两次森林火灾的双偏振雷达探测特征分析

通过对2020年3月17日山东烟台、4月23日山东青岛发生的两次森林火灾的双偏振雷达探测资料进行分析,结果表明:(1)森林火灾燃烧产生的灰烬上升到空中,随环境风向下风方飘散,形成烟羽,烟羽的雷达反射率因子在20 dBZ左右,火灾点上空很小范围最大值达36 dBZ。(2)两次山火的灰烬飘浮物随环境风向下游扩散的最远距离分别是65 km和94 km,最高上升高度分别达3.7 km和4.8 km。(3)追踪烟羽的前沿可以估算相应高度上环境风的速度;两次火灾都发生在晴天,环境风速不大,除了烟羽边缘位置速度谱宽值较大外,其余部分速度谱宽都很小,大部分为1~2 m·s^(-1)。(4)相关系数(C_(c))、差分反射率(Z_(DR))和差分相移(ΦDP)探测到的范围与雷达反射率因子的演变形态和面积接近,同样随烟羽的扩散而逐渐增大;C_(c)值非常小,大多数区域小于0.9,少数距离库库元的C_(c)值低于0.5;火灾点上空的Z_(DR)值有相对较小的区域,为2~3 dB,而火灾点下风方,大部分Z_(DR)值都很大,大多超过5 dB。(5)两次森林火灾的双偏振探测特征表明,产生回波的反射物主要是干草、松针等燃烧后的灰烬形成的水平尺度较大的非球形粒子反射物。

火源位置对深井火灾烟气流动影响的数值模拟

探究深井立式空间中不同火源位置对火灾严重程度的影响,构建深井立式空间模型,通过数值模拟法分析火源的热释放速率、火源与墙壁距离对深井立式空间火灾烟气流动、烟气温度和速度的影响。结果表明:在深井立式空间中,火羽流易受到墙壁限制。当火源向单侧墙壁靠近时,火羽流向近壁面倾斜。在同等条件下,火源越靠近单侧墙壁,火源正上方的烟气高度和温度越高,烟气向上流动速度越快。在模拟结果基础上使用公式拟合得到羽流温度与深度、火源距与墙壁距离的关系式。

免疫粒子群算法在修正高斯模型下的源强反演

为提高危险气体泄漏溯源定位的科学性和实效性,确定危险气体泄漏位置和强度是事故应急响应的关键。首先,根据质量守恒定律,分析、改进近似高斯分布的气体羽流扩散幅度,修正高斯烟羽模型;然后,基于免疫浓度筛选机制作为主策略的免疫算法(IA),通过与粒子群算法(PSO)耦合,将混合免疫粒子群(PSO-IA)算法应用到源强反演中;最后,验证PSO-IA算法溯源定位效果。结果表明:与模式搜索法(PS)、遗传算法(GA)、PSO相比,修正高斯烟羽模型预测值误差均下降2%左右;混合PSO-IA算法相较PSO算法反演源强效果有明显提升,其算法定位误差为1.3 m,求解源强误差为0.8%,单次计算时间小于1 s,能实现快速、准确定位并估算源强度。

电碳材料燃烧排放对大气颗粒物浓度的影响研究

电碳材料燃烧排放产生的颗粒物在大气中传输和扩散受到风场和大气条件的影响,其中包括风速、温度和湿度的变化和不确定性,预测电碳材料燃烧排放的分布变得困难。因此,研究电碳材料燃烧排放对大气颗粒物浓度的影响。使用大气监测仪器收集数据,并建立高斯烟羽模型,模拟电碳材料燃烧排放颗粒物在大气中的沉积与扩散情况。将辽宁省某火电厂作为监测区域,采用线性回归分析方法分析并验证了电碳燃烧排放颗粒物浓度与气象因子之间的关系。通过不同方法对比说明:所提方法分析出的电碳材料燃烧排放对大气颗粒物浓度的影响更符合实际情况。

SNAR除酸脱硝技术在浙石化蜡油催化裂化装置的应用

浙江石油化工有限公司300万t/a蜡油催化裂化装置外排烟气因硫酸气溶胶含量较高,导致颗粒物浓度超标,联合青岛惠城环保科技集团股份有限公司进行一种SNAR除酸脱硝工艺技术的工业应用试验。利用气力输送将固体粉末状还原剂喷入催化装置的烟道,固体还原剂分解为气态还原性物质,与SO_(3)和NO_(x)发生反应。工业应用结果表明,可大幅度降低SO_(3)浓度,SO_(3)脱除率为41.1%~57.7%,从而降低外排烟气中的硫酸盐气溶胶颗粒物的含量,保证颗粒物达标排放,并显著改善了工业烟气拖尾情况。同时NO_(x)脱除率可达50%~70%。该工业应用研究表明,SNAR除酸脱硝工艺具有很高的除酸脱硝效果,同时未对生产线设备产生腐蚀等不良影响,为催化裂化设备安全运行增加了经济收益和环保效益,具有一定应用前景。

基于多传感器数据的燃煤锅炉烟气污染物排放监测系统设计

燃煤锅炉烟气中的污染物种类多,包括颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等,同时燃煤锅炉烟气排放监测产生的数据庞大且复杂,影响污染物监测的精度。为了实现对燃煤锅炉烟气中多种污染物的实时监测,设计了基于多传感器数据的燃煤锅炉烟气污染物排放监测系统。该系统的硬件设计主要包括多传感器模块、数据采集器和通信模块等。将通过硬件部分的多个传感器采集到的燃煤锅炉烟气污染物排放数据传送到系统的软件部分中,利用高斯烟羽模型获取烟气污染物的排放扩散范围,并基于通信距离去除传感器采集过程中的无用数据,以此节省监测时间。引入差分吸收光谱法反演出烟气污染物各成分的排放浓度,并使用通信协议将结果数据传送至硬件系统中,实现燃煤锅炉烟气污染物排放的实时监测。实验结果表明,所提方法设计的监测系统能够精确预测出烟气污染物排放的扩散范围,且监测精度、鲁棒性以及稳定性高。

一电厂消除脱硫系统白烟技术经济比较

为了消除燃煤电站烟囱的白烟现象,按照烟气直接加热和烟气先冷凝再加热两种方案针对一工程进行了烟囱消除白烟的初步工程方案设计,并进行了烟囱消除白烟的技术经济比较和分析。结果表明,烟气先冷凝再加热的消除烟囱白烟的方案具有明显的技术经济优势。

基于烟羽模型的地铁站占道施工影响区计算

城市轨道交通作为大运量公共交通系统,在特大、超大城市建设中起到了不可或缺的作用。由于地铁站通常会选址于城市干线道路交叉口附近,且多采用明挖法施工,其施工周期长、占道范围大、对居民出行影响程度高等特点,对城市干路网交通运行产生了深远的影响。研究以“烟羽模型”为基础,结合地铁站占道施工特点,遵循城市交通运行实际,提出地铁站占道施工交通影响区计算方法,并以南京大桥北站施工为例进行试算。

沉管隧道内车厢火羽流的临界风速研究

为探究纵向通风与侧向集中排烟协同作用下,沉管隧道内车厢火羽流的临界控制风速特征,首先,建立1∶8缩尺寸隧道试验模型;然后,选取3种车厢开口尺寸及9组火源功率,并考虑侧向集中排烟系统开启和关闭2种状态,采集沉管隧道内不同纵向风速下顶棚烟气温度数据;同时,通过火灾动力学模拟软件(FDS)模拟沉管隧道内车厢火羽流的速度场和温度场分布特征;最后,分析临界风速演化的物理影响机制。结果表明:无论侧向集中排烟系统是否开启,隧道顶棚下方烟气最大温升均会随纵向风速增加而下降,同时隧道内烟气逆流长度也会不断缩短直至为0;随隧道内车厢火源功率的增加,临界风速均呈现先增大后不变的趋势;在相同火源功率条件下,侧向排烟系统开启时对应的临界风速明显大于其关闭的情况;在侧向排烟与纵向通风协同作用下,随火源功率增加,沉管隧道车厢火羽流临界风速呈现先增加、后不变的分段函数关系。

实验室核心区域火灾最佳通风口选择仿真

实验室发生火灾时室内设备和药品受高温影响,危险系数较大,且火灾面积较大时还易产生爆炸和有毒浓烟。利用仿真方法,设计实验室核心区域火灾最佳通风口选择方法。计算火灾发生时产生相应羽流运动的平均温度和最高温度。分析横向风对质点的影响,明确火源羽流歪斜位移和质量流率产生的改变值。考虑到羽流高度变化状态,得出顶部通风口烟气质量分数值与侧壁值的比较结果,分析烟气浓度变化情况,对通风口选择进行仿真。根据实验室顶部和侧壁通风口的室内烟气和气体含量可知,顶部通风口烟气排出后,烟气层升高,不会出现再次燃烧,有效降低了火灾的危险性。

硫转移剂在快速床高效再生催化裂化装置的应用

文中介绍了某石化公司200×10^(4)t/a快速床高效再生催化裂化装置硫转移剂的工业应用情况。应用结果表明,在原料硫质量分数为0.5606%、硫转移剂占系统催化剂藏量2%条件下,烟气中的SO_(2)浓度由977 mg/m^(3)降低至248 mg/m^(3),降低幅度达到74.61%,且脱硫塔外排烟羽蓝烟拖尾现象明显改善,肉眼基本观察不到蓝烟,脱硫塔外排烟气呈现水蒸气白色,厂区临近区域地面也不再出现蓝烟现象,改善了厂区的生产和生活环境。应用硫转移剂后碱液消耗减少、硫磺产量增加和加剂成本综合计算效益为190.53万元/a。

利用无人机测量纺织印染工业区烟囱细颗粒物排放

在工业园区的烟囱中,由于难以到达烟囱顶部,因此,很难直接测量烟囱排放的颗粒物(particulate matters,PM)。本研究在无人机(unmanned aerialvehicle,UAV)上部署了自主研发的PM检测器,直接测量纺织印染工业园区烟囱烟羽中PM的排放。与商用PM检测装置(LD-5R,SIBATA,日本京都)相比,自主研发的探测器在无人机上同时进行垂直PM测量时表现出相似的性能,并具有良好的相关性(R2为0.911~0.951)。在静电沉淀后,颜料印花中不同尺寸的颗粒物质量浓度和颗粒物数量浓度(particle numberconcentrations,PNC)显著高于染色工艺和数码印花2到3倍。活性炭吸附和静电沉淀是园区主要的PM控制技术。染色工艺的排放经活性炭吸附后,PM质量浓度和PNC含量最高,PM1、PM_(2.5)和PM10的浓度分别为1027μg/m^(3)、1637μg/m^(3)和2020μg/m^(3)。根据PM和PNC的检测结果发现,PM_(2.5)是PM排放的主要颗粒物,占比达到99%,这可能是由于热固机温度过高,有利于PM_(2.5)的产生。本研究显示,PM_(2.5)是纺织印染企业减少PM污染而需要减少的主要颗粒物。

焦炉尾气粉尘烟羽协同控制研究与应用

以A钢铁公司焦炉尾气粉尘烟羽协同控制改造为例,阐述了烟羽协同控制技术在实际工程中的应用。通过理论分析计算,采用脱硫吸收塔前烟气降温,吸收塔内浆液喷淋冷却,再组合吸收塔出口尾气加热的冷凝再热工艺。结合焦炉尾气的成分特点,选择氟塑料换热器作为烟气降温和加热设备。项目投运后,实现了粉尘烟羽的协同控制。

某燃煤机组水媒式烟气循环加热系统能耗评价与烟气余热利用分析

某330 MW湿冷机组湿烟羽治理工程采用水媒式烟气循环加热系统工艺,对其进行了能耗测试,分析了浆液冷却+MGGH烟气再热技术在冬季工况和夏季工况对机组能耗的影响,并与某660 MW机组浆液冷却+蒸汽烟气再热技术的能耗水平进行了对比。对比结果显示,MGGH系统可有效利用锅炉尾部烟气余热加热再热烟气,减少蒸汽用量,大幅降低了湿烟羽治理工程对机组能耗的影响,并且水媒式烟气循环加热系统利用低品质的烟气余热冬季加热锅炉暖风器,节能量较大,经济效益明显。

基于视频图像分析的推进剂羽流烟雾透过率测量技术

为了对一定空间分布范围内的推进剂羽流烟雾进行光透过率的动态测量,建立了固体推进剂羽流烟雾遮蔽能力的视频图像测试系统。处理测量图像与背景图像获得测量图像的对比度,转换中性衰减片的测量结果为透过率。根据测量模型建立了测试系统,并进行了验证测试。结果表明,视频图像测量方法具有较大的空间测试范围,可以获得烟雾分布等更多信息,减小了环境背景光辐射的干扰。该方法所得数据的重复性好、系统稳定性好,可用于推进剂羽流烟雾光透过率的准确测量。

基于图像传感器的推进剂发烟量测试方法

提出了一种基于图像传感器的推进剂发烟量测试方法。用平行光管代替传统测试装置中的卤素钨灯,用图像传感器代替传统测试装置中的光电二极管或光敏电阻,设计了一种表面有镂空条纹的遮光罩对光源信号进行调制,采取图像数据处理方法消除环境噪声对测试结果的影响。测量了SQ2推进剂、Al-CMDB推进剂和NEPE推进剂燃烧烟雾的发烟量。结果表明,SQ2推进剂和Al-CMDB推进剂的烟雾透过率曲线在点火后50s左右基本稳定;NEPE推进剂燃烧的烟雾光透过率曲线在点火50s后稳定,但有缓慢上升趋势;3种推进剂烟雾光透过率分别为84.1%、65.9%、22.3%,与传统测试方法一致。

基于中性面的抑制烟气溢流的临界排烟量模型

本文基于中性面理论,建立了排烟条件下房间(简称排烟房间)竖向开口烟气中性面计算的区域模型。根据中性面高度与开口上沿的关系,得到了抑制开口处溢流产生所需的临界排烟流量以及气体流入质量流率的计算模型。结果表明:在排烟条件下,房间竖向开口处烟气流动的主要控制因素仍是密度差引起的压差;随着排烟量增大,开口处的中性面不断上移,烟气溢流量持续减小。中性面与开口上沿平齐后即达到溢流抑制临界条件,烟气便不再溢出室外。数值模拟结果与理论模型的计算结果对比表明,所建立的模型可以较好地预测排烟房间竖向开口的烟气溢流抑制临界条件。

超瘦高中庭自然填充烟气层高度预测方法分析

利用半经验公式和CFD数值模拟两种方法,对超瘦高型中庭自然填充烟气层高度进行预测分析。利用FDS软件建立某超高层建筑内部超瘦高中庭的物理模型,对计算数据结果进行处理得出烟气分层的时间和高度,以及随时间变化的烟气前沿高度。将模拟结果和现有理论公式的计算结果相比较,探讨现有公式与推导模型的差异性及可能的原因,为后期火灾模拟试验设计及超瘦高型中庭内烟气层高度预测模型的深化研究奠定基础。

大空间建筑火灾中热烟气层发展规律的理论分析

对几类典型的大空间建筑火灾中热烟气层的发展规律进行了理论分析，并和文献中的实验结果进行了对比。理论分析表明热烟气层的发展速率除了与火源的功率和大空间的几何尺寸有关外，还取决于火羽流的种类。给出了轴对称火羽流、二维线性溢流和沿墙壁的二维线性火羽流情况下的热烟气层发展速率的表达式，对大空间建筑的火灾安全设计与灾害预测具有指导意义。

室内火灾机械排烟效果的模型计算与实验研究

研究了机械排烟情况下,室内烟气层保持在一定高度时,机械排烟速率和羽流卷吸速率的关系,并采用不同羽流卷吸模型和溢流模型,计算一定排烟速率下、不同火源功率时烟气层的稳定界面高度.在一个具有一定通风口高度的全尺寸普通房间内进行了实验,通过实验结果和计算结果,分析了机械排烟对烟气的控制效果,讨论了机械排烟情况下受限空间内的羽流模型的适用情况,同时对影响模型计算结果的一些因素进行了分析.