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。     

脉冲电晕放电湿法复合除尘的理论及试验研究

针对脉冲电晕放电湿法复合除尘技术展开理论和试验研究。通过理论研究,探究了复合除尘的工作机理和引发电子崩的4类初始电子来源,分析出了不可控内因对放电过程的影响,获得以下结论:水分子在一定程度上可以代替氮气发生电离,水雾的存在降低了金属表面势垒,有助于发生电晕放电;产生的离子风有助于增大荷电粒子有效驱进速度,并增大荷电粒子的凝聚概率。通过试验研究表明:脉冲电晕放电湿法除尘能够有效提高除尘效率,最大除尘效率可达98.8%;试验存在的最佳喷水压力为0.4 MPa;除尘效率随脉冲电压的增大而增大。     

采煤机机载除尘器抽尘风量对综采工作面风流场的影响

为了解决综采工作面采煤机割煤粉尘易受风流横向扩散而污染人行空间问题,以羊场湾煤矿综放工作面现场实际为研究背景,结合采场空间与开采设备空间配合关系,通过建立CFD数值计算模型,分析了采煤机机载除尘器抽尘风量与采场风流分布影响关系,通过实测论证了机载除尘器对采煤机割煤粉尘治理的有效性,为指导采煤机割煤粉尘治理提供技术支撑。结果表明：随着机载除尘器抽尘风量增加,在采煤机上风侧区域风速呈现逐渐增加趋势,人行侧风流速度总体呈减小趋势;当抽尘风量由92 m³/min逐渐增加到345 m³/min时,人行侧风流速度随抽尘风量增加而逐渐减小,人行侧风流速度由1.2 m/s逐渐减小到0.8 m/s,风速减小了33.3%;现场实测可以发现,机载除尘器处理风量155 m³/min时,人行侧风流速度减小了23.1%以上,人行侧风流速度明显降低,说明机载除尘器可以降低因采煤机阻挡而横向流动的含尘气流扩散程度。     

多场耦合作用下静电除尘器粉尘颗粒运动轨迹模拟

为了描述静电除尘器内流动特性以及粉尘颗粒的捕集过程,建立了气体流场、颗粒动力场与电场相互耦合作用的数学模型,构造了更贴近燃煤发电厂实际生产过程中的Rosin-Rammler粒度分布模型,讨论了多场耦合作用下不同工作电压、含尘气流入口速度对颗粒运动轨迹的影响。数值结果表明:随着工作电压的增高,逃逸粉尘的平均粒径呈现非线性递减的关系,粉尘颗粒向着收尘板方向偏移运动的趋势逐渐变强。此外,随着入口含尘气流速度的增大,出口处逃逸粉尘的平均粒径呈线性递增的关系,颗粒向收尘板电极方向偏移的趋势明显减弱。     

矿井水钠钾离子浓度对喷雾雾化特性影响研究

优化喷雾雾化特性是提高矿井喷雾降尘效率的有效方法。为研究矿井水Na⁺、K⁺离子浓度对其雾化特性的影响，提高矿井粉尘治理效果，采用表面张力测量仪和激光粒度测试系统表征不同矿井水的表面张力和雾化特性，分析矿井水中Na⁺、K⁺离子浓度引起的表面张力差异及其对雾化特性的影响。结果表明：低离子浓度条件下，矿井水表面张力与其Na⁺、K⁺离子浓度呈正相关。在相同喷雾压力下，雾滴粒径与表面张力成正相关，降低矿井水表面张力可提高降尘效率；表面张力减小可延长雾化区分布范围，延长粉尘捕集范围，增加粉尘沉降数量；雾场中各雾滴粒径随表面张力减小而逐渐呈现均一性分布，这有利于提升雾滴对粉尘的润湿能力。研究结果对优化喷雾雾化特性，提高喷雾降尘效率，促进矿井水资源治理具有重要意义。     

荷电水雾振弦栅除尘效率影响因素的试验研究

针对荷电水雾振弦栅除尘效率的影响因素问题,进行了荷电水雾振弦栅除尘效率试验研究。试验通过对过滤风速、电极是否荷电、不同型式的电极、喷雾水量、粉尘粒径等条件的改变,得到了在各个试验条件下的除尘效率与喷雾水量、过滤风量、荷质比之间的关系。通过分析得出：同等工况条件,大多数情况下荷电的水雾比不荷电的水雾的除尘效率要提高0.8～2.7个百分点;在用两种极板分别试验时,不同工况下板状电极要比环状电极的除尘效率高一些;荷电水雾对微细粉尘的去除效率比不荷电的更好,但当粉尘粒径逐渐增加到10 μm时,荷电水雾与不荷电水雾的去除效率基本一致;在板状电极试验中,随着风速增加,荷电水雾与不荷电水雾除尘效率之差也逐渐增大;在环状电极试验中,则相反。      

运行条件对耦合电袋除尘性能影响的试验研究

根据工业中除尘器的运行条件可设计试验系统运行工况,并探究电袋除尘器结构是否能够满足工业应用。模拟工业锅炉半干法脱硫与电袋除尘器污染物处理模式下的颗粒物排放特性,依托耦合电袋除尘器实验平台,通过设计实验参数以改变除尘器入口颗粒物浓度及布袋除尘区过滤风速,探讨入口颗粒物浓度及过滤风速对除尘器除尘性能的影响,确定适合电袋除尘器结构的最佳运行工况。结果显示：随着入口颗粒物浓度的增加,颗粒物排放浓度也会相应增加,当入口颗粒物浓度为162.12 g/m³时,排放浓度超出工业锅炉现行的排放标准;当入口颗粒物浓度小于80 g/m³时,颗粒物排放浓度低于10 mg/m³,符合普通地区的超低排放标准。随着入口颗粒物浓度的增加,总能耗呈上升趋势。保持入口颗粒物浓度、除尘器结构和施加的电压不变,仅改变过滤风速则发现随着过滤风速的增加,除尘器出口颗粒物浓度逐渐增加;当过滤风速≤1.62 m/min时,出口排放总浓度<10 mg/m³;当过滤风速>1.62 m/min时,排放浓度> 10 mg/m^3...     

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。     

无电晕静电除尘技术在CFB锅炉上的应用研究

为了提高大型CFB锅炉飞灰中20～70μm段细颗粒的分离效率,将其返回炉膛继续燃烧以提高锅炉的燃烧效率,通过设计1台小型无电晕静电除尘器,将其连接到旋风分离器出口处,并在1台小型的CFB锅炉上进行试验,对其分离性能进行研究.研究结果表明:静电除尘器分离效率随发射极温度、发射极电压、收尘极电压增加而增加；当发射极温度在850℃、发射极电压为4 000 V、收尘极电压为12 000 V时,静电除尘器分离效率达到95％；当发射极温度大于850℃、发射极电压大于4 000 V、收尘极电压大于8 000 V时,对20 μm以上的细颗粒可以达到100％分离效率,烟气中20～70 μm细颗粒可以被完全捕捉；静电除尘器的压降随烟气流速增加而增加,静电除尘器压降损失小于200 Pa.     

综掘工作面粉尘运移沉降规律及三压带分段注水降尘技术

针对永定庄煤业综掘工作面粉尘治理难的问题,利用欧拉-拉格朗日法,通过数值模拟方法研究Ⅱ1084风巷掘进工作面在生产过程中的粉尘沉降运移规律。根据现场注水实验表明,在注水实验孔1.5 m内,煤层含水量平均增长大于1.5%,因此可设定1.5 m为注水有效湿润半径。通过煤层三压带分段注水和高压喷雾综合降尘措施后,工作面回风侧15 m的总粉尘浓度达到了43.2 mg/m³,呼吸性粉尘浓度达到了8.2 mg/m³。     

碎软煤层干式定向钻孔控尘技术研究

针对目前碎软煤层干式定向钻孔产尘量大、粉尘扩散严重的问题,提出一种钻孔孔口非接触式控尘技术方案,设计并研制出集尘罩样机。对集尘罩与钻杆间隙宽度、密封装置气缝宽度、控尘气幕压力等影响控尘效果的工艺参数进行了试验研究,得到了最佳控尘效果的工艺参数。研究结果表明,当钻杆与集尘罩间隙宽度为2.0 mm、气缝宽度为0.2 mm、排渣气体压力为0.3 MPa、控尘气幕压力为0.5 MPa时,粉尘质量浓度由540 mg/m³降低到15 mg/m³,控尘效率达97.2%。现场应用结果表明,使用集尘罩后控尘效率达到98.3%,取得了较好的控尘效果。     

纵横复合收尘极板电除尘器除尘机理的研究

纵横复合收尘极板电除尘器具有除尘效率高、体积小、电场风速大的优点,但是对其除尘机理缺乏研究。采用流体力学理论和数理方程分析法,研究得出了纵向和横向极板的收尘能力是电场力和气流通过横向极板缝隙产生涡流区造成的,建立并求解产生涡流区的射流数学模型,说明纵横复合收尘极板电除尘器充分利用涡流区的有利影响,其本体结构是合理的。同时推导了荷电粉尘传输的二维数学模型和除尘效率计算式,除尘效率计算结果与实测基本一致,其推理是可靠的。这些研究丰富了电除尘器技术,且有重要的现实意义。     

高深直溜井卸矿口产尘规律及防治技术研究

针对夏甸金矿高深直溜井卸矿口的产尘能力、含尘气流时空演化规律及粒度分布规律进行了分析。卸矿口逸散含尘气流中,10μm粒径以上的粉尘占比为7%,而粒径在10μm以下的粉尘占比93%,呼吸性粉尘占比高。基于现场的通风条件、卸矿口尺寸面积及产尘规律,采用fluent软件进行模拟,对比分析了密闭抽尘前后的含尘气流运动轨迹,提出了密闭抽尘净化的治理措施。治理后高深直溜井卸矿口逸散的总粉尘浓度由420 mg/m3降低至8.7 mg/m3,降尘效率达到了97%以上,有效地解决了高深直溜井卸矿口粉尘逸散污染问题。     

高压喷雾除尘系统在邢东矿综采工作面中的应用

随着机械化水平的不断提高,邢东矿综采工作面的产尘量越来越大,工作场所粉尘浓度居高不下,严重危害了职工的身心健康,矿井安全生产存在重大隐患。通过分析邢东矿综采工作面不同条件下粉尘运动的变化规律和喷雾系统的除尘机理,设计了综采工作面高压喷雾除尘系统。使用该除尘系统后,采煤机割煤时对于整个工作面平均全尘除尘效率达85%以上,呼吸性粉尘除尘效率可达75%以上;移架、放顶时平均全尘除尘效率达88%以上,呼吸性粉尘除尘效率达77%以上;回风巷水幕下风向5m处,其全尘除尘效率达98%,呼吸性粉尘除尘效率达95%。采用高压喷雾除尘系统在邢东矿综采工作面上防治粉尘取得了良好的效果。     

荷电水雾振弦栅除尘技术机理研究

荷电水雾振弦栅除尘是一种对微细粉尘有较高的除尘效率的新型高效除尘技术。水雾经过电晕荷电或感应荷电后，利用振弦栅的声能效果使水雾和粉尘进行碰撞、截留、扩散等，加强了对微细粉尘的收集。在阐述水雾荷电方法和原理的基础上，研究分析了水雾捕尘和湿式振弦栅除尘技术的机理，总结出影响振弦栅除尘效率的主要因素有振弦栅的材料、振动频率、过流风速及层数等，为工业应用奠定了基础。     

综掘工作面不同截割方式下的最佳风场调控规则

针对目前综掘工作面局部通风方式下,出风口风流状态不能根据实际通风需求进行动态变化,造成巷道内粉尘与瓦斯聚集严重问题,通过最佳风场调控规则分析,以求有效降低粉尘质量浓度和瓦斯体积分数。采用正交试验及流场模拟实验方法分析不同截割方式下风流参数变化对风速、瓦斯及粉尘场分布影响规律,获取大量样本数据,建立风场调控参数与风速、瓦斯及粉尘质量浓度关联关系的初始化决策信息系统,并对其进行K-means算法离散化合并规约处理,建立离散化决策信息系统。基于粒计算和Matlab软件编写了风场调控规则获取的智能算法和参数化程序。利用风场调控规则获取方法和参数化程序分析并建立了陕西神木柠条塔矿S1212胶运巷道综掘工作面的最佳风场调控规则,并利用自主研制的风流调控装置进行了井下测试验证。结果表明:经使用最佳风场调控规则后,巷道内风速在0.25～4.00 m/s及死角区域瓦斯体积分数低于1%的前提下,出风口距掘进工作面最近距离5 m时,回风侧粉尘质量浓度最高降低43%,司机处粉尘质量浓度最高降低38%;出风口距掘进工作面最远距离10 m时,回风侧粉尘质量浓度最高降低15%,司机处粉尘质量浓度最高降低37%。     

牛驼镇凸起区干热岩地热资源赋存分布特征及开发利用前景

综合分析研究牛驼镇凸起区大地热流值的分布、莫霍面深度、重磁特征和相关测温资料后,发现牛驼镇凸起区赋存的干热岩地热资源具有开发利用的价值。另外,对以往钻孔测温资料的整理研究发现,牛驼镇凸起区新生界地温梯度值介于3～13 ℃/hm,地温异常区面积达617.86 km²,利用经验公式T（z）＝T₀＋q₀Z/K－AZ²/2K,预测在-4 000 m水平地温最高可达200 ℃,在此基础上,采用体积法资源量估算公式Q=ρ×C_ρ×V×（T-T₀）,按30％的估算系数计算,标高在-3 500～-4 000 m可预获干热岩地热资源量（热能）0.99×10¹⁹ J,折合标准煤3.39亿t。并对牛驼镇凸起区干热岩资源的开发利用前景进行了评价和建议。     

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。     

综采工作面喷雾降尘系统无线一体化技术应用

针对传统的喷雾降尘系统故障率极高、喷雾效果一般的问题,开发了一套无线一体化综采工作面喷雾降尘系统,对其系统组成、原理及特点进行了介绍,在阳煤二矿进行了粉尘浓度测试的工业试验。现场工业试验表明:无线一体化喷雾降尘系统应用后,工作面采样点的总尘及呼吸性粉尘浓度均出现明显降低,工作面采样点的粉尘平均全尘浓度从586.0 mg/m³降低至87.2 mg/m³,平均呼吸性粉尘浓度从277.6 mg/m³降低至34.3 mg/m³,平均全尘降尘率和平均呼吸性粉尘降尘率为85.2%、87.7%。