抑尘液滴对煤表面动态润湿特征模拟评估方法

在煤体表面喷洒抑尘液是涉煤工业企业常用抑尘手段,而抑尘液滴撞击煤表面的润湿过程对抑尘效果具有重要意义。为研究抑尘液滴在煤表面动态润湿过程以及进一步评估液滴润湿性能,提出了液滴撞击煤表面过程中动态润湿指标,基于CLSVOF数值模拟法研究了液滴在煤表面动态润湿过程;利用无量纲润湿长度和无量纲润湿面积评价该过程中体现的润湿性能,并得出最大无量纲润湿长度与最大无量纲润湿面积相关理论表达,同时与表面张力的润湿性评估能力进行了比较。结果表明:CLSVOF方法能够较好地模拟液滴在煤表面的撞击以及动态润湿过程,可用来评估液滴对煤的动态润湿能力。液滴滴落在煤表面上,首先展铺为圆盘状,达到最大展铺时,圆盘边缘与中心存在速度差。当速度差较小时,液滴回缩汇聚成为一个液滴;当速度差较大时,液滴出现断裂行为,形成许多微小液滴。液滴粒径越大,断裂行为越早出现、现象越明显。一旦液滴在煤表面发生破裂,无量纲润湿长度与无量纲润湿面积并不是保持着一致性变化趋势,无量纲润湿面积评估能力更佳。液滴粒径相同时,撞击煤表面的韦伯数越大,润湿能力越好;相同速度下增加粒径对液滴润湿能力影响较小。与表面张力相比,无量纲润湿长度和无量纲润湿面积具有更好的液滴润湿性评估能力,体现出在润湿剂评价、优选中的潜在应用价值。

AEO_(3)润湿褐煤性能及机理

为探究非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO_(3))对褐煤的润湿性能及润湿机理,采用实验与模拟相结合的方法开展研究。利用表面张力和接触角评估AEO_(3)润湿褐煤性能,实验结果显示,AEO_(3)溶液浓度逐渐增加到1.37×10^(-6) mol/L时,表面张力可由71.97 mN/m降为26.38 mN/m,接触角由73.35°降为28.43°。AEO_(3)溶液临界胶束浓度(CMC)为2.80 mmol/L,在达到CMC前,AEO_(3)降低水溶液表面张力和接触角的能力随浓度增加而增加。利用高速摄像技术,开展了液滴撞击实验,引入无量纲展铺系数以表征液滴撞击煤时液滴形态变化。分析得出液滴展铺过程发生动能、表面能、黏性耗散和摩擦耗散之间的动态转换。提高液滴撞击速度、合理添加AEO_(3)能够增大溶液在煤表面展铺面积,缩短润湿时间,利于提高润湿效果。使用Materials Studio软件,通过量子化学方法计算实验材料分子的静电势,并与润湿性进行关联分析,得出褐煤分子和AEO_(3)分子表面最大静电势大于水分子,水分子更容易被吸附,进而表现出润湿现象。通过分子动力学模拟,研究平衡状态时体系中分子相对浓度分布、均方位移及相互作用能,结果显示AEO_(3)作为水分子吸附载体,可以增大水分子在褐煤表面相对浓度,限制水分子扩散,强化水/AEO_(3)/褐煤体系分子间相互作用,提高溶液润湿性能。

液滴在球形粉尘表面的动力润湿特性

液滴撞击、润湿粉尘现象在喷雾除尘中广泛存在,该润湿过程具有明显的动力学特征。为进一步理解液滴对粉尘的动力润湿特性,以液滴形态为监测对象,在欧拉框架下采用VOF数值模拟法,对液滴进行表面追踪,研究了液滴撞击球形尘粒前的形变特征及其与尘粒撞击过程中的动力润湿特性,分析了液滴撞击速度、液尘粒径比与无量纲展铺系数、无量纲液滴中心高度的关系。结果表明:在近尘时,随着液尘粒径比的增大,液滴形变程度降低。液滴速度越大,其形变程度越大。随着粒径降低,液滴抵抗形变能力逐渐增强。液滴撞击尘粒后,界面处存有气泡,阻碍液滴润湿尘粒,且气泡可发生断裂。液滴速度越大,气泡在压力和剪切应力作用下断裂越快。液滴展铺过程中,速度越大,越易达到最大展铺系数和最小液滴中心高度。随着液尘粒径比增大,初始无量纲液滴中心高度增大。液滴撞击尘粒表面后,无量纲液滴中心高度逐渐降低,其变化幅度逐渐降低。尘粒粒径分别为20,200,2000μm时,随着液尘粒径比增大,无量纲展铺系数相应减小,液尘粒径比大于1时,增大液滴粒径不会提高对尘粒的包裹程度;展铺结束后,有少部分微液滴滞留在尘粒表面。尘粒粒径为2μm、粒径比在0.5~1.5时,液滴展铺过程受到明显抑制,尽管粒径比大于1时无量纲展铺系数最大值稍有增加,但增加量十分微小;展铺结束后,液滴整体滞留在尘粒表面。

粉尘灾害领域国家自然科学基金资助情况分析

为分析粉尘灾害领域基金资助情况,利用基金委电子查询系统提供的数据,从资助项数、资助金额和依托单位等方面研究了1986—2016年该领域资助情况。结果表明:年资助项数和年项均资助金额总体上呈逐渐上升趋势,在依托单位中,来自985/211院校、普通院校、中科院系统和其他研究机构的比例为36∶29∶3∶5,获准立项5项及以上单位有7家;项目申请有逐渐集中于安全科学与工程(E0410)的趋势;粉尘燃爆机理、规律、特征,粉尘运移与沉降、电除尘、袋式除尘(含过滤)和水雾除尘等是以往研究热点内容。资助项目类别以面上项目为主,资助项目所属地区以北京、辽宁、江苏和山东为主。

大断面全岩巷综掘工作面泡沫降尘技术

为了解决大断面全岩巷综掘工作面高浓度粉尘问题,结合大断面岩巷综掘工作面产尘特点,在对大断面岩巷综掘工作面综掘机截割破岩的过程分析后,利用Fluent软件,对大断面岩巷综掘工作面粉尘运动场进行数值模拟,并分析了粉尘运动规律及粉尘浓度分布情况,依据泡沫降尘原理,设计了大断面岩巷综掘工作面泡沫降尘工艺系统,并在淮北朱仙庄煤矿北翼胶带运输大巷大断面岩巷综掘工作面进行了现场应用。结果表明,综掘岩尘主要集中在综掘工作面回风侧,在尘源下风向的某一回风侧浓度达到最大;泡沫降尘工艺系统制备的泡沫能包裹综掘机截割头,覆盖岩壁达到提前润湿岩体,减少和抑制粉尘的产生,同时又能阻断已产生粉尘的扩散通道,对全尘和呼吸性粉尘的平均降尘效率分别为86.2%和84.4%,是水喷雾降尘效率的3.6倍和4.6倍,取得了理想的降尘效果。

露天矿爆破扬尘规律及水炮泥配比优化

为简单有效解决露天矿台阶爆破产生的粉尘污染问题,解决目前大多数露天矿台阶爆破水炮泥使用效率不够理想的现状,研究爆破扬尘机理和水炮泥-固体炮泥最佳配比.以抚顺露天矿台阶爆破为工程背景,运用气固两相流及爆炸力学理论,采用Fluent软件数值模拟与现场测试相结合的方法,实现对爆破扬尘污染的实时模拟.研究结果表明:冲击运动阶段及蘑菇云形成阶段,爆生气体急速膨胀,大量的粉尘在爆破冲击动能的作用下,冲入开放的大气空间,随后扩散阶段,粉尘在无风条件下运移速度很低.粒径60~100μm的粉尘沉降缓慢,粒径在40μm以下粉尘由于受风流扰动强烈,自然沉降困难.推导出水炮泥-固体炮泥配比公式,既满足爆破效果的要求,又达到良好的降尘效果.

受限空间气泡雾化尘-雾粒径耦合试验研究

为揭示细颗粒粉尘与雾滴粒径之间对位配置降尘规律,建立受限空间气泡雾化尘-雾粒径耦合试验系统,采用Spraytec粒度仪、直径为1.5 mm的内气外液型喷嘴等仪器,模拟风流扰动下无尘源、释放煤质尘源2种状态6种气液比(ALR)试验条件,测试研究粉尘粒径、雾滴粒径(XNS)及降尘效率之间的影响关系。数值拟合得到ALR、XNS分别与全尘效率(η)的Gompaertz、Parabola函数关系式,以及ALR、X_(NS)分别与4个粒径区间的分级降尘效率(η_(<2μm)、η_(25μm)、η_(510μm)、η_(>10μm))的Gompaertz函数关系式。模拟得出捕集呼吸性粉尘(Stokes直径d≤5μm)ALR、XNS分别为0.4~0.6、15~25μm,捕集可吸入类粉尘(5μm≤d≤10μm)ALR、X_(NS)分别为0.4~0.5、25~30μm。

典型气体指标在矿井火灾状态分析中的应用

在总结7种典型火灾气体指标的基础上,采用修正后的氧消耗浓度计算方法,分析了某矿因自然发火封闭的火区内火灾气体指标的特点和随封闭时间变化的曲线。研究发现:综合应用几种典型火灾气体指标能够较为准确的判断隐蔽火点或封闭火区的燃烧状况;火势较小时,特里克特比率对燃烧物种类的判断能力较弱;在对火区温度进行分析时,个别高温点容易被忽视;不同监测点指标值的大小次序能够为隐蔽火源点和燃烧重点区域位置的确定提供指导。

矿井通风阻力与通风动力匹配研究及应用

针对矿井通风阻力与通风动力匹配状态进行分析与研究,提出了通风阻力与通风动力匹配度相关概念,综合考虑通风机工作风压与工作效率的影响,给出了匹配度的计算公式.根据井工开采条件相关规定和风机经济运行的效率要求,给出了评价匹配度优劣的指标.以长平煤矿长平回风井为例,进行了矿井通风阻力与通风动力的匹配度计算.计算结果表明,长平矿长平回风井通风阻力与通风动力匹配度较低,并给出通风系统改造的具体措施,提高了长平回风井通风阻力与通风动力匹配度,保障了矿井安全高效生产.

半煤岩巷混合粉尘最低着火温度的实验研究

为研究半煤岩巷中岩粉含量、水含量与煤岩混合型粉尘云最低着火温度的关系,选取挥发分不同的5种煤样分别配制岩粉含量和水含量不同的混合型粉尘,采用控制变量的方法,利用粉尘云最低着火温度实验装置测定混合粉尘的最低着火温度。实验结果表明,岩粉不单只有抑制爆炸的效果,有时还会促进粉尘爆炸。水分的增加会使混合型粉尘云最低着火温度升高,当水的质量分数高于20%时,水分的增加会使混合型粉尘云最低着火温度大幅提高;挥发分越低的混合粉尘,对岩粉含量和水含量的变化越敏感。在半煤岩巷的生产和掘进过程中,应采用洒水等增加水分的方法,防止粉尘爆炸事故。

矿用新型雾化装置气体流场数值模拟分析

为了优化矿用新型氮气-细水雾雾化装置起旋器的设计参数,采用Reynolds应力模型,利用CFD计算流体软件对雾化装置旋转气体流场进行数值模拟研究。结果表明:螺旋圈数为3的起旋器在扩张段形成的气体流场相对于螺旋圈数为1和2的起旋器,一是更早地出现了回流区,且回流区面积更大;二是能在雾化装置扩张段,特别是靠近喉部的部分,形成更强的气体切向速度场;三是在扩张段形成的流场湍流强度的数值和对称性明显大于前2种。因此螺旋圈数为3的起旋器更适合做雾化装置旋转气流的发生装置。

气泡雾化喷嘴在受限空间雾化特性的实验研究

为通过选择喷嘴与控制雾滴粒径解决细颗粒粉尘高效治理的问题.采用马尔文粒度分析仪(Spraytec)实验测定4只内气外液型气泡雾化喷嘴A1(Ф1.1 mm、Ф2=12 mm)、A2(Ф1.2 mm、Ф2=12 mm)、A3(Ф1=1.5 mm、Ф2=12 mm)、A4(Ф1=1.5 mm、Ф2=18 mm)的垂直雾化质量,分析了喷嘴孔径、气液比ALR、气体压力(P)、液体流量(ML)等参数分别对雾滴粒径SMD的影响规律.研究结果表明:随着ALR增加,SMD均呈减小趋势.A2与A3稳定性均优于A1与A4;其中,A2雾化SMD≤25μm,效果优于A3;随着P增加,SMD均呈减小趋势.ML≤400 kg/h,随着ML增加,A1、A2、A3雾化SMD均呈减小趋势,A4雾化SMD呈增大趋势;ML≥400 kg/h,A1、A2、A3、A4雾化SMD变化均呈规律性波动.研究结论为有效解决受限空间无组织排放细颗粒粉尘(1~10μm)的现实污染难题提供理论依据.

阜新市化石燃料燃烧源大气污染物排放源清单及特征分析

为了向阜新市化石燃料燃烧源大气环境管理工作提供排放清单的理论依据,通过对阜新市(5区、2县、2园区)环境统计数据的收集和实地调查,结合本地化大气排放因子,建立了2017年阜新市化石燃料燃烧源涵盖SO2、NOx、PM2.5、PM10、挥发性有机物(VOCs)、CO、黑碳(BC)、有机碳(OC)8类大气污染物的排放清单。利用Arc Gis 10.2遥感技术,分析了大气污染物时空分配特征。研究结果表明:8类污染物排放量分别为11915.49、7215.33、3607.78、2002.96、4594.72、4277.05、384.15、16.62 t;各类污染物的贡献率以及区域空间分布特征均存在差异,但其在时间上表现出一致性(除PM2.5),即在时间上均表现出两个峰值,高峰分别出现在夏季的七、八月和冬季的十一月至一月;县区中彰武县污染物排放较多,市区中太平区污染物排放较多;火力发电和热力供应企业对阜新市大气污染贡献较大,应当重点管控。

消解体系对TSP滤膜重金属测定的影响研究

大气降尘中重金属成分复杂,消解体系直接影响重金属元素测试准确性。于2016年12月采集辽宁工程技术大学校区31个大气TSP样品,选用4种不同微波消解体系:HNO_3(放置过夜)、HNO_3(放置过夜)+H_2O_2(3∶1)、HCl+HNO_3(3∶1)、HCl+HNO_3+HF(3∶1∶1),对聚四氟乙烯(PTFE)滤膜采集的大气TSP消解,利用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)对其中Pb、Cr、Cd、As、Cu、Ni、Mn 7种主要重金属元素进行测定。精密度对比实验与准确度对比实验结果表明:4种微波消解体系下,测定结果的相对标准差(RSD)范围为2.85%~13.46%,空白加标回收率范围为94.2%~115.00%,样品加标回收率范围为92.2%~115.3%。HNO_3+H_2O_2消解体系下的测定结果精密度良好(RSD≤2.85%);准确度较好(空白加标回收率为96.80%~102.8%,样品加标回收率为96.3%~100.4%);确定ICP-MS测定PTFE滤膜上TSP重金属含量的最优消解体系为HNO_3+H_2O_2。且此消解体系具有污染程度小、背景值低、消解充分、可大批量测试、对仪器及其测定影响较小等特点;实验结果为ICP-MS测定PTFE滤膜上TSP重金属分析工作提供理论与实验依据。

阜新市大气PM2.5、PM10元素特征及来源解析

为探究阜新市大气颗粒物污染来源,2017年,于阜新市4个不同功能区内进行大气PM2.5及PM10采样,应用富集因子法、地质累积指数法、Spearman相关系数及分歧系数法来解析阜新市大气PM2.5及PM10元素特征及来源。结果表明阜新市大气PM2.5及PM10中元素呈春冬偏高、夏秋偏低的趋势,PM2.5中主要元素为Al、Si、K、Ca、Fe、Na、Mg,PM10中主要元素为Ca、Na、Al、Mg,且PM2.5与PM10中成分谱源解析可能相似,阜新市PM2.5及PM10中污染元素主要来于土壤风沙尘、建筑尘、燃煤与汽车尾气。

无机盐对表面活性剂润湿煤尘的影响

为提高表面活性剂润湿煤尘的效果,选择NaCl、Na2SO4、CaCl2、MgCl2共4种无机盐分别加入快渗T、SAS-60、OA-12、Lutensol XP-90表面活性剂中,以改善表面活性剂对煤尘的润湿性能。分别将4种无机盐按照0.1%的质量分数与质量分数为0.05%、0.10%、0.20%、0.30%、0.40%、0.50%、0.60%、0.80%、1.00%的4种表面活性剂单体溶液进行复配,通过煤尘润湿沉降实验与最佳添加量确定实验,分别确定最佳无机盐以及最佳无机盐的最佳添加量。研究结果表明,NaCl对提高表面活性剂润湿煤尘的效果最好;对快渗T和SAS-60复配体系,NaCl的最佳添加范围为0.02%~0.2%,对OA-12和Lutensol XP-90复配体系,NaCl的最佳添加范围为0.02%~0.15%。

免疫抑制鸡群鸡传染性贫血病毒和网状内皮增生症病毒共感染检测

分别用 digoxigenin标记的鸡传染性贫血病毒 (CAV)和禽网状内皮增生症病毒 (REV)核酸探针以及 PCR技术对某种鸡场进行检测。检测结果表明 ,在 2 0个样品中 ,CAV和 REV感染的阳性率分别为 1 0 %和 5%。这一结果显示 ,CAV和 REV感染是导致该鸡场发生免疫抑制的主要病因之一。

蛋鸡父母代群开展禽白血病净化检测的效果评估

通过对徐州市某蛋鸡父母代群禽白血病(AL)感染情况调查,参考国际通用及国内学者提出的AL净化方案,结合该场实际,开展AL净化检测效果评估。对照试验结果:经AL净化鸡群的p27抗原阳性率(2.4%)、ALV-A/B抗体阳性率(1.9%)、ALV-J抗体阳性率(2.1%),远低于未经AL净化鸡群的p27抗原阳性率(16.4%)、ALV-A/B抗体阳性率(11.4%)、ALV-J抗体阳性率(13.8%);同时,对父母代鸡群所产商品代雏鸡带毒情况检测,经净化的父母代鸡群所产商品代鸡1、40日龄p27抗原阳性率分别为1.3%、3.1%,也远低于未经净化的父母代鸡群所产商品代鸡1、40日龄p27抗原阳性率的13.7%、18.2%。以上结果表明,该场禽白血病净化取得了一定成效。

江苏省徐州市部分地区禽白血病流行病学调查

为了解徐州地区鸡群白血病的感染情况,从2013年3月到2013年12月在徐州部分地区的鸡场随机采样500份,通过酶联免疫吸附试验(ELISA)检测gp27抗原阳性率以及J亚型白血病(ALV-J)和AB亚型白血病(ALV-AB)的抗体阳性率。调查显示,徐州大多数鸡场均存在白血病的感染,其中ALV-J为阳性的鸡场有8所,ALV-J最高阳性率达28.6%,ALV-AB最高阳性率为23.3%,ALV-AB感染的年龄段存在一定差异,感染率最高的年龄段是75周龄;肉鸡ALV-J、ALV-AB感染率较高,蛋鸡也存在ALV-J感染的情况,说明ALV-J的宿主范围正在扩大。