二茂铁灭火实验平台研制与灭火有效性研究

虽然二茂铁作为新型的灭火剂已经受到很多学者的关注,且进行了大量的研究工作,但还没有二茂铁时于液相或固相燃烧的火焰的作用方面的相关研究.为此,建造了小尺寸的二茂铁灭火实验平台,用于二茂铁对液体火焰抑制作用的研究.该实验台可以测试二茂铁灭火过程中火焰的温度、烟气的成分和燃料的质量等参数的变化.本文对该实验台的装置的设计进行了详细的介绍,并列出了实验中的部分数据,实验数据表明,二茂铁在实验设计的工况下可以有效地熄灭酒精火.     

呼吸效应对矿井封闭火区氧浓度的影响分析

为避免因火区封闭导致重大安全事故发生,通过采集某矿井1 d内3个不同监测点的大气压力变化情况,建立大气压力波动模型并分析计算,同时建立火区内外压差100,750 Pa情形下的氧浓度模型进而获得火区内侧氧气浓度因呼吸效应,在不同压差、体积大小火区、风阻、瓦斯涌出量、封闭时刻等多因素耦合影响下随时间的变化规律,以评估火区危险性。研究结果表明:井下大气随地面大气周期波动,封闭火区内、外侧之间的气压差因外界大气波动呈现16 h的余弦波动和8 h的线性波动周期变化;密闭质量好的火区具有更好地抗干扰性,内侧氧浓度的降低主要依靠瓦斯稀释;密闭质量差的火区,内侧氧浓度易受到火区涌出瓦斯、外界涌入大气双重影响;火区氧浓度在2%~12%之间波动,以至火区存在发生瓦斯爆炸的可能性;火区内外压差较大时,氧浓度波动变化幅度更大,危险作用持续时间更长。结合火区氧浓度波动模型,可有效地对矿井火区采取安全的防范措施,避免瓦斯爆炸事故发生。     

含氯化钴添加剂细水雾灭火有效性的实验研究

在标准受限空间中,通过热态灭火实验对比分析了纯水细水雾和含氯化钴添加剂细水雾在不同添加荆浓度、工作压力下对煤油火的抑制效果.实验结果表明:含有氯化钴的细水雾比纯水细水雾具有更好的抑制效果.而细水雾的灭火时间并不是随着氯化钴的浓度变化而呈线性变化的,而是存在着一个最佳灭火浓度.实验表明:浓度为1.75%时的灭火效果最好.系统的工作压力也对细水雾的灭火性能有影响,在较高的工作压力下,细水雾的平均灭火时间较短.     

水力负荷对地下渗滤系统微生物分布及N2O释放的影响

通过实验室模拟实验,分析了进水水力负荷对污水地下渗滤系统脱氮微生物分布及N2O气体释放特征的影响。结果表明：随着水力负荷的升高,系统对COD、NH4+-N和TN等污染物的去除率呈下降趋势;不同深度基质层中硝化细菌数量随着水力负荷的增加而减少,靠近散水区变化最为明显,而反硝化细菌数量随水力负荷的增加而增加。在低水力负荷（≤0.12 m3·（m2·d）-1）和高水力负荷（≥0.28 m3·（m2·d）-1）时,生物脱氮作用产生N2O气体产率较低,平均值1.10 mg N2O·（m2·d）-1;在中等水力负荷（0.16 m3·（m2·d）-1）时,N2O气体的产率达到最大值（3.75±0.038）mg N2O·（m2·d）-1。综合考虑地下渗滤系统处理能力、除污效果以及N2O产率等多方面因素,建议在工程应用中,污水地下渗滤系统的进水水力负荷区间0.20~0.24 m3·（m2·d）-1。     

氮负荷波动下污水地下渗滤系统除污及释放N2O的特征

通过实验室模拟试验分析了进水氮负荷对污水地下渗滤系统出水水质及N2O产生的影响。结果表明:随进水氮负荷升高,系统对NH_4~+-N、COD等污染物的去除率呈下降趋势,而对TN的去除率呈先增加后降低的趋势;在低进水氮负荷(≤1.6 g/(m~2·d))和高进水氮负荷(≥6.4 g/(m~2·d))时,生物脱氮作用的N_2O气体产率相对较低,不超过(31.8±2.7)mg/(m~2·d);在中等进水氮负荷(2.4~5.6g/(m~2·d))时,N_2O气体产率最大值达到(60.6±2.0)mg/(m~2·d);N_2O的转化率也呈先升高后降低的变化趋势,在氮负荷为2.4 g/(m~2·d)时,转化率达到最大值,即1.33%±0.03%。综合考虑地下渗滤系统处理效果及N_2O产率等方面的要求,建议在工程应用中,污水地下渗滤系统的进水氮负荷为4.0~5.6 g/(m~2·d)。在该负荷区间下,N_2O主要产生在地下渗滤系统的下层,即厌氧区域是N_2O的主要释放源,占总体的70%以上。     

滑移多孔介质下甲烷爆炸特性研究

为探究降低可燃气体燃爆危害及后果的技术及方法,本文基于多孔介质的淬火降压特性,开展当量比为1时9.5%甲烷/空气预混气体在滑移多孔介质初始位置70cm下的爆炸特性实验,通过与无装置实验结论对比,结果表明：滑移装置能够延缓“郁金香形”火焰的出现时间,降低火焰最大传播速度,衰减爆炸产生的冲击波和压力,对最大火焰传播速度的衰减可达13.24%,对管内上游峰值超压的最大衰减比例为17.87%,对下游峰值超压的最大衰减比例为24.74%,本实验结果可为火焰二次加速阶段的抑制奠定一定基础。     

瓦斯爆炸后空间温度分布及热危害区域分析研究

为了获得瓦斯爆炸引发次生灾害的特性参数,建立了超压预测模型及爆炸后空气温度衰减模型,并结合实验数据进行了验证。结果表明:依据所建立的超压修正模型,不同浓度和体积下的超压在爆源附近呈对数形式快速下降,之后缓慢趋向平稳;基于模型修正的爆炸超压计算公式,能够很好的对各个情形的瓦斯爆炸超压进行计算,吻合较好。对初始瓦斯体积相对较小的情形吻合度很高,对于初始体积大的瓦斯爆炸超压在100 m附近会出现一定误差,但有一定指导意义。瓦斯爆炸热危害区域的研究,对瓦斯爆炸次生灾害的防治工作具有重要意义。     

水力负荷对污水地下渗滤系统处理效果的影响

采用人工模拟的方法,研究了0.04、0.06、0.10、0.14和0.18 m3/(m2·d)5个水力负荷下污水地下渗滤系统对生活污水处理效果的影响。实验期间,SS、BOD5、COD、TN、NH4+-N和TP的进水浓度分别处于69.74~79.62、40.75~64.81、211.56~250.72、48.94~87.36、31.25~59.04和2.88~4.05 mg/L之间,出水平均浓度分别为13.63、9.66、31.53、21.08、1.90和0.10 mg/L。结果表明,地下渗滤系统对生活污水具有良好的处理效果,除TN外,其余各项指标均满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB/18918-2002)一级处理要求;当水力负荷为0.14和0.18 m3/(m2·d)时,BOD5 与TN去除率降低,出水浓度升高,受水力负荷影响明显;水力负荷对SS与COD影响作用微弱,去除率降幅较小;NH4+-N与TP则基本不受水力负荷变化影响。综合考虑渗滤系统的出水水质与日处理能力,推荐适宜水力负荷为0.10~0.14 m3/(m2·d)。     

干湿比对地下渗滤系统出水及N2O释放的影响

通过场地试验研究干湿比对地下渗滤系统(SWIS)除污能力及N_2O释放的影响,在原位平台的6个子单元上,设置干湿比分别为3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3、0。结果表明,随干湿比减小,SWIS对COD和TN的去除率呈先增后减的趋势,而NH_4~+-N的去除率逐渐下降。N_2O产率随干湿比减小而逐渐升高,表明N_2O主要产生在氮的反硝化阶段。当干湿比为1∶1时,N_2O转化率达到最大值,即0.065%。因此建议在工程应用中将污水地下渗滤系统的稳定运行干湿比控制为1∶1,此时N_2O产率低于0.09 mg/(m~2·h),COD、NH_4~+-N及TN的去除率可分别达到92.8%、90.2%和82.4%,出水满足GB/T 18921—2002《城市污水再生利用景观环境用水水质》。     

自燃煤矸石山温度场的有限元分析

建立自燃煤矸石山中任意点的瞬态温度场控制方程;在假定矸石山不存在内部对流换热的条件下,对矸石山模型的初始、边界条件进行了确定和求解;在耗氧量原理基础上通过实验近似得出了其内部热源强度;并推导出了自燃煤矸石山瞬态温度场的有限元数学模型。在瞬态温度场的有限元模型和相关初始、边界条件基础上,应用ANSYS软件中的8节点6面体等参元对此30m(底半径)×30m(高)自燃煤矸石山模型进行单元划分,得到527个单元、2029个节点,并进行了相关模拟计算。对计算出的温度作了相应的误差分析,得出该有限元数学模型的精度比较可靠;并在模拟计算结果的基础上进行了相关的温度场分析。