衰减火源条件下喷淋烟气沉降特性模拟研究

改变流量建立喷淋模型,利用Tamanini公式对火源功率进行修正,通过数值模拟,研究了不同流量时,喷淋作用区火源功率及烟气层高度的变化情况.进而分析了水喷淋与火源功率衰减耦合作用对烟气沉降特性的影响.同时,对不同的火源条件,比较烟气层高度随时间的变化,探讨了引起烟气沉降的主导因素.结果表明,增加喷淋流量,火源功率衰减幅度减小,喷淋对烟气层的沉降效应增强,烟气沉降区扩大,烟气层高度降低.烟气沉降是喷淋沉降效应和浮力效应协同作用的结果,沉降出现后,烟气层高度随火源功率衰减而降低.     

大型烟气脱硫塔的流体动力学模拟及优化设计

对大型烟气喷淋脱硫塔进行合理简化,并结合浆液液滴随机生成模型.采用基于k-ε的湍流方程和基于雷诺平均的Navier-Stocks控制方程,对喷淋脱硫塔进行了空塔和喷淋状态下的热态流场计算.计算结果表明:脱硫塔内入口处流场变化最剧烈,压降损失最大,因此对入口处进行改造可减小压降损失;喷淋浆液液滴对烟气流场具有强烈的整流作用,可以使空塔中的烟气漩涡强度和规模减小.根据计算结果对脱硫塔的来流烟道加以改造,并对改造后的脱硫塔进行了流场计算,计算结果表明,改造后烟气因塔内结构而产生的漩涡已明显减小,流场分布更为合理.     

水颗粒作用下火灾烟气层沉降的数值模拟

基于火灾双层模型思想及基本物理定律,通过分析单个水颗粒与热气流的相互作用,研究水颗粒群对火灾烟气层的影响,建立了水颗粒作用下火灾烟气层沉降的数学模型,模型与实验值的对比误差为±0.3 m.利用该模型模拟研究发现:增大喷头流量速率、减小水颗粒喷射夹角、减小水颗粒粒径会加剧烟气层沉降;在同一喷水条件下,低温、薄烟气层更易于沉降,当烟气层厚度薄于某一临界值时,烟气沉降距离会大幅度增加;常用的12.7 mm喷淋喷头的工作压力不宜大于20 m.该模型可有效缓解喷水对实际火灾烟气层的沉降作用.     

浅谈小型火电厂氨法脱硫技术的应用

1氨法脱硫技术应用简介 氨法工艺以氨水为吸收剂．副产硫酸铵化肥。锅炉排出的烟气经烟气换热器冷却至90～100℃，进入预洗涤器经洗涤后除去HCI和HF．洗涤后的烟气经过液滴分离器除去水滴进入前置洗涤器中。在前置洗涤器中．氨水自塔顶喷淋洗涤烟气，烟气中的SO2被洗涤吸收除去．经洗涤的烟气排出后经液滴分离器除去携带的水滴，进入脱硫洗涤器．在该洗涤器中炯气进一步被洗涤．经洗涤塔顶的除雾器除去雾滴．进入脱硫洗涤器。再经烟气换热器加热后经烟囱排放。     

喷淋层运行方式对脱硫塔内气液两相运动规律和蒸发冷却过程影响的数值模拟

通过计算流体力学方法对大型脱硫塔内不同喷淋层的运行方式进行数值仿真,并和工程现场数据作对比.模拟采用欧拉-拉格朗日方法,并考虑了气液两相间的各种耦合作用,以及气相湍流速度脉动的随机特征对颗粒相的影响.主要结论如下:①各喷淋工况下,在烟气入口高度范围内,截面平均气流总速度和水平向(水平烟气方向)分速度均达到峰值后快速衰减,其中后者至底层喷淋处趋于零;截面平均垂直速度分量沿塔高方向的变化曲线几乎完全重合,且在整个烟气入口高度范围内单调线性增加;②各喷淋方案中,仅底层喷淋时塔内的气相温度场和水蒸气浓度场最不均匀,烟气出口截面的平均温度明显高于其他工况,出口截面的平均湿度也未达到饱和;而仅顶层喷淋时,上述不均匀性明显减小;③各喷淋方案(除仅底层喷淋外),截面平均气相温、湿度沿塔高方向变化曲线的极值都出现在烟气入口高度的下部1/4处;随着喷淋层数增多,温度曲线的最大值降低,湿度曲线的最低值则升高;④仅底层喷淋时的蒸发水量为4层喷淋全部开启时的4/5;而仅顶层喷淋时的蒸发水量和开启更多喷淋层时已没有明显差别.各喷淋方案中,仅顶层喷淋时的蒸发比率最高.     

喷淋冷却与自然排烟耦合作用下烟气沉降研究

通过理论分析,建立了喷淋冷却与自然排烟耦合作用下火灾烟气层沉降的理论预测模型,并开展了相应的实验,把实验结果作为输入参数代入模型,得到了不同实验条件下烟气层的沉降结果。结果表明,喷淋冷却与自然排烟耦合作用下,烟气沉降速度相差很小;喷淋作用后,烟气层最终沉降高度降低;随着压力的增大,烟气层最终沉降高度相差较小。     

喷淋层组合方式对大型脱硫塔内流动和热湿交换过程影响的数值模拟

采用计算流体力学方法对大型脱硫塔内的喷淋层(共4层)组合方案进行数值模拟。通过欧拉-拉格朗日方法,充分考虑气液两相间的动量、质量和能量交互作用,同时把气相湍流脉动对离散相轨迹的影响也考虑在内,从而获得喷淋层变化时塔内的气液两相流动和热湿交换规律,并与现场数据作对比。研究结果表明:仅底层喷淋时,在吸收塔入口左上方,气相有较大的漩涡区。而仅顶层和多层喷淋时,上述流场不均匀性得以消除。喷淋层数越多气相压损越大;仅顶层喷淋时的气相压损为仅底层喷淋的2倍。吸收塔内,喷淋层所在区段的湍动能最高;喷淋层数越多,高湍动能区域的范围和数值均增大。多层喷淋时,在第2层喷淋位置的截面平均湍动能最高,烟气继续往上流动,湍动能逐渐减小。不管喷淋层组合方式如何,烟气降温速率和水蒸气浓度增加速率的极大值所在位置都位于底层喷淋以下、近烟气入口上缘处。模拟发现,塔内潜热换热和显热换热各占总换热量的87%和13%。     

循环流化床烟气脱硫多层喷水数学模型

为了研究循环流化床烟气脱硫过程中多层喷水对系统温度、湿度及气体组分轴向变化的影响,采用微元分析的方法,建立了包括液滴蒸发、收缩核、脱硫反应等的一维稳态数学模型,并将计算结果与实验数据进行比较.研究结果表明:采用多层喷水能够使塔内温度场的轴向变化更加平缓,并使出口烟气温度比单层喷水时降低3~6℃;由于液滴蒸发过程变缓而使脱硫效率提高了7%~11%;塔内液滴总质量是影响脱硫效率的重要因素,该参数对于喷水系统设计和参数选择具有重要的参考价值.     

喷淋式助燃空气加湿型烟气冷凝余热回收系统实验研究

提高燃气锅炉烟气冷凝余热回收效率和降低烟气氮氧化物排放浓度研究工作具有重要的工程应用价值。提出了一种喷淋式助燃空气加湿型烟气冷凝余热回收方式。实验研究了助燃空气含湿量变化对燃气锅炉的烟气露点温度、系统热回收效率、氮氧化物排放浓度的影响规律。实验结果表明:当助燃空气的含湿量从3 g/kg增加到60 g/kg时,对应的烟气露点温度可提高8. 0℃;在维持喷淋水温度45℃、喷淋水质量流量0. 075 kg/s的工况下,烟气余热回收效率可达到8. 4%;排放烟气中的氮氧化物平均浓度可从101. 6 mg/m~3降低到53. 3 mg/m~3。当助燃空气含湿量处于40 g/kg时,燃气锅炉运行比较稳定,排放烟气中的氮氧化物平均浓度为70. 1 mg/m~3。     

旋流压力式喷嘴低压喷淋特性

以自来水为喷淋介质,对旋流压力式喷嘴低压喷淋特性进行试验研究.分析喷嘴流量和喷孔直径对喷淋角、液滴Sauter平均直径(SMD)的影响规律,研究旋流压力式喷嘴喷淋液滴尺寸分布、喷淋介质径向通量分布及喷淋周相均匀度.结果表明,喷嘴流量越大,喷淋角越大,液滴尺寸越小;喷孔直径增加,喷淋角和液滴尺寸均增大.低压喷淋液滴SMD集中在250～550μm之间,属于大颗粒,得出计算液滴SMD的关联式.喷淋通量在中心最大,喷嘴流量增大,边缘区喷淋通量逐渐增加,介质喷淋周相均匀性较好.实验结果可以为旋流压力式喷嘴,以及惰性粒子流化床干燥器的设计和改进,提供实验依据.     

室内火灾烟气层高度的理论与模拟研究

通过对室内火灾中烟气层质量守恒方程的求解,得出了烟气层稳定高度的数学表达式,分析了影响烟气层下降速度和稳定高度的因素,并运用CFAST区域模型进行了数值模拟。结果表明,室内火灾烟气层下降到一定高度将达到稳定,下降速度和稳定高度与火源大小、房间几何尺寸等因素有关;火源功率越大、房间面积越小、通风口越小,烟气层下降速度越快;房间面积和房间高度越大、通风口越小,烟气层的稳定高度越小,改变火源如果引起烟气净累积量增加则稳定高度减小,反之,稳定高度将增大。     

基于Pyrosim的航站楼火灾差异化喷淋系统仿真

民用机场航站楼净空高度大、纵深长,当发生火灾时,极易造成烟气积聚、人员伤亡。为了更精确地了解有无喷淋对航站楼火灾发展变化的影响,提出了使用Pyrosim火灾仿真软件,耦合火源点、喷淋、排烟、热电偶、等因素进行综合布局分析,建立航站楼FDS模型,并进行精细化仿真,计算得到有无喷淋系统情况下的烟气层高度、能见度、热辐射温度运行等关键指标,仿真结果更真实、准确地推演航站楼火灾发展演化规律,能够更好地为火灾的应急预案的制定提供决策支持。     

排烟量和送风比对地下街烟气控制的模拟研究

以淮南市某地下商业街其中一防火分区为研究对象,采用模拟软件FDS进行了火灾烟气控制的数值模拟,对顶棚机械排烟条件下,排烟量和送风比对室内火灾烟气有效控制的影响进行了研究,模拟分析结果表明,在顶棚机械排烟时,排烟量对室内烟气控制的影响较大。当排烟量为115m3/（m2·h）时,可以达到很好的烟气控制效果,送风比对此的影响较小;当排烟量和送风比过大时,使室内烟气紊流加剧,火场情况混乱。研究结果为此类狭长型地下建筑火灾的控制和人员疏散提供参考。     

EG与APP协同阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料燃烧及热降解机理研究

将可膨胀石墨（EG）与聚磷酸铵（APP）复合用于阻燃硬质聚氨酯泡沫（RPUF）,采用极限氧指数及锥形量热仪研究了EG/APP对RPUF燃烧性能的影响;通过扫描电镜、热失重分析及X射线光电子能谱表征了RPUF/EG/APP残炭的微观形貌、热降解行为及化学组成. 结果表明,添加质量分数20%、质量比为7:3的EG/APP阻燃RPUF的协同效果最好,氧指数可达36.0%,热释放速率最小,有一定的抑制产烟和CO释放的作用. 在阻燃RPUF燃烧过程中,EG热解残炭虽松散,但燃烧初期抑制烟气效果突出;APP残炭连续致密,但热稳定性不足,且易于生烟;而RPUF/EG/APP残炭隔热效果显著、抑制烟气效果较好. 其作用机理与多磷酸渗入EG残炭,增加了炭层的耐热性及炭层表面N/C、P/C元素摩尔比的增加有关.      

风门启闭对船舶机舱火灾烟气蔓延影响的模拟对比研究

利用火灾区域模拟基本原理和使用方法,对扑救难度较大的船舶机舱火灾烟气运动进行了研究分析。结果表明:通风口开启与关闭对机舱烟气的界面高度、烟气层温度、平均压力、烟气中O2、CO浓度等运动迁移规律有较大影响。关闭全部通风口进行封舱灭火需要把握良好的时机,封舱过早或过迟都会使火灾损失增大,并且,封舱灭火时,尽可能不提前开启舱门,过早进入火场。开启舱门时会发生高温烟气冲击伤人事故,并将导致因开启舱门而进入新鲜空气造成火灾复燃后果。模拟结果对机舱火灾的扑救具有一定指导意义。     

喷射条件对气溶胶烟幕释放效果的影响

为了研究气溶胶颗粒在高速气流中的形成状态及遮蔽效果,构造基于高速射流的喷射型红外遮蔽冷烟幕,对该流场进行数值求解,研究不同喷射条件对气溶胶烟幕遮蔽区的影响效果,气溶胶烟幕颗粒扩散利用离散相模型模拟,对两相流流场进行非稳态计算,通过Lambert-Beer定律求解气溶胶烟幕的透射率分布,计算得到烟幕低透射区的变化规律,并分析了射流喷射压力和气溶胶粒子喷射流量的影响.结果表明:低透射区呈类锥形,当粒子喷射流量较小时,下游局部扩散的低透射率区呈团状,不能对红外辐射形成有效遮蔽,增加粒子喷射流量时,低透射率区连续分布,气溶胶烟幕遮蔽效果提升.射流喷射压力的提高可以增加低透射区范围,压比过高时射流出现膨胀波系,膨胀波段射流核心区局部透射率升高,遮蔽效果下降.研究结果对射流喷嘴的合理设计及喷射压力,流量的合理选取具有一定的参考意义.     

自动喷水灭火系统在公路隧道火灾的应用模拟研究

自动喷水灭火系统是目前在隧道消防应用中存在较大争议的灭火系统。通过FDS+EVAC软件模拟了公路隧道分别在有安装自动喷水灭火系统和没有安装自动喷水灭火系统的情况下发生火灾,对两种工况隧道内的烟气运动、温度分布、CO浓度分布进行了分析;并对人员的疏散进行了模拟。考虑了在不同的位置下不同的温度与一氧化碳浓度对人员的影响,并与相关的现实实验结果对比。结果表明安装自动喷水灭火系统可以有效降低隧道温度,安装此系统为隧道火灾发生的疏散救援提供了有利条件。     

烟气顶蓬射流非稳态温度场的分析计算

在综合分析烟气顶蓬射流特性的基础上,利用速度场分布不随时间变化的实验结果,计算了顶蓬射流的非稳态温度场,并与参考文献的实验结果进行了比较。其计算方法简单可行,结果合理。这一结果对火灾探测器和水喷淋器的安装设计具有一定的指导意义。     

正压送风位置和风量对高层建筑火灾烟气控制的影响

正压送风控烟是高层建筑烟气控制的重要手段,目前消防队伍普遍配备移动排烟装备,但这类装备在高层建筑的应用尚未普及,有必要开展高层建筑正压送风控烟技战术的研究。本研究在1/4缩尺寸高层建筑正压送风控烟实验研究的基础上,进一步开展了数值模拟研究,重点关注正压送风位置和送风风量对高层建筑竖井烟气控制效果的影响。研究结果表明,从高层建筑火灾中着火层下部进行正压送风比上部更具优势,在着火层上方楼层送风时,由于烟囱效应的影响,需要更大的送风风量才能有效控制烟气,且当正压送风强度不足时,还会造成竖井内温度的显著上升,从而威胁到建筑内部人员的安全,着火层下方正压送风的最佳位置应根据通风情况综合确定。