[00148098]不同介质中细颗粒物脱除及检测系统

细颗粒广泛存在于动力工程领域工业生产和人们的日常生活中,包括钢铁工业、电力部门在内的工业生产部门是大气中可吸入颗粒物最主要的排放源。本课题基于北京市自然基金《北京市雾霾排放源中亚微米颗粒热泳碰撞机理及应用研究》和博士点基金《窄通道中纳米粒子的热泳规律研究》对北京市大气雾霾排放源中颗粒开展研究,研究了北京市典型排放源的排放特征。本课题对于目前开展尚不多的细颗粒运动学科建设,起到了一定的推动作用;为火电及核电机组的安全发展提供了保障,为节能减排及环境保护提供了支持;提高了工业所产生的亚微米颗粒物的脱除效率;为我国细颗粒脱除设备的自主制造提供了理论基础,并促进了多相流及环境相关学科的不断发展,对建设绿色、低碳、节能、环保型产业具有重要的意义。 （1）建立北京市每天、各个区的颗粒物浓度与天气数据库。主要涉及颗粒物的排放源、颗粒物浓度、气温、风速、风向、露点、湿度等。另外,考虑到城市周边排放源因素,也参考了河北省的颗粒物浓度变化数据,所建立的数据库较为完整,可以反映北京市各个季节的大气真实情况;建立了模拟雾霾排放源中亚微米颗粒热泳碰撞的实验系统。在不同温度梯度和压力梯度下,利用PDA对实验系统内窄矩形通道中的气固两相流进行无干扰测量,得出气固两相流的速度场、浓度场。同时实验中也特别研究了颗粒的团聚、扩散变化以及流场内的湿度等问题; （2）结合北京市颗粒物浓度数据库,开展实验和程序模拟计算研究。建立了细颗粒物在不同介质中运动沉积的湍流、热泳数值计算模型;利用数值模拟软件进行模拟;利用MATLAB、Fortran编制沉积率计算程序;利用气溶胶运动沉积实验台架进行实验,获得完整的计算数据库;并对所获取的实验数据进行分析处理,得出不同介质中细颗粒物的运动沉积规律,得出不同介质中细颗粒物的运动沉积机理;最后根据不同介质中细颗粒物的运动沉积机理,设计并制造出适用于不同介质的细颗粒物脱除、检测和防沉积装置。 该课题拥有已授权的发明专利八项,发明主要围绕颗粒物脱除、颗粒物浓度检测和防止颗粒物沉积三个方面。以上授权专利涉及不同介质,不同种类细颗粒物,均能实现良好的脱除效果。为各类工业系统的设计建造提供了技术应用新思路,也为包括核电安全在内的工业安全保障提供了新方法。授权软件著作权七项,可以实现对不同介质中颗粒物受力的分析,沉积率的计算和预测及对影响细颗粒沉积效率各项影响参数的敏感性分析。对进一步研究动力工程领域不同介质中细颗粒物的沉积规律及有效脱除措施,具有重要理论和应用价值。 本项目已经成功应用于工业实际生产过程中,该不同介质中细颗粒物脱除及检测系统能够有效对管道中的颗粒物进行脱除和检测,并能有效防止设备腐蚀,能够极大地提高核电和其他工业生产的安全性和可靠性,延长设备使用寿命,节约设备使用成本,体现了可持续发展的理念。同时,工业生产过程中,排放大量的污染颗粒物,直径小于2.5μm的细颗粒物会悬浮在空气中,成为雾霾天气的主要影响因素;核电厂发生严重事故时,排放大量放射性污染物,会对环境造成严重的污染,成为人们健康生活的巨大隐患。该项目能够极大地降低污染的程度,为子孙后代留下一片绿水青山。 该项目成果得到广泛认可。其中,《北京市雾霾天气成因及治理措施研究》作品在第四届钱学森城市学金奖“城市环境问题”征集评选活动中获得优秀奖。所搭建的“可视化窄矩形通道气溶胶运动沉积系统”实验台架在2014年4月获得北京发明协会、北京市职工技术协会授予的“第八届北京发明创新大赛铜奖”,同时该系统得到了北京中创四海科技孵化器有限公司的认可,并授予“映山红科技发明专项奖”。