Capturing CO2 Emissions in the George C. Wallace Tunnel: A Case Study

This paper describes the design of a ventilation system to be paired with a carbon capture system. The ventilation system utilizes the geometry of the George C. Wallace tunnel, located in the City of Mobile, Alabama, USA to capture and redirect emissions to a direct air capture (DAC) device to sequester 25% of the total CO2 mass generated from inside the tunnel. The total CO2 mass rate for the westbound traffic between the week-day hours of 7 a.m. and 6 p.m. has been estimated between 2,300 to 3,000 lbs./hr. By sequestering these emissions, the overall surrounding air quality was shown to be improved to a level that mirrors that from the pre-US industrial era of 270 ppm.

城市中长距离沉管隧道风机开启策略及污染物分布规律研究

城市内中长距离沉管隧道工程由于受到地质地貌条件的限制,可能存在W型复合坡度且中间不设置风塔的结构特点。针对城市内不设风塔的沉管隧道,其运营风机开启策略及污染物分布规律有待进一步研究。采用数值模拟,主要考虑隧道不同区段的阻滞(入口段、中间段、出口段及全线阻滞)和不同风机的开启数量(3、5、6、7组),来研究隧道内污染物分布规律。研究结果显示:1)随着风机开启台数的增多,隧道内顶部流速增大;2)在阻滞时,阻滞段对风机射流发展段的流场分布影响较为显著,增加隧道风机开启台数对阻滞段污染物体积分数的影响较小,主要影响非阻滞段的污染物体积分数;3)在隧道中心变坡点放置风机对隧道内流场分布以及稀释CO污染物的作用有限,原因是射流在坡度变化的影响下提早撞击隧道壁面,从而影响了射流的发展;4)隧道污染物容易在隧道后半段积累,因此在设计时应考虑在隧道后半段增设射流风机;5)通过综合分析类似工程出口CO体积分数后发现,目前国内规范所采用的CO体积分数设计标准较保守,容易造成资源的浪费。

综合管廊电缆舱基于射流风机的局部通风方法研究

地下综合管廊长建设里程需求,廊内增设防火门使其电缆舱内的通风散热问题变得十分严峻.长度越长,管廊温度会逐渐升高,防火门增加会在管廊角落等狭小空间形成高温聚集区,均会阻碍管廊散热.采用局部通风的手段,目的是以较小的风量排除温度异常点,降低管廊全局通风换气量.运用数值模拟结合实验验证的手段对常规电缆舱与局部通风电缆舱在不同边界条件下进行比较,分析了局部通风策略的降温规律.结果表明:在同一总风量比例下增加换气次数可以强化风机控制区域的换热效果,且由于管廊总风量会与风机局部风量相互影响,一味增加总风量比例并不能明显改善管廊内温度分布.利用局部通风方法,电缆舱内降温幅度进一步增大,在局部区域会比常规电缆舱温度低2.58℃.局部通风方法能以较小的风量冷量达到与常规工况相似的降温效果,具备一定的节能优势.

带上盖开发隧道通风流场特性及射流风机偏转角度研究

带上盖开发的隧道结构复杂,通风流场紊乱,隧道运营通风能力难以得到保障。揭示这类隧道的通风流场特性,优化隧道风机布置参数具有重要意义。以广州市某珠江过江隧道工程为背景,利用数值模拟方法,探究不同风机偏转台数、偏转角度工况下隧道通风流场特性、风机升压能力。结果表明:带上盖开发隧道风机安装位置受限、复杂结构通风阻力大,导致隧道通风流场分布不均,风机升压能力较差,风机难以提供可靠的运营通风能力;带上盖开发隧道设置3台吊顶式风机时,通过合理的设置风机偏转台数和风机偏转角度,能够稳定隧道通风流场,提高平均风速,优化隧道内通风效果;当3台吊顶式风机全部偏转布置或风机偏转角度大于5°时,虽能增大未安装风机一侧的通风风速,但会导致射流分布不均,安装风机一侧风速降低,过多射流偏转也将携带更多动能撞击隧道壁面,导致射流遭受的能量损失增大,不利于隧道通风流场的稳定;采用2台吊顶式风机偏转2°~5°布置时,此时隧道内流场分布均匀,射流风机升压系数为0.7~0.8,隧道内风机射流阻力损失约28~29 Pa,可提升风机升压力,减小风机射流阻力损失,利于带上盖开发的隧道运营通风。研究结果可为优化带上盖开发隧道射流风机布置方式和保障运营通风效果提供参考。

病害严重隧道补充安装射流风机方案研究

某隧道运营期间因结构病害拆除原风机后需补充安装一组新风机,对原风机位置衬砌病害进行了调查和原因分析,结合各衬砌结构病害情况对补充安装风机的位置进行了比选,通过粘贴钢板加固衬砌结合锚杆悬挂预埋件的方式解决了新位置安装风机的需求,通过相关验算验证了方案的可行性。

铁路分岔隧道典型火灾条件下射流风机选型计算研究

该研究提出针对铁路列车火灾在分岔隧道段的排烟分区划分方法,并进行相应的风机匹配计算。通过PyroSim软件进行数值模拟,对火灾在分岔位置上下游的不同位置进行相应的烟气通风控制,验证排烟分区划分方法的可行性。研究结果对于复杂铁路分岔隧道部位通风排烟系统的设计具有实际的参考价值。

高速公路隧道通风设计

高速公路隧道通风是高速公路的重要组成部分,其光线变化大、视野不清、空间环境狭窄隧道是高速公路上的特殊路段存在潜在的交通事故危险。对设计要求越来越高,下面就结合凯里环城高速北段通风设计的设计思路和方法进行分析研究。因此以项目通风设计标准、通风设施与其他设施的信息控制、风机的选型等几个方面来作为高速公路隧道通风设计的重点进行分析。

隧道曲率半径对空气射流流场特性及升压效率的影响研究

研究了不同隧道曲率半径下射流风机诱导的空气射流在曲线隧道内的流场分布特性与射流风机升压效率。通过数值模拟软件Fluent建立了全尺寸隧道模型,曲率半径范围为75~300 m,并考虑了风机布置于直线段与曲线段入口两种典型工况。对曲线隧道内的风速分布、压力分布及升压系数进行了讨论,结果表明,当风机布置于隧道曲线段入口时,未经充分发展的空气射流直接撞击隧道壁面,在曲线隧道中的风速分布表现出明显的不对称性。隧道曲率半径越小,风流在隧道内发展均匀所需的距离也越长。而当风机布置于隧道直线段时,空气射流在进入曲线隧道前已经过充分发展。当隧道曲率半径大于120 m时,在曲线隧道中基本形成4 m/s的均匀风速。但当曲率半径小于等于120 m时,部分风流在进入曲线隧道后沿隧道弯曲壁面发展,同样会造成曲线隧道内的风速分布不均匀。将射流风机布置于直线隧道有助于提高射流风机的升压效率,且曲率半径越小,对升压系数的提升效果也越显著,对于不同的曲率半径,升压系数的提升范围在8.5%~27%。

城市轨道交通地下单存车线配线区间内排烟效果现场实测研究

目的:为了明确城市轨道交通工程地下单存车线配线区间不同排烟设计方案的烟气控制效果,确定影响隧道区间整体排烟能力和气流组织分配的因素,需要对单存车线配线区间的排烟效果进行现场实测。方法:选取某条已运营的城市轨道交通线路中的1个单存车线配线区间,针对影响隧道区间整体排烟能力和气流组织分配的关键因素,设置了6种不同的测试工况。在现场开展冷烟试验,对各工况的断面风速、烟气流动方向、实际排烟效果等进行现场实测,并对测试结果进行分析。结果及结论:隧道通风系统的排烟能力主要取决于TVF(隧道风机)的开启数量,射流风机主要起气流分配的作用。隧道风机和射流风机的合理组合,可形成有效的排烟气流组织方案。单存车线区域应设置射流风机,以对该区域的各线路进行气流分配,保证着火区间内风速满足规范要求。射流风机并非开启越多越好,仅开启起火位置所对应隧道内的射流风机时具有纵向风速大、控制简单的优点。单存车线区间内建议至少设置2组射流风机,且2组射流风机的间距不宜小于1列列车的长度。

隧道口紧急救援站主洞与平导隧道协同送风方案研究

以某隧道口紧急救援站为实际工程背景,提出一种适用于隧道口紧急救援站的隧道主洞与平导隧道协同送风方案,利用FDS数值模拟软件对隧道主洞和平导隧道不同协同送风条件下隧道主洞洞口处和平导隧道内横通道各防护门处防烟风速的变化规律进行数值模拟研究,并确定了隧道主洞与平导隧道协同送风的最优防烟通风方案。结果表明:随着距平导隧道洞口的距离由160 m减小至20 m,横通道各防护门处防烟有效风量之和与射流风机送风量的比例由1.85增大至2.21;当平导隧道内射流风机集中送风量大于或等于29.9 m^(3)/s,射流风机距邻近横通道的距离大于或等于140 m时,6处疏散通道防护门处防烟风速均大于2 m/s;确定了射流风机距邻近横通道的距离为140 m、平导隧道内射流风机送风量为29.9 m^(3)/s、隧道主洞送风风速为2 m/s是隧道主洞与平导隧道协同送风的最优防烟通风方案。

公路隧道射流风机布置参数研究综述

纵向通风是公路隧道主要的通风方式。射流风机的布置参数直接影响公路隧道的通风效率。本文从通风射流发展特性和通风质量评价出发,调研了射流风机组纵向布置参数、横断面布置参数和曲线隧道风机安装重要参数的相关研究成果,主要包括:纵向控制间距、横向间距、安装高度、射流角度及曲线隧道中风机偏转和偏移角度的研究。总结了风机安装参数对隧道通风效果的影响规律,并对风机安装参数的研究方向进行了展望,为公路隧道射流风机布置研究提供参考。

隧道斜井隔板式通风中应用射流风机的问题研究

为解决隧道斜井隔板式通风系统中是否应该安装射流风机的问题,采用建模分析计算的方法,并结合实例进行了研究。通过分析射流风机与轴流风机风量、作业面风量、风机输出功率、射流增压占比、单位风量能耗等的关系,得出以下结论:1)随着隔板风道内射流风机数量的增加,轴流风机风量和作业面风量会同步增加,但增幅很小,与之相比,风机总输出功率却增幅巨大;2)通过在隔板风道中安装射流风机的方法来降低风道内的负压,以解决隔板(彩钢板)承压能力不足的问题,既不经济,也很难实现;3)隔板风道中安装的射流风机数量越多,作业面单位风量的能耗越大。最后,建议在隧道斜井隔板式通风的隔板风道内不要安装射流风机,以避免不必要的能耗浪费和成本增加,同时建议尝试主扇隔板式通风,降低风道百米漏风率,以提高通风效率,降低通风成本。

铁路隧道内道床机械化清筛作业通风技术

以一座长500 m既有铁路单线隧道为工程依托,对隧道内清筛机组加装射流风机,通过理论推导计算和流体仿真分析,确定与隧道通风要求匹配的射流风机参数。结果表明:隧道内风机组中轴线处最高风速约13.6 m/s,随距风机出口距离加长风速逐渐减小,距风机出口40 m处风速已减少至2.9 m/s;将两组射流风机以间距40 m安装,可形成长距离通风传导,明显改善通风效果。经工程现场测试,清筛机组加装单组射流风机作业3 h,隧道内一氧化碳、氮氧化物、颗粒物浓度分别为18.0、4.6、2.9 mg/m^(3),均符合规范要求。

三车道公路隧道射流风机设置位置研究

射流风机的升压效果不仅与风机本身的性能有关，还与风机位置等外部条件有关。运用大型通用CFD软件对三车道公路隧道中射流风机的射流场进行模拟，并根据计算结果确定公路隧道中射流风机的合理安装位置。结果表明．射流风机的纵向影响距离在200m范围内，当风机纵向间距大于100m时即可获得理想的升压效果。为了减小两股射流之间的干扰及隧道壁面的影响，一组中两台风机的净距应在2～5d（d为风机直径）之间，最佳净距在3-4d之间。

双车道公路隧道射流风机布置方式研究

射流风机的升压效果不仅与风机本身的性能有关,还与风机纵、横断面的设计位置等外部条件有关。双车道公路隧道横断面空间有限,合理设置风机位置对风机效率的提高有重大意义。文章运用大型通用CFD软件对隧道中射流风机的射流场进行模拟,结果表明:为了降低两股射流的相互干扰以及隧道壁面对射流的影响,两台风机的净距应当为1D^2D,最佳净距为1.5D;为了降低隧道内壁对射流的干扰,风机的高度应尽量接近建筑限界,风机距离隧道拱顶的距离为1.2D;隧道纵向上为避免两组风机互相干扰的同时又达到最佳升压效果,纵向距离L应在100~120 m之间,最佳纵向距离应为110 m。

隧道射流通风系统的优化分析

根据隧道射流通风原理和模拟实验结果 ,建立了通风系统的基本流动模式 ;对射流风机性能、射流特性、通风气流组织和通风效率等方面 ,进行了全面的阐述和分析 ;提出了射流通风系统优化设计的原则和方法 ,包括主要通风参数的计算和控制 ,通风系统的合理布局和经济性分析以及射流通风应用的一些新方法。

曲线公路隧道射流风机布置方式优化研究

为分析小半径曲线隧道射流风机布置方式对风机升压折减效率的影响,优化曲线公路隧道射流风机布置方式,采用CFD方法对曲线隧道内多种风机布置方式及射流特性进行三维数值模拟计算分析。结果表明,改变并列风机组横向位置,以隧道断面轴对称线为基准向隧道内侧移动0.5 m风机折减效率最高,其余位置风机折减效率不同程度下降;在满足隧道内建筑限界要求的基础上,风机组离拱顶越远风机折减效率越大;曲线隧道内,风机射流受到曲壁面的影响,射流特性较直线隧道更为复杂,风机诱导段距离约为90 m,风机组纵向间距应大于100 m。

隧道坡度变化对全射流纵向通风效率的影响研究

城市公路隧道中"V"字或"W"字的坡度变化会导致隧道通风系统作用效果降低,通风能耗增加。为解决隧道坡度变化时纵向通风效率下降问题,利用ANSYS Fluent软件,建立了以单一坡度变化范围在0~3%,双坡度变化范围分别为(-4%,+4%)、(+4%,-4%)的全射流纵向通风模型。模拟结果表明,单一隧道坡度从0增大到3%,风机升压系数从0.794下降到0.683,降幅达14%。随坡度增大和坡度数量增多,隧道断面平均速度越低,气流低速边界层越厚,射流风机升压系数越小,通风系统的效率越低。与无坡度变化的水平隧道相比,双坡度变化隧道内风机升压系数降低可达25%。建议隧道内风机布置应远离坡度变化区域,并重点采用减小风机出口风速和增大风机直径的方法来提高隧道通风效果。

海底沉管隧道射流风机通风效果影响因素的研究

针对海底沉管隧道"高度有限,宽度有余"的矩形断面结构特点,运用计算流体力学软件建立沉管隧道射流纵向通风方式的三维数值仿真模型,研究海底沉管隧道射流纵向通风方式的通风效果,通过正交试验分析沉管隧道内射流风机安装高度、安装角度、轴向净间距等安装因素对隧道通风效果的影响规律与影响程度,优化沉管隧道内射流风机布置形式,提高通风效果。分析结果表明:多种因素对隧道内风速影响的主次顺序为:射流风机安装高度、安装角度、轴向净间距;考虑海底沉管隧道高度有限的特点,可通过增加射流风机组安装角度来有效提高隧道内通风效果。

射流风机与火源距离对地下环形隧道烟气流动的影响研究

以某地下环形隧道为原型,使用ICEM CFD 14.0建立了一条城市地下环形隧道模型。运用Fluent 14.0模拟研究了不同火源功率时,射流风机组与火源距离对烟气流动的影响。通过对烟气回流长度、水平温度及隧道内部压力分布的分析,得到了射流风机与火源距离对烟气流动的影响规律。结果表明,城市地下环形隧道射流风机组与火源的最佳距离为50m左右。研究成果可为城市地下环形隧道射流风机组位置设计提供参考。