旋转喷雾降尘装置在掘进机上的应用研究

为更好地治理煤矿井下掘进工作面的粉尘危害,改善作业环境,基于掘进工作面的产尘机理、喷雾降尘机理和隔尘降尘思路,设计了一种新型旋转喷雾降尘装置,并对其在掘进机上的机载应用进行了研究。旋转喷雾降尘装置从掘进面的产尘源点进行捕尘、控尘以及二次负压降尘,达到有效隔尘降尘的目的,降尘效果比原有喷雾系统明显。     

寿阳新元煤矿采煤面除尘技术研究

为了治理采煤工作面高浓度粉尘问题，对寿阳新元煤矿采煤面产尘特点进行了分析，认为主要产尘地点为采煤机滚筒割煤、滚筒下方底板处以及相邻两液压支架架间，利用高压喷雾治理采煤机滚筒产尘，利用负压二次雾化降尘装置治理液压支架架间落尘。在采煤机下风测10 m处，对全尘的降尘率为93.7%,呼尘的降尘率为93.8%;在回风巷水幕帘后方3 m处，对全尘的降尘率为95.1%,呼尘的降尘率为95.1%.     

S100掘进机机载除尘系统研制成功

针对当前普遍采用的内外喷雾雾化效果较差和抽尘净化设备体积大的缺陷 ,兖州矿业 (集团 )公司鲍店煤矿和山东科技大学研制出了利用Ｓ1 0 0掘进机自身压力源作动力的机载除尘系统 ,既有良好除尘效果又适应现场作业条件。通过对掘进机截割过程中的产尘机理及各种除尘器控尘和降尘机理的分析 ,确定先采用高压外喷雾对产尘点进行控尘 ,再对含尘空气进行负压吸尘 ,通过净化处理最终消除空气中的含尘量。此外 ,通过分析Ｓ1 0 0掘进机液压系统发现 ,利用备用压力源作动力 ,由液压马达驱动高压喷雾泵和抽尘风机 ,可减小除尘系统的体积和重量。除尘器…     

掘进机外气动涡旋雾幕控尘装置的研制与实验

为有效控制由掘进机截割头旋转破碎引发的粉尘污染,基于高压喷雾在涡旋气体射流场中的运动规律及二次雾化破碎特性,研制了一种可以阻隔工作区域高质量浓度粉尘迁移扩散的新型掘进机外气动涡旋雾幕控尘装置。绘制了包含掘进系统的气动涡旋雾幕控尘装置的比例模型,并通过利用CFD数值模拟软件获得该型设备外部风流场迁移规律和液滴粒子运动规律,以模拟结果为理论基础建立实验平台,并对设备的雾化性能及控尘性能进行了实验测定。模拟结果表明:在环状风筒前端形成了完整旋转风幕,外环高压喷雾受内环高速旋转风流冲击,加剧了液滴的破碎、迁移扩散与捕尘性能。雾化性能实验结果表明:该型设备雾化性能主要由气体射流与高压喷雾的相间速度差决定,喷雾夹角为45°～75°,相间速度差较大,气相射流风速对雾化性能影响占主导地位;喷雾夹角大于75°时,相间干涉减小,喷雾压力占主导地位;随着沿流向方向的距离增大,风速快速衰减,液滴运动趋于稳定。控尘性能实验研究结果表明:当喷雾压力、喷雾夹角不变的情况下,单独提高引射射流风速时,涡旋雾幕前方粉尘捕集较差,全尘和呼尘平均捕集率分别为21.21%和26.24%;而雾幕后方,不同风速下的全尘捕集率分别为84.98%,87.88%和90.70%,呼吸性粉尘捕集率为83.89%,87.87%和88.71%,照比传统高压喷雾表现出更好的控尘性能。     

大采高综采面液压支架喷雾降尘方法改进与应用

针对大采高综采工作面粉尘污染严重的问题,基于相位多普勒激光干涉仪PDI200MD的雾化特性试验,分别测定6种喷雾降尘常用喷嘴在8 MPa喷雾压力下的宏观雾化特性,以及1.2 m/s扰动风流下的雾滴粒径分布,并根据试验结果设计了文丘里负压喷雾器以及液压支架喷雾降尘方法,最后通过现场粉尘浓度测定考察其应用效果。结果表明:孔径为2.2 mm的含X形导流芯混合式广角实心圆锥形喷嘴的雾化特性最佳,其在8 MPa喷射压力下,雾化角为73.5°,有效射程为5.3 m,流量为7.05 L/min;在1.2 m/s扰动风流影响下,特征粒径D_(0.5)、Sauter平均粒径D_(32)以及Herdan平均粒径D_(43)分别为38.541、33.951、41.162μm,雾滴轴向速度为26.415~57.468 m/s。液压支架喷雾降尘方法应用后,工作面采样点的总尘及呼尘浓度较传统喷雾降尘方法均出现明显降低,其平均总尘降尘率为86.4%,平均呼尘降尘率为82.5%。     

煤矿综采工作面活性磁化水喷雾降尘技术体系与应用

为高效防治煤矿井下综采工作面粉尘,针对现有水喷雾湿润凝并粉尘性能差、不能有效覆盖主要产尘源的问题,基于所研制的强湿润性活性磁化水与新型喷雾装备,提出了综采工作面活性磁化水雾化封闭尘源降尘技术体系,构建了主要由活性剂定量添加系统、磁化装置、水动力湿式除尘器、负压卷吸除尘器等组成的综采工作面高效降尘工艺系统。论述了活性磁化水降尘技术体系的内涵及技术特点,同时从活性添加剂及其定量供给系统、高效磁化装置等方面研究了强湿润活性磁化水的高效制备技术,研发了能与磁化协同作用高效改善溶液湿润性能的新型活性添加剂,结果表明所制备的活性剂溶液在质量分数为0.03%时,以4 m/s的速度穿过磁场强度为300～350 mT的脉动与螺旋扰流耦合磁场,产生的活性磁化水具有良好的湿润性能,与质量分数为0.03%的活性剂溶液相比,粉尘沉降时间减少了44.26%,降至34.5 s;此外,针对综采工作面采煤机、移架及转载点3个主要产尘源,研究了新型喷雾装备雾化降尘技术,分别形成了水动力除尘器与内外喷雾装置联动降尘方法、负压卷吸喷雾降尘方法、防尘罩与负压卷吸喷雾联动降尘方法,并对其技术原理、应用工艺等进行了阐述。通过在平煤...     

台头前湾煤矿2S202-1综采面防尘技术研究

为治理高浓度粉尘,将综采面粉尘防治技术分为减尘和降尘两部分进行了分析,对2种思路应用中的优点及可能存在的问题进行了阐述。结合综采工作面实际提出了以高压喷雾为基础的负压二次降尘技术治理采煤机滚筒割煤产尘和支架移架产尘,并以全断面水幕帘作为辅助净化手段。应用效果表明,在采煤机司机处降尘效率达到了85%,在回风巷水幕帘后方3 m处降尘效率接近90%。     

慈林山矿15206运输巷综掘工作面粉尘治理分析

为解决煤矿综掘工作面粉尘危害严重问题,分析了综掘工作面产尘特征,提出采用封闭式除尘技术治理粉尘。综掘工作面主要产尘源可分为掘进机截割产尘、作业工序产尘、振动产尘、压入式通风带入粉尘,掘进机截割产尘量占掘进面总量的85%。通过湿式振弦除尘风机吸入粉尘净化空气、附壁风筒形成旋转风幕控制粉尘扩散,在掘进机司机处全尘和呼尘降尘率分别达到87%和85%,在附壁风筒后方降尘率达到了90%。     

基于数值模拟的喷雾装置粉尘抑制研究

为有效解决矿井综采工作面高浓度煤尘污染问题,以机械风助式负压增吸含尘风流原理为基础,并结合喷雾降尘研究了一种新型风助式喷雾装置。基于上湾煤矿22104综采工作面实际情况,使用风助式喷雾装置进行数值模拟,结果显示：在喷雾压力6 MPa、出风量90 L/min时,所形成雾场效果较好,其降尘效率随风量及喷雾压力增大而上升。最后在上湾煤矿22104综采工作面现场应用风助式喷雾装置,分别对开启喷雾装置前后测点处进行粉尘浓度监测,采煤机司机处全尘、呼吸性粉尘浓度下降至104.2 mg/m³、68.3 mg/m³,降尘效率达到了88.31%、83.45%,有效抑制了工作面高浓度煤尘污染。     

司马煤业有限公司掘进机外喷雾喷嘴雾化特性及降尘性能研究

为掌握山西潞安司马煤矿综掘工作面掘进机外喷雾喷嘴的雾化及降尘性能,利用自行设计搭建的喷雾性能测试平台,对当前掘进机外喷雾喷嘴在不同工况下的雾化特性及降尘效率进行试验研究.研究结果表明:喷嘴的水流量随着供水压力的增大而增大,且不同压力范围内水流量变化幅度不同;喷嘴的雾化角及射程随着供水压力的增大表现出逐渐增大的趋势,喷嘴雾化角变化幅度较小,射程变化较大;随着供水压力的增加,雾滴粒径逐渐减小,雾滴粒径大小约在100μm;同时,喷嘴降尘效率随供水压力增加表现出逐渐增大的规律.综合考虑各种因素,得到该喷嘴的最适供水压力为1.5 MPa,此时喷嘴降尘的全尘效率为73.34％,呼尘效率为52.82％.     

煤矿井下高压喷雾雾化特性及其降尘效果实验研究

为分析煤矿井下高压喷雾雾化特性及其降尘效果,采用自行设计的喷雾降尘实验系统,对井下常用的螺旋型压力喷嘴在不同压力下的雾化特性及其降尘效果进行了系统的实验研究。结果表明：① 随着喷雾压力的提高,喷嘴流量不断增加,而雾化锥角不断减小。② 喷雾所形成的雾粒的粒径随着喷雾压力的增加而减小,但当压力增大至8 MPa时,继续增加压力,减小幅度有所减缓。③ 随着喷雾压力的增加,全尘和呼吸性粉尘降尘效率均不断增加。当喷雾压力增加至8 MPa后,若继续提高喷雾压力,降尘效率提高不明显。④ 依靠增加喷雾压力来提高降尘效率（特别针对呼吸性粉尘）具有一定的局限性,对于实验所选用的喷嘴喷雾压力选用8 MPa较为合理。⑤ 喷雾所产生的雾粒,对于跟雾粒平均粒径接近的粉尘颗粒降尘效果最好;对于粒径小于雾粒平均粒径的粉尘颗粒,降尘效率随着粉尘粒径的减小而减小;而对于大于雾粒平均粒径的粉尘颗粒,降尘效率随着粉尘粒径的增加而略有下降。     

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。     

综放工作面采煤机喷雾控尘技术研究与应用

以羊场湾煤矿150201综放工作面为工程背景,通过对采煤机喷雾控尘风流场变化分析,建立了喷雾控尘数学模型,计算得出控尘喷雾角度及喷嘴数量,并结合采煤机结构,设计了适应该类条件的扇形雾幕控尘装置,实现了采煤机滚筒割煤扇形雾幕控尘,可有效解决割煤粉尘扩散污染问题;通过实验室测试及现场应用表明:扇形雾幕控尘装置在喷雾压力6～...     

超生雾化降尘研究及应用

为解决某矿破碎筛分车间粉尘污染问题,采用喷嘴雾化理论设计喷嘴雾化降尘实验,并根据实验结果在该矿破碎筛分车间应用了超声雾化降尘技术。实验及应用结果表明：超声雾化发生器的液体雾化装置,气体辅助雾化装置和雾束形成器的几何结构影响喷雾的雾化参数与流量特性,液体雾化器与气体辅助雾化装置影响液体初次破碎与雾化,雾束形成器影响雾滴的二次破碎与约束液束形态;超声雾化发生器的气液比与气液压力比存在幂函数关系,幂指数为-1.09;雾滴粒径越小,雾滴的降尘效率越高,当雾滴D50为23 μm时,雾滴的降尘效率在94%以上;在破碎筛分车间振动筛给料皮带和筛上皮带受料点布置超声雾化发生器,超声雾化发生器开启后,车间内粉尘浓度降低至586～10.54 mg/m3,降尘效率在71.38%以上。     

掘进机旋转雾化降尘装置研究

对于掘进机降尘喷嘴压力低,易于堵塞,而高压喷雾降尘技术设备复杂,耗能大的缺点,研究了一套新型旋转喷雾降尘装置,通过旋转雾化和撞击细网雾化2个步骤将水雾化成小液滴,以井下压风为输送介质,将液滴送入空气中捕捉粉尘。     

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。     

高压雾化特性及降尘技术试验研究

通过对不同压力条件下孔径为0.15mm的撞针式高压雾化喷嘴的雾化粒径进行分析,并利用自制的高压雾化降尘试验系统对不同压力条件下的雾化降尘效果进行测试,通过降尘试验结果与雾化效果进行定性、定量分析,指出高压雾化压力与雾化粒径及降尘效果有着正向联系,但雾化压力增加到一定程度,降尘效果增加不再明显,试验研究数据表明该型号高压雾化喷嘴的最佳工作条件应为6MPa。     

诱导气流对转载点雾化特性影响规律的数值模拟与试验

为了分析煤矿转载点诱导气流对喷雾降尘过程中雾化粒度的影响,采用计算流体力学（computational fluid dynamics,CFD）离散相模型的粒子跟踪技术,模拟了不同诱导气流条件下雾滴粒径的分布特性。分析结果表明：在诱导气流的影响下,雾滴颗粒向导料槽出口漂移明显,粒径统计项D[3,2]和D[4,3]随诱导气流风速的增加而减小,减幅分别为17.17%和16.19%;同时,雾化压力的增大,提高了雾滴颗粒发生二次破碎的强度,导致雾化粒度随压力的增大而减小。根据结论,对转载点高压喷雾降尘系统进行了改进,现场喷雾压力由1.5 MPa提高到6.2 MPa,调整雾化场轴向横截面与诱导气流方向之间呈30°夹角,现场实践表明：相对于改进前,转载点全尘浓度和呼吸性粉尘浓度分别降低了88.60%和78.96%。     

抑尘雾炮系统的研制及其在掘进工作面的应用

综掘工作面粉尘浓度大,严重威胁着井下工作人员的职业安全健康和煤矿的安全生产。研制出了一种高效的抑尘雾炮系统,该系统包括聚焦型控源抑尘雾炮、发散型隔断抑尘雾炮和水射流吸液装置。该装置在漳村煤矿480材料巷综掘面进行现场试验,对比分析了未采用任何防尘措施,采用外喷雾降尘措施和采用雾炮除尘系统3种工况条件下粉尘浓度。结果表明,综掘面的粉尘浓度大大降低,整个工作面全尘和呼尘的浓度降低了93．9%和94．4%,较原先喷雾降尘技术降尘效果提高30%以上,解决了综掘面粉尘浓度过高的难题。