Semi-analytical and computational investigation of different dust loading structures affecting the performance of a fibrous air filter

In this study, a semi-analytical model was developed to illustrate the relationship between filtration performance （filtration efficiency and pressure drop） and dust loading under two different particle deposit structures based on theoretical analysis and computational fluid dynamic （CFD） technology. Under the compact deposit structure, within the practical parameter ranges （fiber diameter, air velocity, dust loading mass）, a slight efficiency enhancement （∽10%） occurred at the most penetration particle size （MPPS） and pressure drop increased significantly （∽100%） in response to the solidity increase from 5% to 15%. However, under the dendritic particle deposit structure, both filtration efficiency （∽40%） and pressure drop （4600%） increased significantly with the same solidity increase due to the larger air velocity and swerve change between fibers.

Performance of N95 elastomeric respirators in high humidity and high coal dust concentration environment

High humidity and high dust concentration in deep coal mines may severely challenge the performance of respirators worn by coal miners.This paper aims at quantitatively evaluating the respirators used in deep coal mines and providing scientific guidance for the respiratory protection of miners.Based on the self-designed in-situ PM2.5 collector,controllable PM2.5 generator,human breathing simulator,and respirator simulation testing system,under the simulated deep mine working condition,this study investigated the effects of dust loading,wearing time,and dust concentration on the filtration efficiency,breathing resistance,and quality factor of N95 elastomeric respirators.With the increase of dust loading,the respirator filtration efficiency firstly decreased,then increased(minimum value 97.5%).The breathing resistance increased exponentially from 120 to 180 to 1020-1530 Pa,and the quality factor decreased logarithmically from 0.051 to 0.076 to 0.0058-0.0085 Pa^(-1).As the PM2.5 coal dust concentration increased from 5 to 50 mg/m^(3),the wearing time for the respirator breathing resistance to exceed 300 Pa reduced from 7 h to less than 1 h.One N95 elastomeric respirator is not able to perform an 8-h work shift.To avoid the excessive breathing resistance caused by dust loading,more filter cartridges are needed for coal miners.

深圳市道路扬尘排放因子研究

本研究通过资料调研、实地调查、尘负荷测试、模型估算等方法,获取了深圳市尘负荷和PM_(10)、PM_(2.5)排放因子,为排放清单建立提供了基础数据,也为大气环境精细化治理提供了支撑。研究发现:(1)深圳市各级道路尘负荷在0.21~0.58 g/m^(2)之间,PM_(10)排放因子在0.19~0.47 g/VKT之间,PM_(2.5)排放因子在0.05~0.11 g/VKT之间,均呈“次干道<快速路<主干道<支路”趋势。(2)采用沥青作为铺设材料的道路和路面完好的道路尘负荷较小,建议采用沥青作为道路铺设材料,并强化道路养护,以减少道路尘负荷、削减道路扬尘排放。(3)不同城市之间道路尘负荷和PM_(10)、PM_(2.5)排放因子差异较为显著,有条件的城市应开展本地化测试工作,为排放清单开发提供更可靠的基础数据。

带式输送机装载除尘装置设计及试验

通过设计一款带式输送机装载除尘装置,缓解综采工作面带式输送机运行过程中转载点粉尘浓度大、煤矸转载冲击砸断皮带、皮带跑偏等问题。通过现场测试应用,转载点粉尘质量浓度由132 mg/m^(3)减少至45 mg/m^(3),输送皮带跑偏、断带故障大幅减少,实用效果显著。

基于铁路装车的智能抑尘喷洒系统研究

针对国能包头能源有限责任公司煤炭洗选分公司韩家村选煤厂(以下简称“韩家村选煤厂”)在铁路运输装车过程中出现的煤炭洒落问题造成粉尘污染,对装车过程中的抑尘喷洒环节进行了技术研究。介绍了智能抑尘喷洒系统项目研究,详细阐述了智能抑尘喷洒系统项目优势以及项目实施效果。通过在韩家村选煤厂实测应用表明,与人工操作相比,智能抑尘喷洒系统利用车型识别技术、激光定位技术、传感测距技术等先进智能化技术,通过智能算法与控制逻辑,可实现抑尘剂喷洒环节的无人化全自动控制与调节,不仅可以提升喷洒效率,还可以降低喷洒消耗成本。

风流扰动下煤炭装载冲击粉尘运移规律与抑尘技术研究

煤炭装载冲击是露天煤矿主要的产尘环节之一,尤其在自然风流的作用下容易造成大面积的粉尘污染。针对内蒙古地区露天煤矿地域气象风力强劲、装车冲击粉尘浓度高、粉尘扩散污染严重等问题,采用Realizableκ-ε湍流模型,结合数值模拟分析不同风速扰动下装载冲击产尘运移规律,探究抑尘运移方法及其防治粉尘污染的作用效果,结合内蒙古白音华三号露天煤矿装车站现场,设计优化阻尘技术并进行现场应用与效果分析。研究结果表明:流经装车涵洞的过堂风、背风面形成的涡旋风流是促使下风侧粉尘颗粒运移的主要原因;随着风速的增大,装车站风流的不均匀性不断加剧,粉尘颗粒在风流的夹带作用下向下风侧区域扩散;粉尘扩散污染路径装设抑尘网可实现对粉尘运移的有效阻隔,且随着抑尘网高度的增加,装车站下风侧区域内的风速值出现显著降低,并在装车涵洞出口处形成一条风速值分布较为均匀的低速带,进而降低了粉尘颗粒的逃逸速度,有效控制了粉尘的扩散范围;此外,抑尘网安装高度对于风流场与粉尘运移的影响存在阈值,基于模拟研究结果,优选网高为7 m的防风抑尘网进行现场应用。现场粉尘浓度测定结果表明:抑尘网内外粉尘降低效率达到82.51%以上,有效降低了装车站粉尘扩散范围,对矿区周边的环境保护具有重要意义。

粉尘采样器校准装置流量计的选型研究

采用不同类型的气体流量计作为粉尘采样器校准装置的标准流量装置,对指示式和数显式粉尘采样器分别进行流量校准,并将管路负压、环境温度与大气压对测量结果的影响进行分析。结果表明:皮膜流量计和孔口流量计的准确度较好、负载压力小,可作为该装置的标准流量计;指示式粉尘采样器测量结果需根据管路负压、环境温度及大气压的影响。

Size distribution and diffuse pollution impacts of PAHs in street dust in urban streams in the Yangtze River Delta

Particles of dust washed off streets by stormwater are an important pathway of polyaromatic hydrocarbons （PAHs） into urban streams. This article presented a comprehensive assessment of the size distribution of PAHs in street dust particles, the potential risks of the particles in urban streams, and the sources and sinks of PAHs in the stream network. This assessment was based on measurements of 16 PAHs from the USEPA priority list in street dust particles and river sediments in Xincheng, China. The content of total PAHs ranged from 1629 to 8986 Dg/kg in street dust particles, where smaller particles have a higher concentrations. Approximately 55% of the total PAHs were associated with particles less than 250 μm which accounted for 40% of the total mass of street dust. The PAH quantities increased from 2.41 to 46.86 μg/m2 in the sequence of new residential, rising through main roads, old town residential, commercial and industrial areas. The sediments in stream reaches in town were found to be sinks for street dust particle PAHs. The research findings suggested that particle size, land use and the hydrological conditions in the stream network were the factors which most influenced the total loads of PAH in the receiving water bodies.

New model for dispersion of volcanic ash and dust in the troposphere

Dispersion of volcanic ash and dust is traditionally modeled as advection and Gaussian diffusion. This is the tradition in treating smoke stack plumes. About 100 meters above earth the velocity profile may disintegrate, diffusion coefficients become rather unpredictable and stratified flow occur. It is suggested that gravitational flattening may be the main cause of dispersion in dust plumes above the turbulent boundary layer. A dust plume in between two layers of small temperature difference has a certain carrying capacity of dust. The corresponding mass loading can be estimated from the temperature difference between the layers above and beneath the plume. Such dust plumes will be forced to jettison a load they may have in excess of this carrying capacity;this may be seen as streak fallout from the plume. In the same time, the plume will be subjected to gravitational flattening to the sides, in addition to any diffusion if there is any. The plume width resulting from the flattening may be estimated from the temperature difference. This can explain the behavior of plumes like the plume from the Eyjafjallaj?kull 2010 in absence of diffusion. In the long run diffusion and gravitational flattening will cause different developments of the plume width. Gravitational flattening and streak fallouts are important elements from plume physics not included in most plume models. It is concluded that modelling dust plumes with diffusion and ordinary fallout only;can cause serious errors in the model, the simulated plumes will become too big. To avoid them, the new model should be included in dust models in the same manner as the turbulent diffusion, i.e. as a sub grid model. Then, the plume model only needs to include horizontal turbulent diffusion of the same order of magnitude as the vertical one.

露天矿采装环节粉尘运移规律与降尘技术研究

以国内某大型露天煤矿岩石采装环节为研究对象,根据欧拉-拉格朗日研究方法,利用FLUENT模拟分析软件对采场工作面P&H4100XPC重型矿用电铲铲装物料并落料于矿用自卸卡车箱斗时产生的粉尘运移规律进行数值模拟,与现场监测结果对比,验证模型正确性。结果表明:电铲落料产生81.4%粉尘积聚在电铲附近,下风向1 m处粉尘质量浓度最高为42.87 mg/m3;在高度13 m处粉尘浓度最高为4.51 mg/m3,高度方向38 s时粉尘浓度低于环境空气质量二级标准;进一步模拟雾炮车等降尘技术极其效果比较,认为雾炮车喷雾器装置布设在下风向20 m处、垂直角度控制在45°~55°,可以有效地降低采装作业粉尘的扩散。

ISO 6级洁净室换气次数确定方法的实验研究

非单向流洁净室设计时,由于事先无法准确获得室内发尘量资料,一般按洁净度要求利用相关设计规范确定换气次数取值范围,但所选用的换气次数在各种因素的影响下,实际使用时是否能满足洁净度要求,是否会过大而造成能耗浪费。以一典型顶送侧回的ISO 6级非单向流洁净室为研究对象,利用正交实验方法,获得对室内洁净度影响较大的4个因素影响程度排序:室内发尘量、换气次数、送风口尺寸、尘源高度。在此基础上,在送风结构与房间污染源位置固定的洁净室内,进行不同换气次数下室内发尘量对室内浓度变化的特性实验。通过实验结果获得不同换气次数、发尘量时的颗粒物浓度计算拟合式,以此确定了ISO 6级下选用换气次数的室内最大允许发尘量,即按规范选用50~60次/h换气次数时室内最大允许发尘量为7.4×10^(4)~8.9×10^(4)pc/(m^(3)·min)。同样,还可确定在不同发尘量时需要的最小换气次数,比如室内发尘量为4.0×10^(4)pc/(m^(3)·min)时,此时ISO 6级洁净室只需nmin=27次/h。因此,按洁净度确定非单向流洁净室换气次数的同时考虑室内发尘量的大小,可以在满足室内洁净度要求的同时节约能源。

不同抑尘模式对道路扬尘控制效率的影响分析

为评估不同道路积尘负荷和抑尘模式下的道路扬尘控制措施效率,进而高效治理扬尘并节约作业成本,该文以河南省郑州市中心城区部分道路为研究对象,对各抑尘方式实施前后道路积尘负荷和大气污染浓度进行监测对比。结果表明:(1)随着道路积尘等级从优到差,道路扬尘控制效率总体上呈现先升后降的趋势。当积尘等级为良、差时,扬尘控制效率均为高压清洗+洗扫收边>洗扫收边>对冲+洗扫收边,高压清洗+洗扫收边在积尘等级为良时,扬尘控制效率最高(22%~33%)。(2)雾炮的道路扬尘控制效率(11.35%~22.06%)大于洒水作业(2.45%~14.86%)。无论是洒水还是雾炮,PM_(10)的治理效果都优于PM_(2.5)。(3)洒水作业对大气污染颗粒物PM_(2.5)和PM_(10)改善的维持时间约为30 min,而雾炮的影响时间至少为2 h。以上结论可为环境保护部门应对城市道路扬尘污染的精准、高效及节能治理提供理论依据。

不同清扫作业方式与道路积尘/扬尘的关系

道路积尘/扬尘是城市环境空气颗粒物的重要来源。为促进成都市公园城市的建设,通过模拟实验探究不同清扫保洁作业方式与道路积尘/扬尘间的关系。结果表明,当积尘负荷和尘土量较高时,单一的作业方式中“干扫”对积尘负荷(86.78%)及尘土量(66.95%)的清除效率均最高,但人群感官体验较差;“洗扫”效果次于“干扫”,但人群感官体验较好。清扫保洁作业组合方式优先选择“干扫+冲洗”“洗扫+冲洗”。当积尘负荷和尘土量较低时,单一的作业方式“干扫”或“洗扫”即可。道路清扫作业期间,路边大气中TSP、PM_(2.5)、PM_(10)的质量浓度上升20%左右;清扫完成5~10 min后,路边大气中颗粒物浓度基本不受影响。建议道路清扫作业车辆可通过增加隔板或扬尘收集罩等装置改造以便推广清扫效果较好的“干扫”,可引入抑尘剂/消融剂等新型材料或新技术去除道路两侧道路构造内嵌入的老旧、压实的残土,切实提高人群感官舒适度,保护人体健康。

筒式过滤器容尘试验尘理化性质及适用性研究

试验尘源对筒式过滤器的容尘性能有很大影响,但目前尘源特性及其适用性研究较为简单。通过测量试验尘的粒径分布、颗粒形态、密度、吸湿性、流动性等物性参数,研究试验尘理化性质对筒式过滤器容尘试验结果的影响。采用筛选的试验尘与标准尘进行容尘与反吹试验,比较了容尘性能、粉尘用量、试验时间、残余阻力。综合试验尘物性参数及容尘试验结果分析表明,气相法SiO2在缩短试验时间、减少试验步骤、降低试验成本、缩小系统误差、提高试验精确度等方面均有优势,可作为筒式过滤器的人工试验尘,有利于形成科学的容尘性能评价方法。

沙尘暴期间运动尘颗粒对高压输电导线施加的应力预测

针对沙尘暴期间输电导线动力学行为分析中运动粉尘颗粒对高压输电导线施加的应力预测,以引入的粉尘颗粒与输电导线的碰撞概率为基础,应用弹性碰撞模型和颗粒运动方程对碰撞时间予以定量预测,提出一种基于粉尘颗粒和输电导线尺度、粉尘质量浓度及流场作用的粉尘颗粒对输电导线施加应力的计算方法.揭示了以上因素对应力的影响规律:应力随粉尘颗粒的速度近似呈线性增大;随输电导线的半径近似呈线性增大;随粉尘颗粒的半径近似呈指数形式减小.结果表明,在输电线路设计中,不仅要考虑风荷载,还需考虑运动粉尘颗粒的作用.

带式输送机装载降尘装置设计及试验

为了解决带式输送机装载时的粉尘问题,设计了一种装载降尘装置。根据实际生产需求,结合现有的降尘技术,提出了带式输送机装载降尘装置的总体设计。基于装置的总体设计,对其关键部位雾化喷嘴进行了结构参数初步设计。通过试验确定了雾化喷嘴的准确结构参数,表明优化雾化喷嘴设计参数后的降尘装置结构简单,降尘效果明显,为以后的实际生产提供了理论依据。

真空清扫技术在煤炭铁路装车站的应用

针对铁路装车站在清扫时工作效率低下,清扫环境恶劣等制约条件,提出了真空清扫技术在铁路装车站的应用。介绍了真空清扫技术,并以新疆五彩湾工业区装车站为案例,从设备选型、系统设计、水力校核计算以及物料回收四个方面,详细介绍了其设计流程及要点,并提出下一步技术推广思路。

沿海某市国控点周边道路积尘负荷影响因素及治理措施研究

某市地处沿海地区,空气质量状况主要颗粒物达标不稳定,面临较大考核压力。为实现道路扬尘污染精准管控,促进环境空气质量改善,对国控点周边道路进行积尘负荷走航监测。根据道路积尘负荷分布特征,分析影响该市积尘负荷水平的因素;有针对性提出道路扬尘治理措施,为空气质量持续达标转优提供对策建议。

改进型槽下除尘系统全连锁设计及应用

针对常规的全常开控制模式和部分阀门连锁控制模式槽下除尘系统存在的问题,通过不断总结工程设计经验和现场操作经验等,设计人员提出了改进型槽下除尘点与工艺设施全连锁控制方案,并实际应用于某1080 m 3高炉工程中。应用表明,相比于全部为常开点的情况,除尘风量明显降低,节能节电效果显著。