雾化除尘器的设计及试制

为了更好地解决顺煤层空气钻进细微煤粉污染问题,设计了一种雾化除尘器,主要将清水或添加表面活性剂的水生成50μm的微细雾粒,通过雾化腔组件运送到集尘桶中,从而实现集尘桶内捕尘、孔口除尘的目的,适用于空气正循环钻进工艺。并采用CFD有限元软件,对流场进行了模拟。研究结果表明:风速在23 m/s下,捕尘效果最好。     

基于Pyrosim的风速对矿井火灾蔓延规律影响研究

为探究风速对矿井火灾蔓延规律的影响,提升矿井火灾的人员逃生率,采用Pyrosim火灾仿真模拟软件,仿照矿井巷道构建模型,按照矿井火灾的特点设置火源及反应类型,分别在风速为0.5 m/s、1 m/s、2 m/s、3 m/s、4m/s和5 m/s 6种工况下进行数值模拟。模拟结束后,对数值模拟的温度及烟雾浓度数据进行处理分析,并采用Tecplot数值模拟可视化分析软件对切片进行分析。得到3 m/s风速下各监测点稳定温度随监测点距火源距离的增大先快速降低后缓慢升高至稳定,温度的下降速度较其他工况快,且稳定温度在人的承受极限内;各工况下监测点稳定温度随距离的曲线拟合呈幂函数分布,且系数与风速呈二次函数关系;3 m/s风速下稳定烟雾浓度相比于其他工况的稳定烟雾浓度低。得出:3 m/s左右的风速最利于矿井火灾人员逃生,且最经济;矿井外因火灾稳定温度与火源距离和风速间的函数公式。     

基于压气控尘-环缝引射技术的钻孔干式除尘装置研究

针对目前煤矿井下碎软煤层瓦斯抽采钻孔采用空气复合定向钻进技术存在控尘及除尘难的问题,提出了1种孔口压气控尘、环缝引射干式除尘的新技术,并采用试验、数值模拟等方法对钻孔压气控尘结构和参数、除尘器动力部件及分级除尘技术进行研究。研究结果表明:当钻孔排渣压力为0.3 MPa,控尘压力为0.5 MPa时,控尘效率达99.61%;旋风除尘装置的过效率达到了92.9%以上,阻力≤620 Pa;布袋除尘器过滤风速在1.1 m/s时,除尘效率达99.95%;现场应用效果表明,在碎软煤层定向钻孔施工过程中,周围1 m内的粉尘降尘达99.3%以上。     

复杂工况下顺煤层空气定向钻进应用研究

碎软煤层在我国煤炭资源中占比大,一般顺煤层钻孔成孔性差、成孔深度浅,而以空气作为冲洗介质的定向钻进工艺是解决碎软突出煤层钻进问题的有效方法。部分矿区受复杂工况影响,致使冲洗介质产生大量凝结水造成碎软煤层顺煤层空气定向钻进效率极低、甚至难以钻进的情况。因此,本文从井下碎软煤层空气定向钻进技术出发,对复杂工况下空气冲洗介质中凝结水形成机制以及空气钻进中凝结水对定向钻进作业的影响进行分析与研究,并通过改进冲洗介质管道装置解决了这一复杂工况下产生的钻进低效问题。该研究成果在西南某矿得以验证和应用,在使用改进工艺时空气螺杆马达在软煤顺层定向钻进的单班最大进尺达到51 m、单孔钻进最大平均速度达到34.5 m/班次,为相似工况下顺煤层钻孔施工提供了范例,对复杂工况下碎软煤层钻孔成孔研究有重要推进意义。     

一种坑道钻进用雾化发生器

介绍一种坑道钻进用雾化发生器,主要将清水或添加表面活性剂的水生成50μm的微细雾粒,通过雾化腔组件运送到松软煤层钻进的孔底,从而实现孔内捕尘、孔口除尘、冷却钻具、防燃的目的,适用于中风压雾化钻进工艺。这是一种全新的结构紧凑,操作简单、使用方便的煤矿井下用的雾化发生器。     

煤炭堆场起尘影响因素研究

通过一系列试验研究,监测分析了风速、含水率、煤堆高度、装卸方式等因素对露天煤炭堆场起尘的影响,结果表明当风速为2～3m/s,煤堆表面的含水率在6%～8%,煤堆高度在14m以下时,同时控制装卸作业落差,并对重点部位进行喷水抑尘,可有效控制煤炭颗粒起尘。     

基于数值模拟的综采面空气幕隔尘参数优化

为了获取综采工作面隔尘空气幕的合理设计参数,提高其隔尘效率,改善作业环境,以平煤八矿1240综采工作面为研究背景,利用计算流体力学软件Fluent6.3,对不同的空气幕出口风速和出口宽度下综采工作面空气流场及空气幕两侧的粉尘浓度分布进行数值模拟,研究确定空气幕最佳隔尘效果时的参数。研究结果表明:对于所研究的工作面,当出口风速为4 m/s,出口宽度为30 mm时,空气幕隔尘效果最佳,此时司机侧粉尘浓度最低。     

气动旋转射流风幕风速空间分布与控尘性能研究

摘要：为有效控制挖掘作业中由煤尘扩散引起的巷道内部环境污染,通过CFD软件数值模拟与相似实验平台相结合的方法,研究分析了气动旋转射流风速场的空间分布规律和控尘性能。研究结果表明：射流风速20-30 m/s时可形成稳定风幕;气相流场速度分布规律随射流风速的增大逐渐提高且风幕形成度越好,同时形成旋转的环状风速区域;射流风速随扩散距离沿流向迅速衰减,出口射流风速具有较高的衰减率规律,相似实验与数值模拟具有较好的相似度;最佳控尘射流风速为30m/s,测点1全尘浓度由433.9 mg/m3降至161.4 mg/m3,呼吸性粉尘由135.5 mg/m3降至55.3 mg/m3,测点2分别降至121.4mg/m3和30.3 mg/m3,气动旋转射流风幕单独用于控制掘进工作面的粉尘污染时,其控尘性能较低。     

炮掘工作面粉尘防治技术研究

针对炮掘工作面粉尘污染严重的问题,分析研究了炮掘工作面产尘规律及含尘气流时空演化规律,得出炮掘作业最优排尘风速为0.30~0.40 m/s,并结合彝良许家院煤矿4301炮掘工作面的产尘特点和风速条件,提出采用高效水炮泥、高压喷雾降尘及粉尘质量浓度超限喷雾降尘等综合防尘措施,从源头对粉尘进行控制和治理,同时切断粉尘扩散途径,综合降尘效率达到85%以上,取得了较好的降尘效果。     

不同自然风速下人工通风对深凹露天矿风流场的影响

为研究不同自然风速下人工通风对深凹露天矿风流场的影响，利用FLUENT对某深凹露天矿内的风流场进行了模拟研究。研究结果表明：当自然风速为2 m/s时人工通风前后坑内复环流体积减少不太明显；当自然风速为5 m/s时封闭圈以下复环流影响范围小，因此复环流体积减少也不明显；而当自然风速为3 m/s和4 m/s时，靠近背风坡的低压区和低速区显著变化，复环流体积减少明显。在自然风速较低或无风时空气交换率缓慢增加；当自然风速≥2 m/s时空气交换率均显著增加。与复环流的体积变化趋势基本一致，验证了人工通风方案的可行性，采取人工通风措施后深凹露天矿内的风流场均得到显著改善。     

急倾斜综放工作面不同工序产尘规律的数值模拟及应用

为了掌握急倾斜综放工作面割煤、移架、放煤等不同工序作业时粉尘浓度的分布及变化规律,获取合理的通风除尘设计参数,基于气固两相耦合模型,以急倾斜综放工作面割煤、移架、放煤三大尘源的粉尘运动为研究对象,根据干粉粒度仪的测定结果设定各尘源参数,运用Fluent对各尘源的产尘浓度分布规律和工作面三维空间风速场进行数值模拟,并与现场实测的粉尘浓度相对比。结果表明：数值模拟与实测数据基本吻合;倾角大的工作面粉尘顺风飘移的距离比缓倾斜工作面更远;模拟结果表明在通风除尘设计中,最优排尘风速以2.6 m/s左右最为合适,采煤机司机处粉尘浓度约650 mg/m3,采煤机下风侧20 m粉尘浓度降至300 mg/m3以内;在液压支架安装侧吸式引射喷雾除尘器,并结合放煤板喷嘴喷雾,可明显提高放煤时的降尘率。     

机械加工车间污染物的分析与防治

为了研究最适合喷雾除尘的喷嘴参数,采用欧拉-拉格朗日方法,建立了空气相、粉尘相和喷雾相的三相耦合模型,其中喷雾相为离散相,空气相和粉尘相为欧拉连续相,粉尘相采用颗粒拟流模型。在Fluent软件中分别模拟了喷雾粒径、喷雾流量和喷雾速度几个因素对除尘效率的影响,并对现有喷嘴的3种喷雾工况进行除尘模拟。结果表明：喷雾除尘效率随着喷雾粒径的减小而增大,随着喷雾流量和喷雾速度的增大而增大。得到喷嘴的最佳除尘工况：Rosin-Rammler分布的平均粒径为46.4 μm,喷雾流量为0.04 kg/s,喷雾速度为23.1 m/s。

     

露天煤场环保型抑尘剂的制备及性能测试

以醋酸乙烯酯(VAC)为主要单体,过硫酸钾(KPS)为引发剂,十二烷基硫酸钠(SDS)和辛基苯酚聚氧乙烯醚(OP-10)为复合乳化剂,采用乳液聚合的方法制备了环保型抑尘剂,对其抗风蚀、保湿、毒理、煤质影响等性能进行了评价,并结合扫描电镜分析了喷洒抑尘剂后煤粒表面的微观形貌。结果表明：该抑尘剂喷洒的煤样放置120 h后,经6级风力(风速为10.8~13.8 m/s)吹扫,煤样风蚀率仅为2%,抑尘效率达到98%;煤样失水速率略低于水,具有一定的保湿性;煤样表干后成膜,无毒无害,不会对作业人员、环境产生不良影响,喷洒抑尘剂后也不会对煤质产生影响。该抑尘剂能高效抑制煤尘飞扬,可减少露天煤场的煤尘污染和煤炭损失,保护大气环境。     

高产尘强度采煤工作面逆风割煤粉尘综合治理技术研究

针对高产尘强度采煤工作面采煤机逆风割煤时的粉尘危害特点,以王家岭煤矿20106综采工作面为试验对象,遵循“先抑、后控、再降”的粉尘治理思路,采用采煤机高效喷雾抑尘、采煤机喷雾控降尘,以及采煤机下风侧浮游粉尘治理技术对粉尘进行综合治理,在快速湿润采煤机滚筒及垮落区域破碎煤体的同时,将含尘气流引至人行道一侧进行高效沉降,最终使逆风割煤时采煤机司机位置及采煤机下风侧10 m处的总粉尘降尘效率分别达到98.3%、97.6%,取得显著的降尘效果。     

综采面采煤机割煤粉尘分布特性及防治技术

在对采煤机附近风速和粉尘浓度分布特点分析的基础上,采用组合喷雾,在滚筒处形成空间"立体交叉"式高压喷雾,对采煤机割煤产尘进行控制和沉降。分析结果表明:局部风速增高是司机作业区粉尘污染加剧的重要原因;逆风割煤时粉尘扩散加快,且采煤机下风侧粉尘浓度峰值较顺风割煤时高;采取控降尘技术后,司机位置和采煤机下风侧10 m处降尘效率分别为82.72%和86.63%。     

泡沫溶胶抑制静态煤尘特性及其应用技术的试验研究

为抑制静态煤尘起尘,分析了水性泡沫及泡沫溶胶液的表面张力及黏度;测定出水性泡沫液与煤尘对应的接触角,利用Zisman 图分析出煤尘浸湿性临界表面张力值;研制出以压缩气体作为惟一动力源的泡沫溶胶生成系统以及构建了泡沫溶胶抑尘试验系统。研究得出,当交联剂和表面活性剂添加质量分数分别为1%和5%时,构成的泡沫溶胶液具有较好的煤尘湿润性,较强的起泡能力和附着力;当压力为0.5 MPa、气体流量为60 m3/h时,吸入泡沫溶胶液的流量为9.81 m3/h,产泡体积为62.01 m3/h,气体利用率为87%,发泡倍数为6.3倍;风速在10.4 m/s以下时,泡沫溶胶能有效抑制煤堆不起尘。     

棋盘井矿综采工作面煤层注水工艺研究

针对棋盘井矿综采工作面粉尘危害严重的情况,对该矿Ⅰ020902工作面进行了煤层注水试验,从煤的原有水分含量、孔隙率、自然吸水率、坚固性系数4个方面对该矿煤层是否适合注水进行了实验分析。为了取得更好的除尘效果,从钻孔参数、注水参数、封孔技术进行了优化对比。现场试验结果表明,在注水压力7 MPa、钻孔间距15 m、单孔注水量370 m³、注水流量2.1 m³/h、单孔注水时间8 d、同时注水钻孔数量3 个,以及用水泥—水玻璃封孔、封孔深度8 m时,煤层注水除尘效果较好,工作面全尘降尘率能达到86.38%,呼吸性粉尘降尘率能达到75.94%。     

某铅锌矿巷道型采场粉尘扩散特性研究

为了掌握局部通风的长抽长压式巷道型采场在凿岩作业时粉尘颗粒扩散特性研究,获取合理的通风除尘参数,以某铅锌矿巷道型采场为研究背景,依据相似理论基本原理,建立巷道型采场相似实验模型。对采场模型及现场进行风流特性试验,研究了不同工况点下采场风流变化特性;不同风速下采场模型粉尘浓度及分散度试验;分析不同工况点对粉尘浓度及分散度影响程度。结果表明：采场流场在不同风速下,当粉尘颗粒从模型工作面位置进入采场模型后,发现粉尘颗粒粒径大小位移距离会发生明显变化,当工况点风速为0.75 m/s时,工作面粉尘浓度最高为76.4 mg/m3,大部分粉尘颗粒粒径小于10 um,粉尘平均分散度为66.29%,粉尘粒径分散度主要集中在小于2 um,与现场实测结果吻合,说明此工况粉尘颗粒沉降效果最佳。     

旋流帷幕除尘器的机理分析及实验研究

针对传统湿式除尘器运行过程中具有除尘效率较低、阻力大、耗水量大等缺点,研制了一种采用旋流雾化除尘与喷雾帷幕除尘相结合的新型旋流帷幕除尘器。分析了该除尘装置的工作原理和除尘机理,并对该除尘装置的性能指标进行实验研究,研究结果表明：该除尘器喷雾装置采用超声雾化器和压力式喷雾器组合结构,有效提高了除尘效率。超声雾化器工作的最佳条件是：气压0.35 MPa,水量30 L/h;旋流帷幕除尘器最佳液气比为0.15 L/m3。综合考虑除尘效率和阻力因素,该除尘器运行时最佳风速为14～16 m/s。同时该除尘器采用轴向双旋流除尘结构,运行阻力小、除尘效率高、对总粉尘的除尘效率大于99.8%,对呼吸性粉尘的除尘效率达到97%以上。