL。空白样品加标回收率为85.0%~110.0%,测定结果的相对标准偏差为5.84%~9.48%(n=5)。该方法简单快速、测定结果准确可靠,适用于加热卷烟气溶胶中14种焦甜香成分的定量测定。

扁平大空间船舶火灾烟气控制试验研究

为有效控制扁平大空间船舶火灾烟气蔓延,研究大尺度火灾过程中的油池质量损失速率、舱室温度分布、隔热效率和烟气控制效果。利用尺寸为30 m×24 m×2.3 m的模拟舱,在0.35、0.55和0.70 m等3种不同挡烟垂壁高度和机械通风条件下开展试验。结果表明:挡烟垂壁高度增加,油池质量损失速率峰值减小;挡烟垂壁高度对舱室上层烟气温度的影响比对下层气体温度的影响更明显,1.4 m以上空间温度峰值明显下降,而1.4 m以下空间温度峰值无明显变化。顶棚平均温度和隔热效率随挡烟垂壁高度增加而下降。随挡烟垂壁高度增加,火源区与非火源区同时控烟模式隔热效率从28.2%提升至50.8%,火源区单独控烟模式隔热效率从29.4%提升至54.7%。