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Self-sustaining smoldering as a novel disposal approach for food waste with high moisture content
(2021)
This work aims to explore the self-sustaining smoldering treatment (SSST) for the destruction of food waste. The food waste used in this work mainly consists of cereal, vegetable, and meat. To examine the processing procedures and parameters, three experimental groups (raw food waste, food-waste paste and food-waste paste blended with anthracite) and five variables (moisture content, sand size, sand-to-food waste ratio, air flow and food waste-to-coal ratio) were extensively investigated. Results show that raw food waste with 40% moisture content can be disposed by SSST with the mass destruction ratio over 90%. However, the robustness of SSST for raw food waste is constrained by the heterogeneous issue due to a variety of components and sizes of food waste. This issue is addressed through stir pre-processing of raw food waste as food-waste paste. The robustness of SSST for food waste is significantly further enhanced only if a slight mass fraction of anthracite (<20% of raw food waste) is supplemented. This provides an alternative solution for employing SSST for raw food waste with very high moisture content.
Hydrogen leakage of vehicles in the tunnel is a great threat to the safety operation of the tunnel and longitudinal ventilation strategies have always been utilized to control the fire and smoke movement of rail transit, electric and fossil-fueled vehicles in the engineering field. It is in doubt whether the longitudinal ventilation strategy could still help to reduce the jet fire hazard of transportation with H2 power in the tunnel, considering the rapid development of the hydrogen energy. In present work, a numerical research on effects of longitudinal ventilation strategies on hydrogen jet flames in the tunnel is conducted. The results illustrate that longitudinal ventilation could affect the flame characteristics of jet flames greatly in the tunnel. The critical ventilation velocity increases firstly with the increase of hydrogen leakage rates and then changes little after a critical value. The predicted theoretical model of pool fires could well predict the critical ventilation velocity for hydrogen jet fires. With the increase of longitudinal ventilation velocity, maximum ceiling temperatures are decreased greatly. According to the heat releases, jet speeds and ventilation velocities, three kinds of flame bending characteristics of hydrogen jet fire could be observed due to different effects of the inertial force. At last, the stable thermal stratification could also be destroyed by large ventilation velocities but the corresponding ventilation velocity is far larger than the critical ventilation one. With the increase of longitudinal ventilation velocities, the height of thermal layer is reduced firstly and then maintained at a constant value.
A series of experiments were conducted in a 10L closed and vented tube with L/D = 10.0, and effects of initial fuel volume concentration, inert gas dilutions (diluted by N2 and CO2), inert gas–water mist twin fluid medium dilutions (diluted by N2-H2O twin fluid medium, CO2-H2O twin fluid medium) and end boundary conditions on overpressure transients of hydrocarbon fuel–air mixtures explosion were revealed. Results show that the overpressure-time profiles consistent with the dynamic evolution law of ‘approximately zero-1st overpressure rising stage-2nd overpressure rising stage-descending stage’, and ‘rate of overpressure rise-time’ curves exhibit the characteristics of multi-stages and multi-peaks, such as (dp/dt)(1,max), (dp/dt)(1,min), (dp/dt)(2,max) and (dp/dt)(2,min). Specifically, as the fuel volume concentration increased, both the maximum overpressures (pmax), and the maximum rates of overpressure rise ((dp/dt)(1,max) and (dp/dt)(2,max)) show a variation trend of increasing firstly and then decreasing, while the corresponding times (tmax, θ(1,max) , θ(2,max)) show a total different variation trend. Moreover, when YCH is lower than 1.88%, the value of (dp/dt)(1,max) is greater than (dp/dt)(2,max), while the value of (dp/dt)(1,max) was less than (dp/dt)(2,max), and when YCH was higher than 1.88%. The addition of N2 and CO2 can obviously inhibit the explosion intensity of hydrocarbon fuel, and the inhibition effect of CO2 is better than that of N2. Due to the synergy inhibition effect of the inert gas and ultrafine water mist, all the values of pmax, (dp/dt)(1,max) and (dp/dt)(2,max) diluted by inert gas-ultrafine water mist twin fluid medium were smaller than those diluted by sole inert gases. In addition, there are significant differences in the overpressure-time and the rate of overpressure rise-time profiles between closed and end venting explosions. The values of maximum overpressure and the rates of overpressure rise of the closed explosion were higher than those of the venting explosion, but the minimum rate of overpressure rise is a smaller one.
Safety concerns on cable tray fires in urban utility tunnels, which may further trigger huge casualties, ceiling structure damages, power failures and other domino effects, attract increasing attention in recent years. Determining the maximum excess ceiling gas temperature (MECT) induced by cable tray fires in urban utility tunnels is crucial to evaluate the fire risks. A series of one-layer horizontal cable tray fire experiments to explore the MECT were carried out in a large-scale utility tunnel without mechanical ventilations. The number of cables on the tray was varied from 8 to 18 in the experiments. The experimental results showed that the cable tray fire burning could be divided into three distinct stages, including ignition, self-sustaining and decaying stages. In the self-sustaining combustion stage, the cable tray was found to burn relatively steady. The mean MECT was also investigated since it represents one of the main characteristics of the cable tray fire. By redefining two parameters (the heat release rate and the effective ceiling height) in three classical MECT models proposed originally based on pool-fire, these three models could be extended to be able to predict the mean MECT generated from the cable tray fire (solid combustible) within 20% deviations. Consequently, two novel models were respectively proposed to predict the mean MECT at the self-sustaining burning period and the instantaneous MECT of one-layer horizontal cable tray fire in utility tunnel, which would be useful in the field of fire protection engineering.
Voraussetzung zur Aufklärung von Fugenbewegungen in hochbeanspruchten Verkehrsflächen aus Beton ist ein neues, innovatives und sensitives Sensorsystem, welches unter den Bedingungen der Autobahnpraxis schnell und sicher in entsprechend beanspruchte Bereiche installiert werden kann und in der Lage ist, stabile und hochaufgelöste Bewegungen in mehrere Raumrichtungen zu erfassen. Das durch die BAM neu entwickelte Sensorsystem ist geeignet, um direkt in die Betonfahrbahndecke integriert zu werden und sowohl über saisonale Messbereiche als auch in hoher Auflösung entsprechende Messwerte online zu erfassen und bereit zu stellen. Das für diesen Zweck entwickelte innovative Sensorsystem kann direkt in die Rollspur auf beiden Seiten der Fuge eingebaut werden und ist dafür ausgelegt, Lkw-Überfahrungen zu widerstehen. Es ist schnell und präzise genug, um die realen Bewegungen in allen drei Raumachsen in Echtzeit erfassen zu können. Dieser Forschungsbericht beschreibt das Funktions- und Wirkschema des Sensorsystems und seine Validierung im Labor- und Feldmaßstab. Dabei wird insbesondere auch die praxisgerechte Einbau- und Nutzungsmethodik vorgestellt. Auflösungsvermögen, Robustheit und Nutzerfreundlichkeit werden am Beispiel einer Konzeptstudie auf dem Testgelände DuraBASt erprobt. Es werden grundlegende Hinweise auf den dringlichen Bedarf einer gebrauchsgerechten Beschreibung des realen Verhaltens des Bauwerks Betonstraße identifiziert.
Die mit dem Sensorsystem gewonnenen Daten können eine Grundlage für die Konzeption einer performance-basierten Bewertung von Fugenfüllsystemen in Betondecken von Bundesautobahnen bieten. Sie sind geeignet, die Funktionsmechanismen der verschiedenen Betonfahrbahnkonstruktionen besser zu verstehen und zielgerichtet konstruktive und materialtechnische Optimierungen und Fortentwicklungen von Fugenkonstruktionen und Fugenfüllsystemen in gebrauchsbezogener Weise zu entwickeln. Durch weitere Datenerhebung, -fusion und -analyse können Instandsetzungsintervalle und Lebensdauerzyklen besser abgeschätzt und geplant werden.
Hersteller von Geräten für den bestimmungsgemäßen Gebrauch in explosionsfähigen Bereichen müssen, wenn sie unter die Richtlinie 2014/34/EU fallen, für das Inverkehrbringen in EU-Mitgliedsstaaten eine Konformitätsbewertung durchführen. Dazu gehört eine Zündgefahrenbewertung, bei der auch nichtelektrische Zündquellen betrachtet werden müssen, zu denen die mechanischen Schlagvorgänge gehören.
Bei dieser Zündquellenart kommt es infolge eines Schlages und/oder Reibens eines Bauteils auf ein anderes zu einer Energieumwandlung. Dadurch kommt es zu einer Temperaturerhöhung an der Kontaktstelle sowie unter Umständen zu einem Abtrennvorgang kleiner Partikel erhöhter Temperatur. Sowohl die heißen Reibflächen als auch die abgetrennten Partikel stellen potentielle Zündquellen explosionsfähiger Atmosphären dar.
Edelstahl ist für Geräte für die Verwendung zum bestimmungsgemäßen Gebrauch im explosionsgefährdeten Bereich insbesondere in der Chemie ein wichtiger Konstruktionswerkstoff.
Die Ergebnisse des Forschungsprojektes "Entwicklung normativer Anforderungen an explosionsgeschützte nichtelektrische Geräte resultierend aus der Zündfähigkeit mechanisch erzeugter Schlagfunken (NAMES)" zeigen, dass Schlagvorgänge mit Edelstählen eine erhebliche Zündgefahr von explosionsfähigen Brenngasgemischen darstellen können. Dabei bestehen jedoch mitunter deutliche Unterschiede zwischen den verschiedenen Brenngasgemischen. Besonders hohe Zündwahrscheinlichkeiten konnten bei Brenngasgemischen mit Brenngasen der IEC-Explosionsgruppe IIC beobachtet werden, die Acetylen bzw. Wasserstoff als Brenngas enthielten. Schläge im Wasserstoff/Luft-Gemisch waren dabei jedoch bedeutend zündwirksamer. In diesem Gasgemisch konnte bei niedrigen maximalen Schlagenergien bis 60 J sogar eine mitunter höhere relative Zündhäufigkeit beobachtet werden als bei Versuchen mit unlegiertem Baustahl.
Der Vortrag stellt die Neufassung der TRGS 510 "Lagerung von Gefahrstoffen in ortsbeweglichen Behältern" vor.
Die TRGS 510 zeichnet sich durch ein gestuftes Maßnahmenkonzept in Abhängigkeit von der Art und Menge der gelagerten Gefahrstoffe aus. Folgende Maßnahmenstufen werden durch die TRGS 510 beschrieben:
1. Kleinmengen -> Allgemeine Maßnahmen
2. Überschreitung der Kleinmengen -> Lagerung im Lager
3. Überschreitung bestimmter Mengen für spezielle Gefahrstoffe -> Spezielle Maßnahmen
4. Verschiedene Gefahrstoffe und Lagerung im Lager erforderlich -> ggf. Getrenntlagerung und Separatlagerung.
Minimum ignition temperature of dust clouds (MITC) was studied experimentally and theoretically in different atmospheres. Three carbonaceous dusts were tested in both air and O2/CO2 atmospheres with CH4 mole fraction from 0 to 2%. Results showed that the ignition risk of the three dusts significantly increases (decrease of MITC by ~100 ℃) with increasing XO2 from 21% to 50%, but significantly decreases replacing N2 in air with CO2. The inhibition effect of CO2 on MITCs could be diminished by increasing XO2 or adding CH4. The addition of small amount of CH4 has different effects on the MITCs of different dust samples, following the opposite order of volatile matter content: anthracite>bituminous coal>starch. Two modified steady-state ignition models, considering the density of mixture gas and dust cloud, XO2 and its diffusivity, were developed to interpret the experimental observations. The analysis revealed that the global heterogeneous ignition model suits well for the hybrid mixtures of anthracite or bituminous coal dusts. In contrast, the proposed global homogeneous ignition model was found to be only valid for the pure starch dust, and the extra CH4 addition could strongly affect the ignition process of starch, particularly in O2/CO2 atmospheres with higher XO2.