提高水射流负压除尘器除尘效率的探讨

针对水射流负压除尘器除尘效率,从分子角度、依据流体力学知识研究除尘器的尘粒捕集方法和捕集效率,并推导出除尘器除尘效率的基本公式;分析影响除尘器除尘效率的主要因素,并提出合理的实验测试系统—风速测试系统和粉尘浓度测试系统;从除尘装置结构方面对除尘器进行优化改进,以求提高除尘器的除尘效率。     

颗粒过滤器除尘效率的实验研究与数学建模

为开发煤热解工艺的高温荒煤气脱尘技术,在错流式固定床颗粒过滤实验平台上测试了表观气速、粉尘浓度、过滤介质粒度和床层厚度等关键参数对除尘器除尘效率的影响。结果表明,粉尘浓度在10.0~96.8 g/m~3范围内增大且颗粒床表层过滤作用显著时,除尘器效率先增大后减小;大粒径瓷球对应的除尘效率较低,但压降降低显著;床层厚度增大,过滤器的除尘效率和压降均增大。过滤器运行初始状态,床层过滤过程属于深层过滤,随粉尘在床层内沉积,迎流面表层过滤作用增强,可直接脱除45.0%~52.0%的粉尘。建立了描述错流式颗粒过滤过程的一维非稳态数学模型,使之可以预测过滤平台在不同操作条件下的净床除尘效率和粉尘沉积率。应用该模型,预测热解气气氛下过滤器(床层厚度0.6 m,填充6 mm瓷球)的净床除尘效率有所下降,为82.94%。     

新型绕流式电除尘器结构及机理分析

基于常规电除尘器、重力除尘器的结构、除尘机理及除尘效果,提出了新型绕流式电除尘器的本体结构,分析了该除尘器集常规静电除尘、惯性碰撞除尘、重力除尘等多种除尘机理于一体,粉尘粒子受到电场力、重力、惯性力碰撞、拦截以及扩散等多种作用的综合影响,可使不同粒径的粉尘达到最佳除尘效果。     

新型绕流式电除尘器结构及机理分析

基于常规电除尘器、重力除尘器的结构、除尘机理及除尘效果,提出了新型绕流式电除尘器的本体结构,分析了该除尘器集常规静电除尘、惯性碰撞除尘、重力除尘等多种除尘机理于一体,粉尘粒子受到电场力、重力、惯性力碰撞、拦截以及扩散等多种作用的综合影响,可使不同粒径的粉尘达到最佳除尘效果。     

岩巷掘进工作面控风净化除尘系统设计与应用

针对岩巷掘进工作面压风风流携带迎头粉尘弥漫扩散造成粉尘治理难度大的问题,提出了掘进面“控风—净化”综合粉尘治理方案,构建了由湿式旋流除尘器、易装拆控尘装置、便移式负压风筒等组成的岩巷掘进面高效除尘系统,对比分析了除尘系统的不同安装方案对除尘效果的影响;综合考虑现场除尘效果与劳动强度,明确了湿式旋流除尘器最佳安装方案以及负压风筒与控尘装置的最优安装位置。在某矿辅运大巷岩巷掘进面进行了现场应用,结果表明:当负压风筒安装至通风风筒对侧,吸尘口距巷道迎头3 m,控尘装置位于通风风筒压风口后方5 m时,迎头高浓度粉尘在通风风筒压风、控尘装置控风及除尘器抽尘共同作用下被控制在迎头附近,并不断向负压风筒吸尘口运移最终被除尘器抽入净化,除尘器前方全尘和呼尘除尘效率分别达到95.9%和94.9%以上,除尘器后方全尘和呼尘除尘效率分别达到96.5%和95.4%以上,显著提升了巷道可见度,有效解决了岩巷掘进面通风造成的粉尘治理难题。     

煤矿井下负压抽吸分级净化除尘装置应用研究北大核心

针对碎软煤层空气定向钻进过程中煤尘具有产生量大、流速快和瓦斯含量高的特性,基于负压抽吸惯性干式除尘原理,设计了一种适用于煤矿井下碎软煤层空气定向钻进的负压抽吸分级净化除尘装置;装置主要由孔口集尘器、一级除尘器、二级除尘器、除尘布袋和配套管路等组成;孔口集尘器收集钻进过程中孔口返出煤渣和含瓦斯气体;一级除尘器分离中等、大颗粒煤渣,除尘布袋收集中等颗粒煤渣并向外排出非瓦斯气体;二级除尘器利用井下瓦斯抽采负压主动抽吸含瓦斯气体,小颗粒煤渣由二级除尘器安装的空滤进行过滤。在青龙煤矿碎软煤层瓦斯抽采钻孔施工中进行了应用试验,完成9个空气定向长钻孔孔口煤尘的降尘作业,孔口集尘器密封良好,煤尘和瓦斯无外泄现象,钻场降尘效率在96%以上,有效改善了施工现场的作业环境;同时,降尘过程中不需要使用水,煤渣清理方便、快捷,节约水资源。     

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。     

双巷干式除尘成套装置研制及试验研究

针对双巷掘进工艺特点，研制了以高负压矿用干式除尘器、除尘风筒联动三叉、除尘风筒气动伸缩装置等组成的双巷干式除尘成套装置。构建试验装置，对干式除尘器除尘效率、配套90 m风筒后的吸风量、模拟井下供风条件对巷道综合除尘效果进行了模拟试验，并在煤矿井下进行了使用。对干式除尘器主机进行高负压设计，采用3级对旋风机，相比传统2级对旋风机，除尘吸风量提高40%，压力提升45%；除尘风筒三叉采用风门联动控制，避免了人为操作失误的可能；采用除尘风筒气动伸缩装置，可实现除尘风筒随连采机作业自动伸缩，在截割粉尘源头进行吸尘，提高掘进面除尘效果。     

旋风除尘器的冲蚀裂缝对除尘效率影响的研究

旋风除尘器在进行气固两相流分离时,固体颗粒会对除尘器产生强烈的冲蚀作用,使用时间过长会产生裂缝。以计算流体力学Fluent 15.0软件为工具,通过数值仿真发现旋风除尘器风流流速和压力的分布规律,研究固体颗粒对旋风除尘器的冲蚀作用,以及冲蚀产生的裂缝对除尘效率的影响。计算结果表明,固体颗粒会对除尘器圆柱桶顶部和圆锥筒底部产生冲蚀作用;当顶部产生裂缝时,除尘效率从最初的92.86%降到71.43%;当底部产生裂缝时,除尘效率会降到63.10%。该模拟结果可为除尘器内部结构的优化提供依据。     

井下锚杆钻车第一级除尘粉尘分离研究

通过对井下锚杆钻车第一级除尘粉尘分离研究,说明旋风除尘器作为干式除尘技术的优越性,介绍Lapple旋风除尘器和Swift旋风除尘器结构及其工作原理,并说明圆筒直径D0和排气管插入深度hc对除尘效率的影响;说明进气速度与除尘效率的关系;确定旋风除尘器的主要结构参数值D0、h、H;计算出口速度;由Leith-Licht计算式,计算除尘效率,得出效率曲线图;介绍了旋风除尘器的排灰装置。     

探究喷雾除尘方式及粉尘粒径分布规律的数值模拟研究

为研究喷雾除尘方式及粉尘粒径分布规律,利用CFD模拟分析除尘器内部粉尘颗粒扩散规律,对其降尘效果进行仿真模拟研究。该设备喷雾所利用的水可循环,无需人工持续供水,且箱体底部增加海绵垫吸收雾滴和粉尘,多余的水经由排水口排出,进水口吸入继续循环工作,环保绿色可持续。结果表明:喷射源设置3处,其中喷射源在①(x=0.3,y=0,z=0.8)、②(x=0,y=0,z=0.8)和③(x=-0.3,y=0,z=0.8)位置处时,风流受到一定阻碍作用,使得前中部粉尘较难继续向除尘器后部扩散,进而形成绕流,致使粉尘颗粒的运动轨迹发生较大偏移,除尘器后半段粉尘浓度偏低,约为0.0008kg/m3;对除尘器出口面设置trap捕捉粉尘颗粒,分析粉尘粒径分布,表明除尘器可以有效降低粉尘浓度,达到理想的除尘效果。     

出口直径对内混式空气雾化喷嘴雾化特性及降尘性能的影响

为了掌握喷嘴出口直径对气水喷雾降尘的影响,基于自行设计的气水喷雾降尘实验平台,对不同出口直径的空气雾化喷嘴流量、雾化特性及降尘性能进行了实测,并对实验结果作对比分析。研究结果表明:随着出口直径的增加,喷嘴耗水量几乎保持线性增长,而耗气量呈现指数增长的变化趋势;喷雾射程和雾滴体积分数均随着出口直径的增大不断增大,而雾化角先增大后减小;出口直径为2. 0 mm的喷嘴雾化质量最好,所形成的雾滴索太尔平均直径D[3,2]最小,且雾滴粒径呈现正态分布,雾滴尺寸较为集中;雾滴速度沿喷嘴轴线方向不断衰减,且喷嘴直径越大雾滴速度衰减越缓慢;随着喷嘴直径的增加,雾滴速度呈现先增大后减小的变化规律;全尘和呼吸性粉尘降尘效率随着喷嘴出口直径的增加均有所提高,但增幅较小;综合考虑喷嘴降尘性能、耗水量和耗气量等因素,在采掘作业场所进行气水喷雾降尘时,选择出口直径为2. 0～3. 0 mm的空气雾化喷嘴较为合适。     

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。     

炼焦中煤的尺度效应及对浮选的影响

为了考察煤泥粒度变细对浮选效果的影响,从不同细度颗粒的几何特征、润湿热及浮选行为3方面探讨了炼焦中煤的尺度效应。使用BET比表面测定仪、微量热仪分别研究了炼焦中煤粒度减小对其比表面积、总孔容和平均孔径及润湿热的影响,用Young-Laplace方程分析了基于毛细管作用捕收剂吸附的变化,通过半经验公式计算了颗粒粒径及润湿性对上浮概率的影响,并进行了不同细度超低灰精煤的浮选试验。研究表明,随着炼焦中煤粒度的变细,其比表面积和总孔容呈数倍增大,Ⅱ类孔增多,平均孔径增加;基于毛细管作用的捕收剂吸附增强,对去离子水的润湿热值急剧降低;存在最佳粒度范围使颗粒的上浮概率最大,中等紊流强度的浮选环境中,控制疏水颗粒粒径在-200+45 μm或亲水性颗粒粒径在-10 μm或+45 μm均可强化浮选回收。相同浮选药剂条件下,煤泥粒度越细,煤的回收率越难以保障,并且水回收率呈增加趋势,浮选效率降低。     

长距离掘进巷道爆破粉尘非稳态分布规律

为了指导通风系统和防尘系统的设计,以马堡煤矿152采区轨道下山掘进工作面为背景进行爆破后的CFD模拟研究,并结合实际测量,以获得粉尘扩散规律、粉尘粒径沉降规律和粉尘浓度时间变化规律。模拟结果显示:距离地表垂高为0.5 m处粉尘浓度最高,距地表4 m处粉尘浓度最低。粒径在90~200μm的几乎完全沉降;15μm以下的长时间悬浮;10μm以下的粉尘均匀分布于沿程空间各点。在1~5 min之内,大颗粒迅速沉降;粉尘浓度5 min后开始逐渐减小。距掘进工作面10~20 m范围内粉尘浓度一直保持在较高水平。现场实测得到距工作面20 m和25 m范围内的粉尘浓度分布规律与数值模拟结果基本一致。     

碎矿工艺通风除尘技术与实践

碎矿工艺除尘是选矿业应普遍重视的问题，分散吸风集中除尘改变了“一对一”吸风除尘模式。旋涡泡沫除尘器的研制应用，使碎矿工艺除尘效率有明显的提高。     

Numerical investigation on the spraying and explosibility characteristics of coal dust

This paper utilises FLUENT software to simulate the spraying and explosion of coal dust in a spherical explosion chamber. The influence of particle size on coal dust spraying is analysed. Explosion easily develops for small particle sizes under the same conditions of coal dust concentration and ignition temperature. For large-size coal dust particles, the speeds of release and transmission reduce dramatically due to lack of oxygen inside. Explosion is very difficult to develop in such conditions. Coal dusts with smaller particle size distribute uniformly in the chamber, whereas larger particles concentrate in parts of the chamber. The influence of coal dust concentration, ignition temperature and particle size on the pressure of coal dust explosion is also studied. The results show that, when ignition temperature is less than a certain value, the maximum pressure increases rapidly with the growth of ignition temperature. As ignition temperature is larger than the value, the change of the maximum pressure is small. The maximum explosion pressure increases first and then decreases with the increase of coal dust concentration. Because the inside of large size particles burn only partially due to lack of oxygen and slow combustion heat release and transfer, the decrease of the maximum explosion pressure is proportional with the increase of particle size.     

长距离掘进巷道爆破粉尘分布分析

为了解金属矿掘进爆破后粉尘粒子的空间运移规律,从而确定除尘技术参数、改善除尘效果、提高降尘效率,以某金属矿为例,在1100斜坡道掘进面开展爆破粉尘运移及粉尘浓度时间变化实验,实测巷道沿程粉尘沉降、空间粒度分布情况,定点监测爆破过程粉尘浓度随时间变化。实验结果表明：对于工作面不同粒径粉尘颗粒比例随着距工作面的距离增加,沉降及空间分布显现不同的变化趋势,粉尘浓度在爆破后经历40 min,甚至50 min以上仍远远超过规定的粉尘浓度。颗粒比例随粒径增大而减小,悬浮在空间的粉尘分散度分布较为一致。     

中温烟气蒸发脱硫废水干燥过程及产物特性分析

为研究中温烟气旁路蒸发实现脱硫废水"零排放"处理的干燥过程与产物特性,通过建立中试试验装置,在真实烟气环境下研究了中温烟气蒸发脱硫废水过程中的温度变化、产物成分、表观形貌及颗粒团聚特性,结果表明,与低温烟气相比,中温烟气蒸发脱硫废水能够灵活控制干燥塔出口烟温,干燥过程温度变化更为平缓,干燥更加迅速与可靠;脱硫废水干燥产物主要是MgSO_4·H_2O,CaSO_4·0.5H_2O,NaCl,其颗粒为表面粗糙多孔或不完整的空心球体,且颗粒平均粒径远大于粉煤灰平均粒径;粉煤灰中掺入脱硫废水干燥产物后,其比电阻随温度的升高先减少后略有增大,但在120℃后与原粉煤灰的比电阻差别不大;干燥过程中废水雾滴与粉煤灰颗粒碰撞团聚后形成链状、球状或者不规则簇状团聚物,使得颗粒粒径进一步增大,有利于静电除尘的高效收集。蒸发过程中少量HCl析出对烟气系统的影响以及干燥产物对粉煤灰综合利用的影响可分别通过脱硫废水调质与增加单独收尘设备进行解决。     

二元组合捕收剂浮选分离一水硬铝石与高岭石的机理研究

以油酸钠为主要捕收剂,与苯甲羟肟酸组合使用,复配出二元组合捕收剂,再通过单矿物浮选试验考察二元组合捕收剂对一水硬铝石和高岭石两种铝硅矿物的捕收性能。通过表面张力测定和激光粒度测试,系统研究了二元组合捕收剂的浮选作用机理,旨在为我国铝土矿浮选脱硅捕收剂的开发提供理论指导。结果发现,二元组合捕收剂NaOL/BHA对一水硬铝石和高岭石伴生的铝硅酸盐矿物的浮选效果明显超过单一油酸钠捕收剂,研究的二元组合捕收剂中油酸钠与苯甲羟肟酸的最佳摩尔配比为9∶1。二元组合捕收剂溶液的表面张力随着BHA浓度的增加而下降,在较低浓度下表面张力明显下降到拐点达到稳定值,该现象表明组合捕收剂活性高,捕收性能强,拐点处对应的两种药剂摩尔配比与单矿物浮选实验得出的最佳组合摩尔比一致。二元组合捕收剂可以明显促进一水硬铝石颗粒表观粒度增大,使其形成疏水性聚团,致使浮选回收率增大,而对高岭石表观粒度几乎没有影响。