泡沫凝胶制备系统设计及应用

构建了泡沫凝胶制备系统,其关键设备包括发泡成胶装置、双液注浆泵和稳流器。确定了泡沫凝胶的制备工艺,利用双液注浆泵将发泡剂加入水中形成混合液后,利用发泡成胶装置发泡,形成的泡沫与加入的胶凝剂混合发生胶凝反应,形成泡沫凝胶,其中双液注浆泵的工作压力为0.4 MPa,流量为100 L/min。泡沫凝胶防灭火试验表明泡沫凝胶能够快速灭火,且能够防止火灾复燃。     

自吸式泡沫发生器发泡机理及其优化设计

矿井火灾严重阻碍着煤炭的安全生产,而三相泡沫是矿井火灾防治的有效手段。现阶段,已有的两相泡沫发生器不适于制备三相泡沫,为了开发适于防灭火用三相泡沫制备的泡沫发生器,需要针对三相泡沫的物理发泡特性进行深入分析,并据此对泡沫发生器的结构进行优化分析。据此,针对三相泡沫特点,以自吸式发泡器为例,分析了三相泡沫及其发泡器的发泡特点及形成原理,并借助Fluent软件模拟研究了不同扩散角度下的混合浆液在发泡器内部的流场、压力和湍流强度分布规律,提出了自吸式泡沫发生器的优化方案。结果表明：(1)自吸式泡沫发生器是利用自然压差将阻燃气体引射至管路内来实现气体与浆液的充分混合,其设计难点在于维持足够的自然压差来打破气泡与颗粒间的水化层作用;(2)当混合浆液流经文丘里管时,速度和湍流强度沿着流动方向均呈先增后减的趋势,并在喉部附近达到极值。管内负压区分布在喉部,且最大负压靠近管道壁面,在喉口附近管壁处开孔来引射阻燃气体更有利于生成三相泡沫。(3)虽然适当增大扩散角可同时提升最大速度和湍流强度,但其提升程度随扩散角度增加而逐渐减弱;此外,最大负压值随扩散角的增加呈现先增后降的趋势;当扩散角度为55°,且开孔...     

降尘泡沫发泡器发泡机理及结构优化研究

为了有效抑制煤矿井下粉尘的危害,特别是对呼吸性粉尘的治理,研制了一种可以实现连续、均匀、高效发泡的泡沫发泡器。介绍了泡沫形成原理和发泡器的发泡机理,应用欧拉-欧拉双流体模型,描述发泡器发泡过程的两相流动,模拟了发泡器内不同射流干扰距离和不同扩散角下速度分布和压力分布。由模拟结果可知:射流干扰距离为35 mm,扩散角为60°时有利于形成高效均匀的泡沫,该泡沫发泡器充分利用井下压力风和压力水,结构简单,安装方便,特别适合于煤矿井下降尘系统。     

布尔台煤矿综掘工作面泡沫除尘的FLUENT模拟与试验

在现有矿用泡沫发泡器基础上,充分利用井下压力风、压力水因素,在发泡器入口处加入文丘里管元件结构,对泡沫发泡器的结构特点与相关设计参数予以优化,实现发泡溶液在文丘里管中的高效紊态融合。为确保发泡器射流紊流扩散效果,以及保障发泡器内部溶液的充分扰动,根据巴舍诺夫实验及相关指导手册数据分析,确定了文丘里管喉腔优化直径。为充分验证泡沫发泡器关键结构参数设计,文中以FLUENT建模模拟软件为基础,对其结构参数予以仿真验证,最终得到其发泡器扩散角为100°,扰流距为25 mm时,发泡效果最优。泡沫除尘技术在工作面应用达到了69.11%,相较于喷雾除尘38.71%,提高了将近1.78倍,由此可见泡沫除尘在工业实践效果上明显优于喷雾除尘。     

比例混合器在煤矿泡沫防灭火制备工艺中的应用

分析了比例混合器在煤矿泡沫防灭火制备工艺中应用的技术优势,并且结合煤矿实际情况,对比例混合器的工作原理和结构做了介绍,对其主要参数进行了计算,对不同类型的比例混合器进行实验分析。结果表明,比例混合器使煤矿泡沫防灭火制备工艺简单,混合液配比效果充分,安全性得到了提高;比例混合器的最佳供水压力在0.8～1.0 MPa之间;不同的比例混合器适用于不同发泡倍数的发泡剂。     

基于FLUENT的泡沫发生器内部流场数值模拟研究

为了对泡沫发生器内部流场进行研究,运用计算流体力学软件FLUENT并基于Mixture方法、湍流标准κ-ε模型及PISO算法,通过对不同气液相入口速度发泡器内部流场的数值模拟,得到了泡沫发生器内部的速度分布、出口气相体积分布。由模拟结果可知:气相入口速度一定,液相入口速度越大,混合腔速度影响范围变化不大,出口气相体积分布均匀程度减弱;液相入口速度一定,气相入口速度变化,混合腔速度分布、出口气相体积分布均匀程度变化不大。在实际发泡时,应根据发泡量的要求,合理调整气液相的入口速度。     

煤矿凝胶化泡沫防灭火技术基础研究

阐述了矿井煤自燃的严重性以及防灭火的迫切性。在现有防灭火技术的基础上,提出了凝胶化泡沫防灭火技术。研究了添加剂的添加量对凝胶泡沫发泡倍数、胶凝时间的影响,并分析凝胶泡沫防灭火技术的构成、生成过程、应用原理等,理论上说明了凝胶泡沫在矿井防灭火方面应用的可行性。     

技术革新成果简介

大兴矿实施的“三相泡沫发泡器增设过滤箱和压力表”项目。三相泡沫发泡器，是“双突”矿井大兴矿引进的新型矿用自动化防灭火注浆机具：其优点能把泥浆转化成泡沫状态自动导入目的区域，降温、包裹浮煤的效果显著。但是，随着应用时间的推移，三相泡沫发泡器堵塞事故多发；堵塞后，与发泡器相连的来自地面的输浆管，管节多处漏浆、跑浆，于既糟蹋巷道环境，又耽搁工作区往浆，月直接经济损失高达2．66万元。     

压注惰泡灭火技术的研究

以惰气为气源,泡沫液通过发生装置产生并包裹惰气的液体泡沫,称为惰气泡沫,借助管路有压输送,压入火区进行灭火。文中介绍了泡沫液的筛选和配方,YZWP—180型惰气发泡装置的工作原理及结构、性能指标。并叙述了模拟火区进行的灭火试验结果。压注惰泡灭火技术已通过鉴定,此项技术填补了我国煤矿灭火技术的空白。     

掘进工作面泡沫发泡器性能研究及应用北大核心

针对目前煤矿作业面降尘困难的问题,提出了泡沫降尘技术,探讨了泡沫形成的机理,并基于该机理设计了泡沫发泡器。通过对该发泡器的性能测试,得到发泡器的启动风压约为0.1 MPa;当风压增加时,最大供液量不断增加,但发泡量以0.5 MPa左右为分界点,先增加,后减少,同时经线性拟合推导出该发泡器最大发泡倍数的风压值。现场实践表明,对比水雾降尘,采用该泡沫降尘技术后,全尘和呼吸性粉尘浓度分别降低了52%和60%,降尘效果显著。     

掘进工作面泡沫发泡器性能研究及应用

针对目前煤矿作业面降尘困难的问题,提出了泡沫降尘技术,探讨了泡沫形成的机理,并基于该机理设计了泡沫发泡器。通过对该发泡器的性能测试,得到发泡器的启动风压约为0.1 MPa;当风压增加时,最大供液量不断增加,但发泡量以0.5 MPa左右为分界点,先增加,后减少,同时经线性拟合推导出该发泡器最大发泡倍数的风压值。现场实践表明,对比水雾降尘,采用该泡沫降尘技术后,全尘和呼吸性粉尘浓度分别降低了52%和60%,降尘效果显著。     

粉煤灰三相泡沫防治煤炭自燃的应用研究

通过对粉煤灰的物相组成及显微结构的分析，提出了发泡剂的选择要求，设计出了相应的三相泡沫发泡器，并对粉煤灰三相泡沫形成的化学机理和物理机理进行分析。已将粉煤灰三相泡沫成功地应用于煤矿自然火灾的防治，效果良好，是一种极具推广应用前景的新型防灭火技术。     

用于综掘机内喷泡沫的水射流吸液装置研究

综掘机内喷管路弯曲细小,泡沫输送过程中阻力较大,传统的定量泵添加装置无法在煤矿井下环境使用,文丘里添加装置阻力损失大,出口压力较小,无法满足泡沫输送的动力需求。因此研究高出口压力水射流吸液装置具有重要意义。借鉴液体射流泵的原理,利用水射流形成的负压添加发泡剂,对水射流发泡剂添加装置不同结构尺寸下的吸液特性进行了研究。通过数值模拟进行结构参数的初步设计,探明其对流场特性及压力损失的影响规律;实验室实验验证模拟结果的可靠性。结果表明,在现场条件下,喷嘴孔径为3 mm,喷嘴出口与喉管入口距离为2.5 mm,喉管直径为5 mm,喉管长度为30 mm时,吸液效果最佳,压力损失最低,装置稳定性最高,能够满足高输送阻力下的发泡剂稳定添加。     

泡沫凝胶防治煤炭自燃的特性与机理

针对现有煤矿防灭火技术存在的不足,提出并研发了泡沫凝胶防灭火技术。阐述了泡沫凝胶防灭火技术的特点,并通过固水特性实验、扩散模拟实验以及封堵漏风实验研究了泡沫凝胶的防灭火特性,研究结果证明泡沫凝胶兼有良好的固水、扩散、覆盖和封堵漏风通道的防灭火优点;建立了采空区浮煤自燃的动力学模型,结合模型分析了泡沫凝胶的大面积扩散覆盖、固水降温、封堵漏风、降低氧气浓度的采空区煤自燃防治机理,并将该技术在煤矿现场进行了实际应用,结果表明该技术能有效地防治采空区煤炭自燃。     

射流式微泡发生器三相流动行为研究

采用了一种射流式微泡发生器并建立了矿物浮选试验系统,根据微泡发生器三相流动特性,提出了基于双流体模型的三相流动力学模型。常温常压条件下基于三相流动力学模型,运用CFD理论和Fluent分析软件对射流式微泡发生器内气-固-液三相流动行为进行数值模拟,分析了射流式微泡发生器内三相流场的压力、速度和三相分布等重要参数。结果表明:喷嘴截面面积不断变小导致压力增大,发生非常剧烈的三相间相互作用,微泡基本在此处生成;静压在微泡发生器轴向端从入口到出口方向逐渐降低,而在喉管内部静压的径向分布比较均匀,非常适合气-固-液三相充分混合。研究方法能够对相关设备的开发提供一定的参考。     

采空区胶体惰气泡沫防灭火装置的研究与应用

针对煤矿采空区常规防灭火技术存在的问题,研究了胶体惰气泡沫防灭火新技术,研究出采空区胶体惰气泡沫防灭火装置,并对其结构参数进行了计算和分析。通过在某煤矿1208工作面采空区的现场应用,结果表明:压注胶体惰气泡沫前采空区CO浓度最高可达30×10-6,压注泡沫后,其浓度急剧下降,经过一段时间后降到0,最终其浓度稳定在4×10-6-8×10-6。     

矿井防灭火新技术——三相泡沫

文章介绍了防治煤炭自燃的一种新技术———三相泡沫的组成、特点、发泡机理、参数试验和现场实际应用效果,为煤矿井下防灭火提供了又一新的技术手段。     

大淑村矿研发灭火新工艺

河北峰峰集团大淑村矿针对该矿自然发火的特点,在防灭火方面积极进行技术攻关,大胆采用黄泥、氮气、水组成的三相泡沫快速灭火法和抑爆新方法,利用通往井下的注浆和注氮气管略,安装搅拌器、发泡器、过滤器,产生三相泡沫,连续注入井下采煤面进行灭火。实践证明,三相泡沫快速灭火法覆盖面积大、停留时间长,而且可以节约大量资金,具有     

一种凝胶泡沫的研制及其封堵阻化特性

针对目前煤矿防灭火材料的不足,通过四因素三水平正交试验研制出一种用于防治煤自燃的新型凝胶泡沫,并采用自行设计的封堵装置和程序升温方法分别对其进行封堵与煤自燃阻化实验。研究结果表明:凝胶泡沫作为一种新型防灭火复合材料,其承压性能相比三相泡沫得到极大提高,且高温下不会分解产生刺激性气体,在对煤炭封堵隔氧和自燃阻化方面展现出优良的防灭火特性。     

液压波动激振机理及其在模拟振动筛中的应用

研究液压波动机理,建立以激波器为激振执行机构的激波器-液压缸激振系统,并将激振原理应用于模拟振动筛,解决现有惯性激振存在的问题。系统的激振原理是通过激波器的强制配流在液压管路中产生周期性的液压冲击波,从而使活塞、活塞杆及其固结的负载不断地振动。将激振原理应用于模拟振动筛,并进行试验,研究了模拟振动筛不同工况、不同参数的振动控制规律。试验结果表明：模拟振动筛的振动频率受激波器激振频率的独立控制,振幅大小可通过溢流阀来调节;振幅一定时,压力随激振频率的提高而增大;压力一定时,振幅随激振频率的增加而减小。