煤矿井下输煤转载点煤尘污染规律的CFD-DEM数值研究

为掌握输煤转载点粉尘污染与风流速度三维分布的关系,以蒙东能源敏东一矿00工作面2号转载点为研究对象,利用CFD-DEM和有限元方法,采用k-ε湍流模型和COMSOL软件,建立了该转载点风流三维分布的数值模型,计算获得了其风流的三维分布规律,结合现场测试数据,分析了该转载点粉尘严重污染的风流影响机理。结果表明:带式输送机牵引风流与两巷道压风风流的混合是风流在转载点涡旋、紊乱现象的动因。得到了5～50μm不同粒径粉尘扩散的三维时空分布,针对性的提出外破坏涡旋、内合理布置、干湿降尘并举的治理方案,并设计湿式降尘方案。     

选煤厂人工手选输送机集控系统设计应用

为了避免选煤厂人工手选输送机大块煤矸石撕裂,损坏下一水平输送机输送带,降低输送机运转期间机头处粉尘浓度,提出在输送机机头安装了一套大块煤矸石自动筛选、机头自动喷雾降尘以及煤流缓冲等联合集控系统。该系统经实践应用表明,取得了显著成效。     

涡流场中粉尘颗粒的沉降与扩散规律研究

为了探究涡流场中粉尘颗粒的运动规律,采用计算流体力学（CFD）离散相模型的粒子跟踪技术,模拟了不同粒度粉尘颗粒在不同作用力影响下的扩散特性。研究结果表明,在湍流脉动性和阻力的共同作用下,粉尘颗粒的运动轨迹呈上下波动状态;粉尘颗粒的粒度决定了颗粒趋近于稳定时的最终速度,但是对最终平衡位置没有影响;涡流场风流风速对粉尘颗粒的运移和扩散有重要的影响,在风力的作用下,粉尘颗粒的扩散范围增加,加大了污染程度。     

选煤厂筛分系统降尘分析以及应对措施

以神东煤炭集团洗选中心煤制油选煤厂为例,从设备观察口、设备、栈桥、厂房的密封,除尘系统的增设,压力式自动雾化系统的使用,带式输送机降尘喷雾的安装四大措施的实施,进行了选煤厂筛分系统的粉尘治理,确保了作业人员的身心健康,同时也在一定程度上实现了环保指标的动态达标。     

选煤厂带式输送机转载点粉尘测试和治理

以黑岱沟选煤厂输煤系统转载点为例,对带式输送机转载点处的粉尘进行了测试,并对产尘原因进行了分析。针对带式输送机输煤系统转载点处的产尘原因,提出了分别以重力沉降、过滤式除尘和湿式除尘的三级除尘系统治理方案。     

综掘工作面压风气幕形成机理与阻尘效果分析

为了确定综掘工作面压风气幕形成机理与阻尘效果,采用数值模拟与现场实测相结合的方法,分析了压风口与工作面不同距离时风流与粉尘流场运移规律,结果表明：压风气幕的形成主要由压风涡流风流场与工作面距离决定,若涡流风流场与工作面距离大于抽风口与工作面距离,可在压风口与抽风口间形成风流方向均指向工作面的压风气幕,压风口与工作面距离越大,涡流风流场与工作面距离越大,越利于形成压风气幕;数值模拟确定了50 mg/m3以上高浓度粉尘扩散距离随压风口与工作面距离变化的数学关系式;现场实测也显示,压风气幕阻尘效果明显,压风口距工作面30 m时,形成的压风气幕使距工作面10 m断面测点的粉尘浓度降至19.2 mg/m3,有效提高了除尘风机抽尘量,降低了现场粉尘浓度。     

转载溜槽结构对粉尘浓度影响因素的研究

为解决带式输送机转运卸料时粉尘浓度较高的问题,以矩形直线型溜槽结构为例,结合粉尘的析出机理与气流特性,分析煤料在转载时的受力情况,得出影响粉尘扩散转载溜槽的结构参数。以转龙湾煤矿选煤厂为背景,采用FLUENT软件及欧拉-拉格朗日法进行气固两相流耦合仿真,得出煤料在不同溜槽结构参数下的运行轨迹。结果表明:当溜槽倾角越大时,引起的诱导风越大;当溜槽的截面面积相同、长宽比不同时,截面宽度与溜槽内气固两相作用面积、作用颗粒数目、颗粒与溜槽表面间的摩擦阻力成正比。     

青龙寺煤矿带式输送机转载点封闭微负压除尘技术研究

为了解决青龙寺煤矿带式输送机转载点粉尘问题,提出了封闭微负压除尘理论。首先对转载点封闭微负压空间模型进行了分析,确定了确保空间内保持微负压状态时排风量与诱导风量和挤占同体积空气量之间的关系;其次对诱导风流的计算开展研究,拟定了诱导风量计算方程,并结合青龙寺煤矿转载点实际数据,开展保持微负压状态时的最小排风量及控尘点保持最低控尘风速时所需排风量计算,经过对比确定了排风量不得小于153 m3/min;最后根据计算结果,现场选取了KCS-180D除尘风机为主要除尘设备的除尘系统,转载点降尘效率达到90%以上,取得了理想效果。     

曹家滩煤矿122109综放工作面综合降尘技术研究与应用

针对榆北曹家滩煤矿大采高综放工作面粉尘污染严重问题,通过开展联合科技攻关,提出综放面尘源分区治理思路并设计了系列新装备。利用对各分区尘源"抑尘、控尘、降尘"措施,实现全工作面环境净化。通过对现场实施"采煤机喷雾+支架封闭控尘装置+放煤口喷雾+转载点喷雾"综合降尘措施考察发现,采用上述技术措施后,正常生产时,工作面呼吸性粉尘浓度降低78%以上,全尘粉尘浓度降低85%以上,极大改善了工作面环境。同时针对运输巷带式输送机运煤过程中的持续产尘问题,设计了局部密闭喷雾抑尘装置、回程输送带清洁装置、巷道断面风流净化及除雾装置以及湿润剂喷洒保湿抑尘装置综合降尘系统。     

压入式掘进巷道风流粉尘运移规律及最佳压风量研究

掌握巷道内风流场局部特征和粉尘运移规律是解决巷道粉尘严重污染问题的理论前提。本文运用数值模拟与现场实测相结合的方法,利用FLUENT数值模拟软件对掘进巷道单压入式通风条件下的风流流场分布及粉尘运移规律进行了研究,并通过改变压风量得到了通风控尘效果最佳压风量;最后,通过现场实测验证了模拟结果的准确性。结果表明：掘进巷道在单压入式通风条件下,风流场可分为射流区、涡流区、回流区3个区域,其中风流速度变化在流场中主要呈现为射流区风速衰减较快,涡流区风速较小,回流区风速衰减较慢;粉尘运移过程中受风流影响较大,回流侧的粉尘质量浓度高于风筒侧,质量浓度超过350 mg/m³的粉尘主要集中在掘进机前方、涡流区域及回流侧;提高风筒压风量在一定程度上可以提高通风控尘的效果,但压风量过大会造成巷道内二次扬尘,当压风量为1 400 m³/min时,控尘效果最佳。     

首山一矿综采工作面煤尘浓度-粒度分布规律研究

为了解决综采工作面粉尘污染严重且防治困难的问题，对首山一矿综采工作面粉尘颗粒浓度-粒度分布规律进行研究，并提出了尘源多级多维封闭雾化控除尘技术。结果表明：风流在采煤机滚筒处发生绕流及横移，风速最大达到2.5 m/s，在距采煤机约10 m处趋于平稳；在前滚筒中心下风侧9 m区域内形成高速风流带，平均风速超过2.0 m/s；在距移架10 m内的未移架区采空区形成长达38 m的高浓度粉尘带，浓度约1 629～2 257 mg/m³；前滚筒中心高度附近高浓度粉尘带长度达40 m，浓度约1 590～2 845 mg/m³；在人行道区域，粉尘颗粒粒径为0.25～10μm，对井下工作人员的呼吸造成巨大干扰。尘源多级多维封闭雾化控除尘技术应用后，现场呼尘平均降尘率为84.68%，总尘平均降尘率为88.52%。     

胶带输送巷道粉尘分布及其影响因素的实验研究

根据相似原理,结合气固两相流的运动方程,导出了模拟胶带输送巷道粉尘运动的相似准则数,以西石门铁矿11/96胶带斜井为原型,建立了胶带输送巷道相似模型,并对粉尘分布进行了实验研究。研究结果表明：巷道模型内粉尘浓度沿程先逐步上升至一个最大值,后逐步缓慢降低。巷道风流方向、巷道平均风速、胶带运行速度、矿石含水率、放料速度及放料高度等是影响胶带输送巷道粉尘浓度分布的6个主要因素。巷道平均风速越大,带式输送机顺风运行且运行速度越小,粉尘浓度越低;矿石含水率越高,粉尘浓度越低,且矿石含水率达到3.09%后,粉尘浓度基本不再降低;放料速度越快,放料高度越高,粉尘浓度越大。     

夏甸金矿卸矿站产尘特性及防尘技术措施

通过对夏甸金矿卸矿站卸矿过程中形成的扬尘气流运移规律及粉尘粒度分布特征进行分析,计算出卸矿扬尘诱导风量及冲击压强,提出了适宜于卸矿站扬尘气流冲击作用下的高压喷雾降尘措施及喷雾参数。实践表明,采用高压喷雾综合降尘系统进行控尘、抑尘和降尘后,总粉尘平均降尘效率为85.0%左右,较好地解决了卸矿站粉尘污染问题,同时实现了降尘系统的自动化,可为其他类似卸矿站防尘提供参考。     

引射分级气动喷雾降尘技术研究及应用

为了贯彻实行“健康中国”战略,解决井下粉尘危害严重、传统湿式降尘手段能耗高、工效差的现实问题,提出了引射分级气动喷雾降尘技术,并研制了引射分级气动喷雾降尘装置。利用数值模拟分析了引射分级装置内部流场、速度场,通过搭建引射分级气动喷雾降尘试验平台开展吸风风速试验和降尘试验,进行了喷头选型以及引射结构模型设计,同时以吸风风速和试验降尘效果作为关键监测指标,探究了引射分级气动喷雾降尘装置的可行性。研究结果表明:引射分级装置内部形成引射气流且吸风口风流向喷雾处运移;引射分级雾幕降尘装置最优选择为SV980喷头搭配B型引射结构模型,吸尘口中心风速最高为1.27 m/s,吸尘口侧壁风速最高为1.53 m/s;B型引射结构模型总降尘效率、一级降尘效率、二级降尘效率分别达到83.9%、76.6%、7.4%,优于单一喷头及A型引射结构模型。现场试验表明:掘进司机位置处总粉尘和呼吸性粉尘的降尘效率分别为85.67%和81.02%,有效降低了井下粉尘浓度,保障了人员健康。     

基于DPM模型的掘进工作面粉尘运移规律研究

为了解决煤矿综掘工作面粉尘污染问题,根据黄玉川煤矿综掘工作面实际条件建立几何模型,应用Fluent软件对风筒供风距离以及风筒出口风速进行仿真研究,分析了不同供风距离以及出口风速下的除尘效果。结果表明:当供风距离为8m、风筒出口风速为10m/s时,综掘面粉尘平均质量浓度最低;在安装附壁风筒对压入式通风进行改进后,由于附壁效应形成螺旋气流,极大地阻碍了粉尘向巷道四周扩散;巷道角落以及掘进机附近有大量粉尘积聚,是粉尘防治的重点区域。     

地下矿山高溜井干雾降尘技术应用研究

针对地下矿山高溜井卸矿时冲击风流造成的车场粉尘污染问题,提出了利用干雾降尘分类治理主溜井卸矿坑集中产尘点和车场巷道逸散型产尘点粉尘污染的新技术,从微观上分析了干雾降尘的作用过程,并采用该技术对湖北三鑫金铜股份有限公司井下采区溜井系统-570 m卸矿车场粉尘进行治理。结果表明:该技术总尘降尘效率高达95.25%,呼尘降尘效率高达96%。从根本上解决了主溜井粉尘污染问题,极大改善了工人井下作业环境。该技术耗水、耗气、耗电量小,运行成本低且除尘效率高。     

煤仓粉尘防治技术应用与研究

针对煤仓生产工艺现状,提出了采用带式输送机整体密闭抽尘净化与转载落料点密闭干雾降尘相结合的综合治理方法,通过粉尘浓度在线监测系统进行智能化控制,实现了煤仓运输、转载、落料等各环节产尘的有效治理,煤仓口下风侧5 m作业人员通行的位置总粉尘浓度由480.8 mg/m3降至20 mg/m3,降尘效率达95.8%;呼吸性粉尘浓度从136.7 mg/m3降至12 mg/m3,降尘效率达91.2%,降尘效果较好,有效地解决了煤仓转载落料点的粉尘污染问题,为煤仓粉尘防治提供参考依据。     

粉尘检测与翻车机底层洒水联动系统设计与研究

为了抑制煤炭港口翻堆作业带式输送机转运煤炭过程中产生的煤尘，设计了粉尘检测与翻车机底层洒水联动系统，在带式输送机转接塔和翻车机底层料斗处分别安装粉尘质量浓度检测装置和洒水装置，定量分析煤尘大小后调节洒水装置，避免水电过投，在环保、节能、煤质 3 个方面寻找最佳平衡点。该系统从带式输送机源头开始治理煤尘，较传统的在带式输送机沿线分布洒水装置的形式既节省了水电，又减少了维护工作量，在煤炭港口具有较高的推广应用价值。     

掘进工作面不同通风方式的粉尘运移规律研究

为了解决掘进工作面粉尘污染严重的问题,运用COMSOL软件对某矿1019掘进工作面进行了几何模型构建,并基于k-ε湍流模型和流体流动颗粒跟踪模型,计算了在压入式和长压短抽通风方式下的速度切面、风流流线分布以及粉尘粒子的运移轨迹,分析了两种通风方式对粉尘粒子运移的影响,并研究了掘进工作面在两种通风方式下的粉尘运移规律。结果表明:压入式通风方式下,由压风筒将新鲜空气压入巷道内,迫使掘进工作面的粉尘随风流排出巷道,导致掘进机前方区域风流曲线非常密集形成多处涡流导致粉尘粒子在涡流处聚集,同时部分粉尘粒子沉淀在巷道底部,还有部分粉尘粒子沿右侧巷道壁面向后方移动,其控尘效果较差;长压短抽通风方式下,两风筒前方区域速度较大,且压风筒和抽风筒之间风流流线密集;压风筒吹出气流裹挟粉尘粒子移动,同时利用抽风筒的抽吸作用将粉尘粒子吸入排出巷道,与压入式通风方式相比长压短抽的降尘效果更好。     

基于CFD-DEM耦合仿真的抓斗卸料气固两相流场研究

针对抓斗卸料过程中,散体物料的自由下落导致粉尘扩散,对其进行气固两相流场研究,目的是通过空气流场运动速度和轨迹反映出粉尘的运动情况,从而判断粉尘逸出量大小.采用基于 CFDＧDEM 耦合的数值模拟方法,得出了颗粒流场的速度分布和空气流场的运动轨迹及速度分布、不同时刻的气固两相流场相互作用及变化规律,并分析了料斗口平面出气流面积、逸出气流质量流量、逸出速度和气流夹角,进一步推导出不同颗粒粒径和气流夹角下的粉尘颗粒悬浮速度.结合仿真数据和推导出的公式,可以分析不同抓斗卸料工况下的粉尘逸出规律,对采取针对性的降尘方法和措施、高效解决粉尘扩散问题具有指导意义.