面向火电厂煤粉尘浓度的预测评估算法的研究

火力发电的主要能源来自煤炭,而由于燃煤发电过程中产生的煤尘扩散是引起火电厂粉尘爆炸风险和尘肺职业病的主要根源之一,因此必须进行实时有效的检测和控制。当前粉尘检测方法仅使用单一的粉尘质量浓度指标来评估粉尘污染整体状况,缺乏对多种复合因素影响的考量,依靠单一阈值设定进行报警,易出现误报、漏报等现象,以及忽略粉尘爆炸这一重要事故场景,不能建立粉尘污染全面客观的评价方法。研究建立了一种粉尘质量浓度预测模型,基于金豺优化算法对极限学习机的最优初始权重进行寻优,再使用极限学习机对样本数据进行训练学习,提高神经网络模型的精度,可较为准确地预测30 min以内任意时间间隔的粉尘质量浓度,并将现场数据及模拟仿真数据与建立的粉尘质量浓度预测模型进行对比分析。结果显示:建立的粉尘质量浓度预测模型准确度良好,与现场数据及模拟仿真数据对比误差分别为0.72%和2.1%,可加强对火电厂粉尘环境进行预测预警,从而及时采取合理的粉尘控制策略,确保火电厂的生产安全并降低粉尘对作业人员的职业危害。

煤样粒径对酸岩反应时间及酸液浓度优选的影响

为了确定酸化时间、酸液质量浓度及采用溶蚀率进行酸液优选时所用煤样粒径,通过开展7种粒径的煤样分别与5种质量浓度的盐酸溶液反应不同时间后的酸化试验,测试了酸化前后煤样的质量,计算了溶蚀率,研究了粒径对溶蚀率、酸化时间及酸液质量浓度优选的影响。结果表明:在任意一种盐酸质量浓度及相同反应时间下,酸化煤样的溶蚀率均随初始粒径的增加呈先减小后增大的趋势,确定了酸化技术增透赵固二矿煤层的室内试验所用煤样的粒径为>0.5~1 mm;在任意同种粒径及相同盐酸质量浓度下,酸岩反应过程均经历3个阶段即快速反应阶段、反应稳定阶段、反应沉淀阶段,但不同粒径的煤样完成反应的时间不同,针对每种粒径的煤样确定了相应的酸化时间;在任意的同种粒径及相同反应时间下,溶蚀率均随酸液质量浓度的增加呈先增加后减小的趋势,煤样粒径对酸液质量浓度优选的影响甚微,确定了在赵固二矿实施酸化技术所用酸液是质量分数为5%的盐酸溶液。

6种渔药制剂对马口鱼幼鱼的急性毒性及安全评价

【目的】探明常用渔药制剂对马口鱼幼鱼的毒性和安全使用剂量,保障其养殖过程中渔药的安全使用。【方法】在水温25.8~28.3℃的室外条件下,采用静水式试验法测定6种常用渔药制剂对马口鱼幼鱼的急性毒性,并通过药物毒性积蓄系数(Medicine toxicity accumulation coefficient,MAC)分析制剂对马口鱼幼鱼的急性致毒效应特征。【结果】6种渔药制剂对马口鱼幼鱼的安全质量浓度从高到低依次为美婷Ⅱ(2.222 mg·L^(-1))、车轮虫必克(0.790 mg·L^(-1))、聚维酮碘(0.659 mg·L^(-1))、拜特新敌磷(0.225 mg·L^(-1))、拜特指环敌(0.214 mg·L^(-1))、白点净(0.006 mg·L^(-1));对马口鱼幼鱼的MAC值均为正值,但其变化趋势不同,表明6种药物积蓄作用强于降减作用,且受试生物对药物敏感程度存在差异。【结论】依据有毒物质对鱼类毒性等级的评价标准,对马口鱼幼鱼,美婷Ⅱ为低毒渔药制剂,车轮虫必克、聚维酮碘、拜特新敌磷和拜特指环敌为中毒渔药制剂,白点净为剧毒渔药制剂。

3种水产渔药对金边鲤的急性毒性试验

在水温23℃±0.5℃、pH7.48±0.27、溶解氧>5 mg/L的条件下,采用静态水生生物急性毒性试验方法开展了敌百虫、硫酸铜硫酸亚铁合剂(5∶2)、灭孢灵3种水产渔药对金边鲤幼鱼的急性毒性研究。结果表明,敌百虫、硫酸铜硫酸亚铁合剂(5∶2)、灭孢灵对金边鲤幼鱼的96 h半致死质量浓度(LC_(50))分别为527.85 mg/L、41.17 mg/L和206.54 mg/L;安全质量浓度(SC)分别为52.79 mg/L、4.12 mg/L和20.65 mg/L。3种渔药对金边鲤幼鱼的毒性大小为硫酸铜硫酸亚铁合剂(5∶2)>灭孢灵>敌百虫。根据有毒物质对鱼类毒性的评价标准,敌百虫、硫酸铜硫酸亚铁合剂(5∶2)和灭孢灵均属于低毒药物。

不同工况下强(重)夯扬尘规律试验研究

强(重)夯技术因具有施工简便、经济实用、效果显著等优点在工程中得到了广泛应用。然而,强(重)夯施工会造成严重的扬尘现象,影响周边空气质量,危害居民健康。基于强(重)夯现场试验,设计了多种强(重)夯施工工况,并对各工况下产生的扬尘质量浓度进行了监测,分析了不同施工条件下强(重)夯扬尘规律和影响范围。研究结果表明:夯击能、测点-夯点距离、土体含水率是影响强(重)夯扬尘质量浓度的关键因素。结合现场监测数据,建立了与夯击能和测点-夯点距离相关的扬尘质量浓度及安全距离计算公式,可为确保强(重)夯施工人员的安全以及环保措施的制定提供参考。

4种水产药物对褐鳟(Salmo trutta)鱼苗的急性毒性试验

为研究实际生产过程中褐鳟鱼苗阶段水产药物的安全使用剂量,选择在静水条件下,水温控制在(9±0.5)℃,用高锰酸钾、硫酸铜与硫酸亚铁合剂、甲醛和敌百虫对褐鳟鱼苗进行急性毒性试验。结果表明,24、48h褐鳟对4种药物的敏感性依次为高锰酸钾>硫酸亚铁和硫酸铜合剂>敌百虫>甲醛,安全质量浓度分别为0.18、0.35、0.45和25.88mg/L。因此,在褐鳟鱼苗培育过程中,做到严格诊断,疾病预防及治疗中对症下药,细菌性疾病严格控制高锰酸钾安全使用剂量;病毒性疾病建议使用甲醛;寄生虫病建议使用敌百虫,硫酸铜与硫酸亚铁合剂慎用。

常用渔药对似鮈幼鱼的急性毒性及安全评价

【目的】明确常用渔药对似鮈的毒性和安全使用剂量,为似鮈养殖病害防治中渔药的选择和安全使用提供参考依据。【方法】在水温21.3~23.5℃的室内条件下,采用静水式生物测试法测定了8种常用渔药对似鮈幼鱼的急性毒性,并应用药物毒性蓄积系数(MAC)分析了药物对似鮈幼鱼的急性致毒效应特征。【结果】8种常用渔药对似鮈幼鱼的急性毒性大小依次为:硫酸铜>二氧化氯>高锰酸钾>45%苯扎溴铵溶液>敌百虫>20%浓戊二醛溶液>10%聚维酮碘溶液>食盐,其安全质量浓度(SC)分别为:0.019、0.061、0.346、0.701、1.377、2.674、6.906、910.6 mg·L^(-1);8种常用渔药对似鮈幼鱼的药物毒性蓄积程度系数(MAC)随着试验时间的延长表现出不同的变化趋势。【结论】综合分析表明,10%聚维酮碘溶液、20%浓戊二醛溶液、45%苯扎溴铵溶液、敌百虫和二氧化氯在似鮈养殖过程中可安全使用;而食盐、高锰酸钾和硫酸铜需谨慎使用。

邻苯二甲酸酯类(PAEs)对三角鲂的急性毒性研究

为了研究邻苯二甲酸酯对水生态系统的危害,以三角鲂(Magalobrame Tarminalis)幼鱼为研究对象,探讨邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二-2-乙基己酯(DEHP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)4种PAEs化合物对其急性毒性效应。结果表明:以上4种化合物在暴露24 h、48 h和96 h的半致死质量浓度(LC50)分别为2.75、2.41和2.08 mg/L;5.29、4.12和3.29 mg/L;6.56、6.15和5.41 mg/L和6.98、6.84和6.60mg/L。其安全浓度(SC)分别为0.55、0.79、1.62和2.00 mg/L。三角鲂幼鱼对4种PAEs化合物的中毒症状相似,但4种物质的致死浓度区间存在差别,4种物质对三角鲂幼鱼的毒性大小顺序为DBP>DMP>DEHP>DEP,三角鲂幼鱼对4种PAEs化合物均表现出显著的时间效应和剂量效应,呈正相关。结果表明,4种物质在试验浓度下对三角鲂幼鱼产生了明显的毒性作用,对水生生物存在危害,应对其水生态风险加以关注。为制定4种PAEs水质标准及对其进行生态风险评价提供科学依据。

对苯二胺对泥鳅的急性毒性及安全评价

研究对苯二胺对泥鳅的急性毒性并进行安全性评价。在实验室条件下,以染发剂的主要成分对苯二胺为诱变剂,采用半静水试验法,研究了对苯二胺在不同浓度(0、15、17.85、21.24、25.27和30mg/L)和不同染毒时间(24、48、72和96h)条件下,对泥鳅(Misgurnus angullicaudatus)的急性毒性作用。结果表明:对苯二胺24、48、72和96h的LC50分别是39.40、27.93、23.69和18.78mg/L,安全浓度为4.21mg/L。根据有毒物质对鱼类的急性毒性标准,对苯二胺属于高毒性污染物(LC50在1～100mg/L),建议染发时谨慎使用,并关注染发污水排放对环境的影响。

高碾压混凝土坝裂缝成因及防治措施研究

碾压混凝土坝不同程度存在裂缝,降低了混凝土坝的安全度。以某碾压混凝土坝为例,根据实测的裂缝资料就该坝的裂缝成因进行了系统分析,并提出了防治措施。研究表明:施工时层面长间歇和汛期过流冷激是该坝产生裂缝的主要原因。因此,施工过程中应避免长间歇,若不可避免应加强长间歇层面的温控措施,如加强保温、控制层厚等。过流缺口由于冷激产生的裂缝,可通过表面流水或中期冷却提前将过流面以下一定高程混凝土冷却至某一目标温度值,以减小由于冷激造成的温差过大。

1m^(3)粉尘环境模拟装置粉尘扩散数值模拟

在工业生产环境中,粉尘云会对工作人员产生职业危害,也会对生产设备造成危害,导致生产中断甚至安全事故。电气设备在工业生产中不可或缺,研究人员为研究工业电气设备的防尘性能开发了一种1 m^(3)粉尘环境模拟装置。该试验装置的基本功能是利用持续气流使粉尘在罐体内形成相对稳定分布的粉尘环境,其内部空间可放置电气设备进行长时间的试验。为预测粉尘在装置中的分布,利用Fluent中的离散相模型对惰性粉尘进行了粉尘环境模拟装置内扩散的数值模拟研究。结果表明,粒径为1μm、10μm、30μm、50μm和70μm的粉尘均可以在装置内部形成粉尘云,其罐体中心质量浓度可维持在0.2~0.5 kg/m^(3)。不同粒径的粉尘分布截然不同,粒径越小的粉尘扩散的均匀程度越高,而较大粒径粉尘的运动稳定性更好,但分布均匀度较差,保持进气速度在40 m/s以上可以获得良好的粉尘扩散效果。

半封闭管道内瓦斯煤尘爆炸火焰传播特性试验

为了进一步探究瓦斯煤尘爆炸火焰的传播规律,在自行设计搭建的半封闭竖直管道内,选用褐煤、烟煤和无烟煤3种煤样分别进行爆炸试验,并通过改变煤尘质量浓度来观察不同煤种条件下瓦斯煤尘爆炸反应强度,研究不同煤种条件下煤尘质量浓度对瓦斯煤尘耦合爆炸火焰传播规律的影响。结果表明,在瓦斯体积分数和煤尘质量浓度相同的条件下,褐煤爆炸产生的火焰传播速度最大,无烟煤最小。这是因为褐煤的挥发分含量较高,而影响爆炸火焰传播速度的主要原因是煤尘在加热情况下释放出的可燃气量,即煤种的挥发分含量,挥发分含量越大,瓦斯煤尘爆炸火焰传播速度也就越大。褐煤和烟煤的火焰传播速度随火焰传播距离增加而增加,直至传播至管道外部;无烟煤的火焰传播速度随火焰传播距离增加呈现先上升后下降的状态。在试验中,3种煤种和瓦斯爆炸时产生火焰最大传播速度的位置距离爆炸源较远。瓦斯煤尘爆炸产生的火焰稳定性较差,在传播过程中速度变化不稳定,存在较大的波动。火焰传播速度与煤尘质量浓度不成正比,在一定范围内,适当增加煤尘质量浓度可以大大提高瓦斯煤尘爆炸的反应强度,且存在一个最佳的煤尘质量浓度50 g/m^3,使火焰传播速度达到最大。

连采掘进面压入式通风下最佳风场调控规则研究

针对连采掘进面压入式通风系统不能实时改变风流状态造成风场分布不均、瓦斯及粉尘积聚严重等隐患问题,提出利用风筒出风口风流动态调控来优化风场分布,进而达到高效通风降尘需求。采用流场数值模拟及井下实测手段提取风流调控参数与风速、瓦斯及粉尘质量浓度关联关系的样本数据,利用K-means算法和四段式编码建立风场调控下的瓦斯及粉尘质量浓度信息库,基于小生境遗传算法建立最佳风场调控规则获取方法并开发参数化程序。利用自主研制的风流调控装置在柠条塔S1231面进行最佳风场调控规则井下测试验证和效果分析。结果表明:出风口距迎头最近距离5 m和最远距离10 m时实测值均在调控规则计算值范围内,距迎头5 m时司机处粉尘质量浓度最高降低46%,回风侧粉尘质量浓度最高降低49%;距迎头10 m时司机处粉尘质量浓度最高降低55%,回风侧粉尘质量浓度最高降低52%;验证了调控规则的准确性和有效性,可为连采掘进面的风场动态调控提供理论依据。

高盐度底泥水库工程布置及运行对供水安全的影响

为保障高盐度底泥水库供水氯离子质量浓度达标(小于250 mg/L),在水库闸门工程布置及水库正常运行期间对高盐度底泥这一氯离子释放源对水库水质的影响进行研究。以天津市北塘水库为例,针对水库闸门布置方案比选及水库在运行期间的水质咸化问题,考虑高盐度底泥氯离子释放,建立三维水动力水质模型进行数值模拟。结果表明:引水、供水闸门的空间布置直接影响供水水质,引水闸位于西南角同时开启3个供水闸的方案为较优方案,该方案下基本无死水区域,供水水质在供水8 d后达标;在水库静置期,底泥氯离子释放速率与底泥含盐量呈正相关,在最不利情况下,水库氯离子在底泥释放55 d后浓度超标。

静电场驱动的镁铝合金粉尘爆炸特性研究

为了揭示静电因素驱动下的镁铝合金粉尘的爆炸特性,基于直流高压发生器和20 L球形爆炸测试装置,搭建了静电环境粉尘爆炸特性测试系统,测定了静电电压为3 kV、6 kV、9 kV与粉尘质量浓度为250 g/m^(3)、500 g/m^(3)、750 g/m^(3)、1000 g/m^(3)耦合条件下镁铝合金粉的爆炸特性。结果表明:静电场的存在主要影响爆炸时间和最大压力上升速率(dp/dt)_(max),对最大爆炸压力无显著影响;在同一质量浓度下,峰值压力时刻t_(max)随电压上升而缩短,如250 g/m^(3)下,静电场电压9 kV时峰值压力时刻t_(max)是压力0时的52.5%;将粉尘云爆炸过程按喷粉时刻、粉尘着火时刻、最大压力上升速率(dp/dt)_(max)时刻、峰值压力时刻t_(max)四个时刻划分为3个阶段(即t_(2)、t_(3)、t_(4)),静电场的存在使t_(2)和t_(3)缩短,对t_(4)则影响较小,整体而言静电场会加速镁铝合金粉尘爆炸过程。该研究可为深入认识静电环境下镁铝合金粉尘的爆炸机理和镁铝合金粉尘爆炸事故防治提供参考。

瓦斯-煤尘混合爆炸中煤尘因素的影响广义化研究

为研究煤尘粒径和煤尘质量浓度对瓦斯-煤尘混合爆炸特性影响的普适性规律,通过自行搭建的试验管网进行瓦斯-沉积煤尘混合爆炸试验,广义化探究煤尘质量浓度和煤尘粒径对瓦斯-煤尘混合爆炸在复杂管网中产生的冲击波压力峰值、火焰波传播速度峰值和火焰波温度峰值的影响,并基于影响因素响应面理论分析验证了试验结论。结果表明:当煤尘粒径相同时,瓦斯-煤尘混合爆炸的冲击波压力峰值、火焰波传播速度峰值和火焰波温度峰值会随着煤尘质量浓度的增大呈现先增大后减小的趋势;当煤尘质量浓度相同时,瓦斯-煤尘混合爆炸产生的冲击波压力峰值、火焰波传播速度峰值和火焰波温度峰值同样会随着煤尘粒径的增大呈现先增大后减小的趋势;当煤尘粒径和煤尘质量浓度分别为50μm、100 g/m^(3)时,瓦斯-煤尘混合爆炸最为剧烈;煤尘质量浓度对瓦斯-煤尘混合爆炸产生的冲击波压力峰值和火焰波温度峰值的影响程度大于煤尘粒径,煤尘粒径对火焰波传播速度的影响程度大于煤尘质量浓度。该研究结果可为煤尘对瓦斯-煤尘混合爆炸的影响研究提供理论参考。

我国南方某铀矿井下典型工作场所气溶胶浓度分布特征调查

为了解我国铀矿井下典型工作场所内气溶胶粒子浓度及粒径分布特征,采用APS3321对我国南方某生产地下铀矿井典型场所内气溶胶粒子个数浓度和质量浓度进行了监测,得到了各监测点的PM2.5及PM10质量浓度,并分析了不同监测场所的气溶胶粒子个数浓度和质量浓度分布规律。结果表明:1)在机械通风条件下,风机房的气溶胶粒子个数浓度谱为双峰谱,南风机房与北风机房气溶胶个数浓度谱主峰在0.626μm左右出现(位于积聚模态区),次峰在4.698μm左右出现(位于粗粒子模态区);其他监测场所的气溶胶粒子个数浓度谱为单峰谱,峰值在0.626μm左右出现(位于积聚模态区);2)不同监测场所的气溶胶粒子个数浓度中位直径和质量浓度中位直径不同,其中气溶胶粒子个数浓度中位直径的均值主要分布在积聚模态区,质量浓度中位直径的均值分布在粗粒子模态区;3)部分监测场所的PM2.5与PM10质量浓度较大,超过了国家对大气环境的质量浓度限值。PM2.5与PM10的质量浓度比值代表了PM2.5占PM10的比例,在所监测的场所中,采场、风机房、物探站和坑口的PM2.5与PM10的质量浓度均值比小于50%,其中风机房的比值最小,约为4.8%;中段运输巷道、独头巷道和中段信号房的PM2.5与PM10的质量浓度均值比大于50%,其中独头巷道的比值最大,高达78.2%。

PAEs对四角蛤蜊毒性和免疫的影响

研究PAEs对四角蛤蜊毒性和免疫的影响.96h的急性毒理试验表明,在助溶剂Tween 20的安全质量浓度范围内,随着DMP,DEP和DBP水平的升高,蛤蜊存活率呈下降趋势,而安全质量浓度随PAEs碳链的增加而下降;DMP,DEP和DBP分别处理蛤蜊96h,短期内蛤蜊免疫力显著提高,30d的慢性毒理试验表明,长期使用PAEs可引起蛤蜊免疫力下降.

化学消毒剂对四角蛤蜊毒性和免疫的影响

研究了化学消毒剂苯扎溴铵、三氯异氰脲酸和次氯酸钠对四角蛤蜊毒性和免疫力的影响。96h的急性毒理实验表明,在24,48,72和96h,苯扎溴铵和次氯酸钠溶液对四角蛤蜊的半致死体积分数分别为288.36,198.96,108.29,79.71以及109.38,69.09,45.43,36.92μL.L-1,三氯异氰脲酸对四角蛤蜊的半致死质量浓度分别为36.32,21.05,13.10,9.74mg.L-1。苯扎溴铵和次氯酸钠溶液对四角蛤蜊的安全体积分数分别为28.42和8.27μL.L-1,三氯异氰脲酸对四角蛤蜊的安全质量浓度为2.12mg.L-1。安全体积分数的苯扎溴铵和次氯酸钠溶液或安全质量浓度的三氯异氰脲酸分别处理四角蛤蜊96h,其血细胞呼吸爆发结果表明,短期内四角蛤蜊免疫力显著提高(12h,P<0.05)。30d的慢性毒理实验表明,四角蛤蜊血清中超氧化物歧化酶活性均以对照组最高,而且显著高于10%苯扎溴铵和次氯酸钠溶液安全体积分数处理组或10%三氯异氰脲酸安全质量浓度处理组(P<0.05),因而长期使用化学消毒剂可引起四角蛤蜊免疫力下降。

半封闭管道内瓦斯煤尘爆炸火焰传播规律研究

为了探究瓦斯煤尘爆炸火焰的传播规律,采用自行搭建的半封闭垂直管道爆炸试验系统,研究瓦斯体积分数和煤尘质量浓度的改变对火焰传播规律的影响。结果表明:1)加入煤尘后的瓦斯爆炸火焰传播速度显著增大;2)在爆炸腔体内,瓦斯体积分数越接近化学当量比,煤尘质量浓度越接近50 g/m3,爆炸火焰传播速度越快;3)在传播管道内,大量的氧气从开口端进入参与反应,瓦斯体积分数和煤尘质量浓度较大的试验组,火焰传播速度会迅速上升;4)煤尘质量浓度和瓦斯体积分数存在最佳配比,煤尘质量浓度和瓦斯体积分数偏离最佳浓度配比程度较大时,火焰传播加速度下降,传播距离变短。