基于扩散理论求算爆破作业产尘量的方法.pdf

矿山通风与防尘 基于扩散理论求算爆破作业产尘量的方法 程五一 李怀宇 北京科技大学资源工程学院 100083 摘 要 提出爆破作业后产尘量的计算方法。解决了由于爆破地点和测定位置的变化,而难以衡量防尘 效果的难题。 关键词 扩散 爆破作业 粉尘 Calculative of producing dust capacity basting on diffusion theory in blast work ChengW uyi L iHuaiyu R esource Eng ineer college,B eijing U niversity of S cience and T echnology 100083 Abstract To bring forward the calculative of producing dust capacity in blast work. The difficult problem is solved to judge the effect of dustproof, because of the mensuration position. Keywords diffusion blast work dust 测定降尘措施前后烟尘、CO等有害物质的浓 度变化是评价和衡量防尘效果的最基本方法。但由 于受到爆破作业工作面地点和测定位置的限制,难 以准确确定爆破后产尘量的大小和浓度的变化效 果,这些给评价降尘工作带来了需要研究的课题。 本 文通过扩散理论,利用最佳拟合方法试图解决遇到 的问题。 1 独头巷道条件下烟尘的自由扩散规律 在无通风条件下,独头巷道烟尘的扩散只是在 浓度梯度下的扩散,根据扩散理论可得一维条件下 扩散规律 5Cs 5t Dsa 5 2C s 5x 2 1 式中 Cs烟尘的时均浓度; Dsa烟尘和空气双元系统的分子扩散系数 。 在x 0处和t 0时,就整个横断面上瞬时产 生的烟尘量为Ms,巷道的断面积为A,则初始条件 由下式表示 Csx, 0 [MsΘsıA ] ∆x2 式中 Ms爆破后的产尘量; A巷道的断面; Θs烟尘的密度; ∆xDxrac函数∆函数。 ∫ ∞ -∞∆x d x 1 在任何时刻烟尘的总质量都守恒,故得 ∫ ∞ -∞C sx,t d x∫ ∞ -∞C sx, 0dxMsΘsıA 3 在时间趋于无限时,则烟尘的浓度为零,得边界条 件 Cs ∞,t 0 根据上述初始条件和边界条件,求解式 1, 得到在 时刻t时,烟尘沿巷道x的分布表达式为 Csx,t Ms 4ıAΠDsat e- x2 4Dsat 0≤x 04 烟尘在浓度梯度作用下沿巷道扩散的过程,虽 然有巷道边界的剪切力、 重力等因素的作用,使得烟 尘浓度在整个断面的分布不够均匀。 由于速度为零, 整个断面上的烟尘扩散为分子扩散,浓度相差较小, 同时测定的烟尘为呼吸性粉尘,认为断面测定的浓 度即为其平均扩散浓度。 2 求算爆破作业产尘量的方法 实践证明,若使式4所反映的污染物迁移规律 接近实际情况。必须采用一种有效的测试方法求得 污染物在巷道风流中的分子扩散系数Dsa。 设爆破作业后某一点x0处测定的实际烟尘浓 度为cx0,t1 , cx0,t2 , ⋯cx0,tn , 由式4知,在 21 工业安全与防尘 Industrial Safety and Dust Control 2000年第9期 September 2000 时间t时,爆破作业后烟尘浓度在巷道的分布为 cx,t。对于x0处,理论值为 Cx0, 1 t0 M 4AıΠDsat 1 t0 ıe x2 0 4Dsat 1 t0 ⋯⋯⋯⋯⋯ Cx0,it0 M 4AıΠDsatit0 ıe x2 0 4Dsatit0 5 式中t0表示爆破后在x0处测定烟尘浓度时的时间, 如果理论值式5逼近实际测定值,则得出的分子扩 散系数Dsa就能较好反映实际分子扩散情况。 令测定 时间为t1,t2,⋯,ti,⋯,tn,y1代表实际测定值,y代 表理论值。满足上述要求,即令二者之差 d1y1-y 2 ⋯⋯⋯⋯ dnyn-y 2 之和越小越好。得 ∃dd1d2⋯dn→m in 对上述分子扩散系数Dsa和产尘量M求导,令 C x 2 4D ,L lnM-ln4AΠD6 5 ∃d 5C 2c2 1 t2i 22 yi ti 2 lnti ti -2L2 1 ti 5∃d 5L 2nL-22yi-2C2 1 ti -2lnti 上两式等于零,求出 C -22yiti - 2 lnti ti 2 - 22 1 t2i - → ← 2 1 ti ı 2tin-22 1 ti ı 2lntin 2 1 ti 2 2n L 22yiti 2lntiti 2C2 1 t2i 22 1 ti 7 利用式7求出C和L,将其代入式 6, 即可求出分 子扩散系数Dsa和产尘量Ms。 3 实例 利用上述方法,对大冶矿独头巷道实行本底爆 破防尘作业和无本底爆破作业的测定数据进行了分 析。 如图1为两次爆破后测定示意图,测定位置分别 为33m和10m处,测定数据结果如图2所示。 在计算分子扩散系数和产尘量前,首先讨论样 品数增加时,分子扩散系数和产尘量的变化情况。 二 者关系如图3所示。 从图3可看出,测定样品数增加 35个每分钟为一个测定值以上时,分子扩散系数 和产尘量发生很大变化,数据结果出现陡升,发生不 稳定现象。可以认为利用40m in前测定数据,计算 分子扩散系数和产尘量是稳定的,而且符合实际情 况。 图1 第1、 第2次爆破后测定示意 图2 第1、 第2次爆破作业后粉尘浓度测定结果 图3 样品数同计算结果关系 31 工业环境保护 气体放电非平衡等离子体化学 脱硫脱硝理论基础研究 白希尧 张芝涛 白敏 大连海事大学环境工程研究所 116026 摘 要 研究了烟气电离放电脱硫脱硝的非平衡等离子体化学反应过程,采用介质阻挡强电离放电方 法产生高电子浓度 1015cm 3 , 平均能量大的电子 10 eV , 以及大量O、O 、 OH、HO2等活性粒子,有效 地解决了气体放电非平衡等离子体化学法脱硫脱硝所需要的活化能的难题,铵盐回收率达到88以上。 关键词 电场强度 气体电离强度 电子能量 脱硫脱硝 Basic research to the chem ical reaction process of the nonequilibrium plasma of removal of SO2and NOxwith ion ization discharge BaiXiyao Zhang Zhitao BaiM indi Environm ental Eng ineering R esearch Institute D alian M aritim e U niversity, 116026 Abstract The chem ical reaction process of the nonequilibrium plasma of removal of SO2and NOxw ith ionization discharge are studied.The stronger ionization discharge w ith the dielectric resistant is applied to produce high concentration 1015cm 3and average energy electrons 10 eVand activated particles such as O、O 、 OH、HO2, so the difficult problem of activated energywhich is needed for the removal of SO2and NOx w ith gas discharge is solved. The recovery efficiency of ammonia slats is up to about 88. Keywords electric field intensity strength of gas ionization electron energy removal of SO2and NOx 1 前言 早在80年代中期,就有不少学者从事窄脉冲高 电压电晕放电脱硫脱硝研究,报道了SO2、NOx脱除 率和回收铵盐的化学成分,没有涉及到铵盐回收率 的报道[1 ～3]。1994 年日本电子技术综合研究所恩田 和夫指出在窄脉冲高电压电晕放电脱硫脱硝实验 时,连续运行 2h 后,在电极上看到少量树枝状的白 色附着物及其回收铵盐成分的报道,也没有涉及铵 盐回收率的问题[1]。铵盐回收率成为非平衡等离子 体化学脱硫脱硝方法的重要研究课题。 早在1995年 日本东京大学定方正毅教授指出窄脉冲高电压电 晕放电脱硫过程是热化学反应,反应产物是 根据测定数据,计算得出在未采取措施的第一 次爆破作业时粉尘平均扩散系数Dsa 0. 89m 2 s, 未采取措施的平均产生的呼吸性尘量为0. 32 kg。 在采取措施的第二次爆破作业后,分子扩散系数和 产尘量分别为0. 05m 2 s和0. 056 kg,由于第二次 测定时,尘源向两个方向扩散,根据强度迭加原理, 总产尘量应为0. 1124kg。根据对实际产生的呼吸 性尘量分析,上述结果符合实际。 5 结论 通过扩散理论,利用最佳拟合的方法,提出了爆 破作业后产尘量的计算方法,根据实际测定数据结 果验证,该法准确。 上述方法解决了由于爆破地点和 测定位置的变化,而难以衡量防尘效果的难题,为评 价防尘工作提供了新的途径。 参考文献 1 夏震寰.现代水力学.北京高等教育出版社, 1992 2 王英敏.矿井空气动力学与矿井通风系统.北京冶金工 业出版社, 1994 6 作者简介程五一,男, 1963年生,博士,高级工程师 。 收稿日期 2000- 05- 23 41 工业安全与防尘 Industrial Safety and Dust Control 2000年第9期 September 2000