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爆炸水雾降除爆破拆除粉尘的研究

刘锋

  城市建筑物拆除爆破所产生的粉尘是爆破拆除有害效应之一,它具有扩散速度快、突发性强、颗粒细小、在室外环境下悬浮时间长、影响范围大等特点,给爆破工点周围的环境造成了严重污染。随着建筑物爆破技术在城市中的普遍应用,爆破工程中造成的粉尘污染公害得到全社会的重视。本文利用炸药爆炸能量驱动水将其抛撒、雾化,形成极小的雾滴,在高速运动中与建筑物爆破粉尘相互作用,达到高效率降尘的目的。本研究设计了爆炸水雾发生器、爆破粉尘卷扬装置以及除尘系统,采用理论分析和试验的方法研究爆炸水雾和爆破粉尘的相关特性,分析了爆炸水雾各因素对爆破粉尘的降除效率的影响。 本论文的主要工作及结论如下: (1)根据实验结果,所选择拆除爆破粉尘材料中,土粉的浸润速度最快为2.81 mm·min-1,砂浆粉次之,砖粉再次之,混凝土最慢为1.41 mm·min-1,故四种粉尘的浸润性分别为:砖粉、混凝土粉和砂浆粉为憎水性粉尘,而土粉为中等强度亲水性粉尘; (2)根据爆破粉尘的特征,确立了模拟粉尘的材料和扬尘方式。测试结果表明:粉尘的浓度随时间和距离变化较明显,高浓度区随着时间的变化向远处运动,且浓度越来越低。 (3)利用测尘仪和激光粒度仪,对模拟粉尘的浓度、粒度的动态分布特性进行了测定,测试结果表明:粒径大于100um的粉尘先沉降,沉降距离为1~2m;10~100um的粉尘沉降较慢,沉降距离在2-3m;粒径在1.83~2.2um范围的微粒几乎不沉降。 (4)利用高速摄影法,对水雾的扩散半径、扩散速度和飘散时间进行了研究,水在爆炸作用下,水的抛撒过程可分为近场阶段、中场阶段和远场阶段。在水雾运动的中场阶段,水从中心装药爆轰获取较高的动能,由连续体裂解成离散质团,并在向外扩散中与空气混合,破裂成更小的液滴,它是液滴破碎的主要阶段。水雾抛撒的三个不同阶段有不同力学特征。 (5)设计了适宜于高速流动速度场测量的DPIV系统,并实现了对粒子场粒径分布的测量;通过对水雾粒径的测试得出:在本试验条件下爆炸水雾粒度范围为0.15~1.05mm,其中大部分集中在0.3mm至0.5mm左右。 (6)利用爆炸水雾装置及粉尘卷扬装置,研究了影响爆炸水雾降尘效率的因素。实验结果表明,爆炸水雾具有较好的降尘效果,爆炸水雾的降尘效率随着距离增加而减小,随着比药量的增加而增加,随长径比的增加先增加后较小,随着相互作用时间的延长而增加。爆炸水雾的降尘效率与粉尘浓度有关,随着粉尘浓度的增大,降尘效率先增大后减小,水的单位体积极限捕尘量为600-700mg。同时,粉尘的类别不同,粉尘的降尘效率也不同。粉尘的吸湿性越大,爆炸水雾的降尘效率越高。 图92表34参110……   
[关键词]:爆破拆除;爆炸水雾;爆破粉尘;DPIV;水雾粒度;降尘
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:安徽理工大学2011年