粉煤热解含尘干馏气两级净化实验研究

为解决粉煤热解过程中的含尘干馏气净化难题,设计了由旋风分离器和颗粒床过滤器组成的高温两级除尘实验装置。基于该装置对旋风分离器和颗粒床过滤器的除尘性能进行了研究,同时探讨了滤料、温度、焦油气等因素对系统除尘性能的影响。结果表明,两级除尘装置中旋风分离器能够完全去除28μm以上的粉尘,颗粒床过滤器能够进一步去除28μm以下的粉尘,整个系统的总除尘效率高达99. 89%。同时,颗粒床过滤器采用半焦作滤料比石英砂具有更高的过滤质量。此外,温度升高会降低旋风分离器和颗粒床过滤器的除尘效率,其对颗粒床过滤器的影响尤为显著。然而,在含焦油气的工况下,部分焦油气会在颗粒床过滤器内部产生冷凝,可以在一定程度上提高颗粒床过滤效率,还可提升焦油品质。     

湿式除尘器优化设计研究

针对湿式除尘器除尘效率低、脱水效率低的问题,以KCS-180D矿用湿式除尘器为例,研究了湿式除尘器的过滤单元分布位置对除尘效率的影响,过滤网层数与阻力、粉尘拦截效率的关系,以及脱水器风速与阻力、脱水效率的关系。优化设计了KCS-180D矿用湿式除尘器的喷雾单元、过滤单元、脱水单元,使该除尘器的脱水效率提高到99.3%、总粉尘除尘效率提高到99.1%、呼吸性粉尘除尘效率提高到95.2%。     

基于高精度沉积厚度检测方法的通风除尘管道粉尘沉积规律

为了对有爆炸危险存在的工矿场所的沉积粉尘厚度进行实时在线监测,同时调研发现针对工矿场所的通风除尘管道沉积粉尘厚度检测国内外尚属空白的现状。首先提出了一种高精度的沉积粉尘厚度实时在线检测方法,其核心是将粉尘的沉积质量检测转化为沉积厚度检测,并通过理论研究推导出粉尘沉积质量-粉尘沉积厚度的数学关系式,据此进行信号处理设计完成了该种检测方法。再完成了实验管道选择、粉尘粒径筛选、实验环境条件准备以及由定量发尘器、静电除尘器、压气泵、除尘风硐、风速测定仪、电脑控制台和变频风机等组成的实验系统。基于此实验系统与实验准备,首先实验验证了粉尘沉积质量-粉尘沉积厚度数学关系式的正确性,同时进行了误差实验,验证了该种检测方法的分辨率达到0. 01 mm,精度达到0. 07 mm,证明了该方法对沉积粉尘厚度的检测效果。然后,对除尘管道内粉尘颗粒物的受力情况进行了理论分析和研究,发现随着粉尘颗粒的粒径增大,颗粒所受的重力、拖拽力、Basset力和Saffman力作用逐渐明显。最后,基于此颗粒受力分析理论和实验系统,利用该种检测方法对通风除尘管道内的粉尘在不同风速和不同粒径下的沉积规律进行了研究,表明:随着除尘风速和颗粒粒径的增大,粉尘沉积率呈指数型降低和升高。文末,对管道内粉尘颗粒的沉积行为进行了原因分析,并给出了对现场除尘风速的设计建议。     

新型矿用除尘器的研究

介绍了KCS-250型矿用湿式过滤旋流除尘器的主要结构、性能,论述了该除尘器的技术创新点,性能检验结果表明该除尘器工作阻力1 449 Pa,总粉尘除尘效率99.03%,呼吸性粉尘除尘效率90.06%。现场使用后综掘工作面总粉尘降尘效率达91.27%,采煤工作面回风巷总粉尘降尘效率达到90.74%,呼吸性粉尘的降尘效率达到了88.15%。     

多孔介质湿式除尘器收集细颗粒物性能研究

针对目前湿式除尘器对高浓度细颗粒物除尘效率较低、压力损失较大、喷嘴易堵塞等问题,基于多 孔介质对捕集细颗粒物的增强效应,研制出一种多孔介质湿式除尘器。对该除尘器的工作原理和除尘机理进行 了分析,并对该除尘器的除尘效率、排放浓度和压力损失进行了实验研究。除尘机理分析表明：该除尘器将多孔 介质除尘机理和冲击水浴除尘机理相结合,增大了粉尘与液滴、液膜的接触面积,增强了粉尘与液滴、液膜的碰撞 效果,在惯性碰撞、截留、扩散的共同作用下提高了对细颗粒物的除尘效率。实验研究表明：在除尘器入口粉尘浓 度为2 500 mg/m³、多孔介质厚度为15 mm、液气比为4.69 L/m³、水位高度为0的条件下,当除尘器入口风速小于14 m/s 时,对中位径为 2.509 μm的硅微粉除尘效率高于 99.48%,排放浓度低于 13 mg/m³,压力损失小于 833 Pa。     

对喷流除尘机理分析及数值模拟

针对高湿、高粘附性粉尘粘附性强、易于团聚的特性,应用对喷流技术进行除尘,能够解决其它干法除尘存在的“糊袋”、“板结”等问题。在分析对喷流除尘机理的基础上,应用FLUENT软件模拟了对喷流除尘器中粉尘颗粒的运动、沉积规律。模拟结果表明,对喷流除尘过程中,两股相向运动的含尘气流相互碰撞,使粉尘颗粒在撞击区来回振荡,形成高浓度区,从而增大了颗粒间团聚的机率,强化了粉尘的团聚效应,有助于提高除尘效率。     

煤矿风井排风口除尘装置除尘效率的数值模拟

在某矿风井排风口安装了惯性重力除尘装置,安装该装置后,周围的环境得到大大的改善.运用数值模拟的方法计算该除尘装置的除尘效率.结果表明:该惯性重力除尘器的导风口处,从上至下气流速度逐渐减小,增加最下部导风口的面积,可以增大对小粒径颗粒的捕集量;在该惯性重力除尘器中,颗粒浓度最大的地方是在扩散塔外圆弧面附近,在紧连外圆弧面一侧的导流叶片中,最低的导流叶片出口处,颗粒的浓度很大;随着颗粒粒径的增加,惯性重力除尘器的除尘效率显著增加,对于120μm以下的颗粒,该除尘装置的除尘效率低于50%.     

灰色预测法在袋式除尘器管理中的应用

利用灰色一阶动态预测模型GM（1，1），预测除尘器的排放浓度和除尘效率，确定袋式除尘器的布袋更换时间，有效预防粉尘的超标排放。     

低阻文丘里振弦栅除尘系统内流场模拟研究

为探究除尘系统流场分布情况以及粉尘与液滴颗粒对除尘系统性能的影响，运用Fluent模拟研究气态单相流、气固两相流和气固液三相流的流场分布情况，分析除尘器在不同工况条件下压力与流场分布规律以及颗粒的运动情况。结果表明：除尘系统流场主要受除尘器结构的影响，受粉尘颗粒的影响较小；液滴颗粒的存在会提高系统的除尘效率；加入液滴颗粒后，粉尘运动凌乱度增强，与液滴碰撞作用加强，促进了细微粉尘的凝聚，但同时会影响除尘器流场稳定性，增加除尘系统阻力损失。     

脉冲与直流供电下旋风静电除尘器的性能对比研究

研究了供电方式对旋风静电除尘器除尘性能影响，在同一入口风速、工作电压、入口粉尘浓度下，测试了脉冲供电与直流供电方式下旋风静电除尘器的总除尘效率及分级除尘效率。实验结果表明：脉冲供电有效地提高了旋风静电除尘器的除尘效率，特别是对于粒径小于2μm的粉尘，旋风脉冲静电除尘器的分级除尘效率比旋风静电除尘器的提高20％以上。     

生物反应器处理煤矿瓦斯气体工艺填料的选择

为给生物技术处理煤矿瓦斯气体的反应器选择一种合适的填料,以净化处于略大于瓦斯爆炸范围的甲烷含量为0~20 %的甲烷与空气的混合气体为研究对象,采用实验室规模的生物膜填料塔,对陶粒滤料、蛭石以及生物挂膜陶粒3种填料的挂膜性能进行了比较.结果表明：陶粒滤料挂膜效果最差,反应器处理甲烷的能力也最弱,而以蛭石作为填料的反应器的抗冲击能力最差.相对于陶粒滤料以及蛭石而言,挂膜生物陶粒以其适宜的比表面积、粒径以及密度,用其作为填料的反应器能得到较大的处理甲烷能力以及较强的抗冲击能力,较适合作为处理煤矿瓦斯的生物反应器的填料.     

基于测量窗口气鞘多相流分析的粉尘质量浓度测量装置优化

针对煤矿粉尘质量浓度传感器测量窗口易受粉尘污染的问题,借鉴空气幕的隔尘机理,提出在光学测量窗口处增加气鞘的结构来提高粉尘质量浓度测量装置的精度。利用Fluent软件对粉尘采集通道和测量口处进行气固两相流仿真,获得管壁和测量口处粉尘质量浓度的速度云图、压力云图和粒子运动轨迹图,据此优化传感器结构。仿真及实验表明,改进后的测量口处5μm以下粒径的气流速度提高到1.8 m/s以上,使气流高速通过测量通道,有效降低了5μm以下粒径的粉尘沉积,保证了测量的准确性和时效性。     

循环流化床锅炉床压降对其燃烧效率的影响

基于循环流化床锅炉流态优化,研究了改变床压降运行对其燃烧效率的影响。以480 t/h CFB锅炉为对象,实验测量了不同床压降下的飞灰、底渣含碳量变化,并建立一维CFB燃烧模型进行了计算。结果表明,建立的一维燃烧模型可以较好地预测流态优化对锅炉燃烧效率的影响。床压降降低时,炉膛内床存量下降,颗粒停留时间变短;同时,过渡区物料浓度明显下降,使得二次风穿透效果改善。因此,多数情况下呈现飞灰含碳量下降而底渣含碳量上升的趋势。床压降降低时,底渣质量份额增加,固体未完全燃烧损失随床压降呈现非单调变化的趋势。CFB锅炉流态优化过程中,当合理的控制给煤粒度并使得床压降在一定范围内下降时,可使得燃烧效率基本保持不变或略有升高。     

高深直溜井冲击产尘治理技术研究

通过对夏甸金矿高深直溜井卸矿过程中形成的冲击风流和冲击产尘规律进行了分析,提出了适宜于溜井卸矿的卸压措施,将冲击风速降低至10m/s以内,并在卸压的基础上采用高效湿式除尘器抽尘净化措施对冲击产尘进行治理,实践表明,采用卸压除尘治理措施后,溜井出口巷道内总粉尘浓度由600.8mg/m3降至12mg/m3,降尘效率达98%,呼吸性粉尘浓度从166.7mg/m3降至8mg/m3,降尘效率达95.2%,有效的解决了冲击产尘污染问题,为金属矿山溜井返尘提供了参考依据。     

金属矿山爆破微细粉尘云雾除尘机理及试验研究

为降低金属矿山爆破微细粉尘浓度，提出了巷道全断面云雾除尘技术，净化回风流中的粉尘。利用自行设计的雾化实验平台，分析了云雾喷嘴的雾化效果及气压、水压对雾化效果的影响，获得气流量、水流量随气压的变化规律，认为当气压为0.5 MPa，水压为0.2 MPa，水流量为35 L/h，气流量为2.65 m3/h时，云雾雾滴中值粒径D50最小，约6.0 μm。基于云雾喷嘴雾化特性及最佳工况条件，以云雾除尘主机和气水源处置为主体，研发了巷道全断面云雾除尘技术，并在梅山铁矿进行了现场试验。结果表明：爆破落矿后，经云雾除尘装置净化后，回风流中全尘、呼吸尘的降尘效率分别为96.89%、96.04%，表明云雾与粉尘粒径匹配效果好，可有效降低沿风流方向的微细粉尘浓度，提高降尘效率，取得较好经济效益和社会效益。     

液动除尘器的除尘机理及应用研究

对液动湿式除尘器的除尘机理进行理论分析,对其风量、负压、噪声、脱水效率、除尘效率等性能参数进行试验测试,结果表明,液动除尘器最大风量达到180 m3/min,负压达到810 Pa ,噪声约为85dB(A) ,脱水效率达到96 .5 %,除尘效率达到98 .22 %,各项性能参数达到预期目标。现场应用研究表明,液动除尘器具有无极调速、机载安装方便等特点;使用该除尘器后,距掘进工作面5 m处粉尘浓度下降了91 .6 %,取得了良好的降尘效果。     

陶瓷过滤器反向脉冲清洗控制方法的比较

在高温高压条件下清除煤（烟）气中的微细尘粒,有效的方法是使用刚性陶瓷过滤器。而刚性陶瓷过滤器的在线清洗,唯一可行的方法是反向脉冲喷射冷气体。目前使用时间和压降控制法控制反向脉冲喷射冷气体。本从能量消耗角度出发,并从数学上加以严格论证,得到了时间控制法所消耗的推动功最少这一结论,因此建议使用时间控制法控制在线清洗。     

基于煤矿乏风热氧化的填充床内置换热器取热特性

基于煤矿乏风热氧化取热过程,搭建了填充床内置换热器稳态取热实验台,取热率最大相对误差为2.50%,实验研究了床层内取热区两侧及取热区内填充蜂窝陶瓷对换热器取热的影响,结果表明：取热区两侧空间填充的蜂窝陶瓷通过增大床层气体物理流速、辐射换热面积、扰动换热器背风侧流场而强化换热器取热,当气体质量流速0.15 kg/(s·m2),温度从613 K升高到1 113 K时,取热区两侧蜂窝陶瓷的存在使换热器取热率比空床增大了2.20%～14.84%,而当气体质量流速增至0.30 kg/(s·m2),温度同样从613 K升高到1 113 K时,取热区两侧蜂窝陶瓷则使换热器的取热率比空床增大了4.92%～10.61%;取热区内填充的蜂窝陶瓷对换热器取热率影响的矛盾两面性决定了取热区内填充的蜂窝陶瓷不会对换热器取热率产生较大影响,也并不总是强化换热器取热,甚至会削弱换热器取热,当气体质量流速为0.15 kg/(s·m2)、温度从613 K升高到1 113 K时,取热区内蜂窝陶瓷的存在使得换热器取热率比空床变化了-1.92%～+4.47%;采用换热器外壁镀银的方法,研究了填充床内置换热器取热过程中传热方式的贡献,结果表明气体质量流速0.15 kg/(s·m2),温度为1 113 K时,换热器取热率中已经有55%的贡献来自辐射,随着温度进一步升高,辐射成为填充床内置换热器取热的主要方式。     

“双碳目标”下陶瓷球替换钢球的应用研究

针对大冶诺兰达转炉渣磨矿过程,研究了陶瓷球替换钢球对磨矿效率、能耗、物耗及分选指标等的影响。实验室实验研究表明,一段二段磨矿过程中,磨矿效率随着陶瓷球替代比例增加而降低;但陶瓷球体积比例控制在40%以内时,对磨矿效率影响较小。而采用全陶瓷球磨矿,给矿量降低到全钢球的80%,可实现与全钢球时等同的磨矿效率。工业实验研究表明,当立磨机中陶瓷球比例14%为38%时,基本不影响磨矿效率、药剂消耗及铜精矿指标,但对磨矿过程中的能耗分别降低为全钢球的89.90%和79.60%,减少了磨矿过程中介质的消耗,研究结果为转炉渣选矿厂生产过程中节能降耗提供了新思路。