煤矿井下喷雾降尘影响因素的试验研究

为提高煤矿井下喷雾降尘效率和改善作业环境,研究相关影响因素与降尘效果间的关系.基于自行设计的喷雾降尘试验系统,采用粉尘质量浓度测定仪对井下常用的螺旋形压力喷嘴在不同喷雾压力、喷嘴直径、风流粉尘质量浓度及巷道风速下的降尘效果进行了系统的测定.结果表明,1)随喷雾压力增加,全尘和呼吸性粉尘的降尘效率均不断增加;但当喷雾压力增加至8 MPa后,继续提高喷雾压力,降尘效率的提高不明显.2)在相同喷雾压力下,随喷嘴直径增加,全尘降尘效率不断增加;而呼吸性粉尘降尘效率先增加后减小,在喷嘴直径为1.5 mm时达到最大值.在耗水量相同的情况下,随喷嘴直径增加,全尘和呼吸性粉尘降尘效率均下降.3)在井下喷雾降尘中,当耗水量不受限制时,为同时确保全尘和呼吸性粉尘的降尘效率,选择直径为1.5mm的喷嘴较为合适;当耗水量受限制时,宜选择直径为1.2mm的喷嘴.4)随风流粉尘质量浓度增加,全尘和呼吸性粉尘的降尘效率均有所提高.5)随巷道风速增加,全尘和呼吸性粉尘的降尘效率均呈现一定程度的下降,且巷道风速对呼吸性粉尘的影响更为明显.对于煤矿井下喷雾降尘,工作面风速对全尘降尘效率的影响并不明显,但对呼吸性粉尘降尘效率有较大的影响.     

改善热轧降尘效率的雾化参数分析

为提高热轧工作区的雾化降尘效率,研究尘雾颗粒碰撞相关理论,以热轧产生的氧化铁皮粉尘为研究对象,建立基于雾滴粒径、雾滴速度和液体流量多个雾化参数的降尘效率计算模型;分析单一雾化参数对降尘效率的影响;通过实验,测得不同气液压力组合下的雾化参数,运用响应曲面法,分析多个雾化参数耦合对降尘效率的影响.结果表明:降尘效率随着雾滴...     

利用声凝聚机理提高喷雾降尘效果的研究

本文论述了利用声凝聚机理提高喷雾降尘效果,特别是对呼吸尘的降尘效果的研究过程。由该机理建立了声波频率和声强与降尘效果之间的数学模型。在此数学模型的基础上,开展了对声波发生器和声学喷嘴的研究。实验及使用结果表明,声学喷嘴可以显著提高对呼吸尘的降尘效果。     

圆锥形喷嘴出口直径对水射流冲击动力特性的影响研究

为探讨喷嘴结构对水射流冲击动力特性的影响,以圆锥形喷嘴为研究对象,基于COMSOL数值模拟软件,建立不同出口直径的圆锥形喷嘴模型,研究出口直径对水射流冲击动力特性的影响。研究结果表明：圆锥形喷嘴水射流冲击煤岩体过程中,不同喷嘴出口直径下水射流流场分布特征相似,整个流场可分为集中区、发散区、回流区和卷吸区4个区域,随喷嘴出口直径增大,卷吸区逐渐消失,其余3个区域分布也明显减弱;煤岩体应力分布可分为中心应力集中区和两侧应力集中区,随喷嘴出口直径不断增大,中心应力集中区与两侧应力集中区的范围逐渐减小,当喷嘴出口直径为6 mm时,两侧应力集中区基本消失;主体段入口速度恒定条件下,圆锥形喷嘴优选以2～3 mm出口直径为宜,此时水射流冲击煤岩体效果较佳,且不会对喷嘴产生结构破坏。     

喷雾降尘效率及喷雾参数匹配研究

采用压力型雾化喷嘴沉降煤矿粉尘简单实用。为了更好地利用喷雾技术高效沉降作业场所的粉尘,采用理论分析的方法得到水雾粒度与水压力之间的关系曲线,进一步得到喷雾降尘效率与水压力之间的关系曲线,并在煤矿井下进行试验验证。从而得出高效沉降粉尘应该用小口径喷嘴和较高的喷雾压力,但应限制在10MPa以下,超过该限值,降尘率提高甚微。2MPa以下的喷雾压力,降尘效率超不过50%,对水资源是一种浪费。当限定喷雾系统的水量消耗时,应采取减小喷嘴口径或减少喷嘴数量的方法获得较高的喷雾压力,从而获得较高的降尘效率。     

超音速虹吸式空气雾化喷嘴雾化影响因素实验研究

为掌握超音速虹吸式空气雾化喷嘴雾化机理及特性,采用流体力学线性不稳定理论分析雾化机理,通过喷雾实验研究不同因素对雾化性能的影响及对比不同类型喷嘴的雾化效果。研究结果表明：随着距喷嘴出口距离增加,超音速虹吸式空气雾化喷嘴在雾滴破碎后碰撞聚合作用由强到弱,300 mm内雾滴粒径增长速率明显,300 mm外雾滴粒径增长速率较缓。随着供气压力增加,超音速虹吸式空气雾化喷嘴雾滴粒径逐渐减小,在实测距离内SMD(平均粒径)最小为17.5μm。不同供气压力下,超音速虹吸式空气雾化喷嘴随距离增加,雾滴粒径增长趋势基本一致。有效射程内供气压力为0.1～0.5 MPa时,SMD仅为17.5～31.16μm。对比实验中,超音速虹吸式空气雾化喷嘴SMD比内混式空气雾化喷嘴和X旋流型压力喷嘴小53.5%～74.0%。     

煤矿喷雾降尘雾滴存活时间的数值模拟

为提高煤矿喷雾除尘效率,揭示雾滴蒸发和存活时间的影响因素,基于差分方法,使用MATLAB软件编制雾滴蒸发过程仿真试验程序,研究了雾滴初始半径、雾滴与风流的初始相对速度、雾滴初始温度,以及巷道风流初始温度、湿度、风压共6个关键影响因素与存活时间的关系;采用逐步回归方法构造了包含5因素的雾滴存活时间计算方程。结果表明:在目前煤矿采用的雾化降尘工艺范围内,除雾滴初始温度外的其他5个因素对雾滴存活时间的影响均较为显著;构建的雾滴存活时间综合计算方程能合理计算雾滴的存活时间。     

X形旋流压力喷嘴质量中值直径预测模型

X形旋流压力喷嘴是喷雾降尘常用的一类喷嘴,喷嘴雾滴粒径是重要参数.为了更好地指导喷雾降尘过程中喷嘴的选型,对工业现场常用的6种X形旋流压力喷嘴展开了雾化参数试验研究.通过试验获得了喷嘴水流量、雾化角和喷嘴MMD实测数据,结果表明,X形旋流压力喷嘴MMD随供水压力增大而减小,随喷嘴出口直径增大而增大.在此基础上,根据已有的压力喷嘴MMD经验公式,采用多元非线性回归的方法,建立了 X形旋流压力喷嘴MMD预测模型.经试验验证,模型预测值与试验值变化规律一致且平均相对误差仅约7％.所建立的预测模型可用于该类喷嘴MMD的理论预测,指导喷雾降尘工程应用中喷嘴的选型.     

粉尘浓度超限喷雾降尘装置的研制与应用

针对煤矿井下自动洒水装置存在不管粉尘浓度高低都进行喷雾,造成水资源浪费和给工作带来不便等问题,研制了粉尘浓度超限喷雾降尘装置.该装置采用89C52单片机进行数据处理和控制,实现了粉尘浓度超限开始报警喷雾、粉尘浓度降低停止喷雾、防止水雾淋湿工作人员等功能.现场应用表明,该装置使用方便、动作可靠,节约了人力和水资源.     

磁化荷电水雾最佳降尘参数确定实验研究*

为实现对煤尘的有效防控,进一步提高磁化水降尘性能,提出磁化荷电喷雾降尘技术,通过研究液滴在磁化、荷电情况下的受力,揭示磁化荷电喷雾降尘机理;通过自主搭建的动、静态综合除尘实验平台,研究不同磁化强度、荷电电压下溶液表面张力和雾滴粒径的变化规律,进而确定最佳雾化参数。研究结果表明:磁化荷电后的溶液表面张力和雾滴粒径随磁化强度、荷电电压的增大呈现先下降而后上升,最后趋于平稳。荷电电压为9 kV、磁化强度为350 mT时达到最佳效果,此时,与清水相比全尘降尘效率达到92.79%、提高69.63%,呼尘降尘效率达到78.59%、提高94.01%。磁化荷电的溶液表面张力降低,破碎时所做表面功更小,雾化后液滴粒径更小更均匀,与尘粒接触面积增大,可提高捕尘效率,改善矿井环境。     

气水喷嘴雾化特性实验研究

为研究不同类型气水喷嘴的雾化效果及气体流量和水流量对雾化效果的影响,基于实验室自行设计的气水喷雾实验系统,利用JL-3000型激光粒度分析仪及电磁流量计和转子流量计对气水喷嘴流量特性及最佳工况条件进行了实验研究。采用origin软件对数据进行分析得到雾化粒径及雾滴相对尺寸ΔS随气体流量及水流量的变化曲线,并以此衡量喷嘴的雾化效果。利用喷雾学、流体力学及多相流等理论对实验现象进行分析并得到喷嘴的最佳工况条件。实验结果表明:当水流量一定时,随着气体流量的增加,雾滴粒径减小速度由快变慢。当气体流量为80 L/min时,水流量为5 L/h即气液比为960时干雾喷嘴雾化效果最好,扇形喷嘴和锥形喷嘴气水流量分别为100 L/min,5 L/h和140 L/min,5 L/h,即气液比分别为1 200和1 680时其雾化效果最好。通过对比最佳雾化效果发现干雾喷嘴的雾滴粒径及雾滴相对尺寸最小,可以达到更好的雾化效果和经济效益。     

不同喷嘴类型静电旋风水膜除尘系统配置优化实验研究*

为对比加宽版吹风喷头、1 mm孔径广角实心喷嘴和组合型喷嘴配置下的静电旋风水膜除尘系统的除尘效果,对进口风速、静电电压和单位面积流量3个单因素进行实验。研究结果表明:借助SPSS软件正交实验设计得出各喷嘴最佳参数、除尘效率影响因素排序均为进口风速＞静电电压＞单位面积流量。在各喷嘴最佳参数下,除尘性能排序为组合型喷嘴>加宽版吹风喷头>1 mm孔径广角实心喷嘴。在组合型喷嘴最佳参数（进口风速12.03 m/s、单位面积流量1.02 L/(m2·s)、电压45 kV）下,当进口风速不变时,除尘系统的分级除尘效率随粉尘颗粒粒径的增大而增大,但增幅不断地变缓,粒径约为40 μm时分级效率近似达到100%;当粉尘颗粒粒径不变时,分级效率随进口风速的增大呈现递减的趋势,粒径越大下的分级效率越接近。     

壳聚糖季铵盐的制备及其降尘性能研究

以壳聚糖为原料,对其季铵化改性制备了一种新型煤矿用环保降尘剂。主要包括单体3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵(CTA)的合成与壳聚糖季铵盐（HTCC）的制备。通过单因素试验研究了反应时间、反应温度、碱用量、单体配比等因素对HTCC降尘率的影响,并采用正交实验确定了最佳的工艺合成条件为:m(NaOH)/m(CTA)=1.2,m(CTA)/m(CTS)=3.5,60 ℃下反应10 h;用IR、XRD表征了HTCC。当HTCC投加量为0.4 g/L,pH=6、温度25 ℃时,煤尘去除率达到最大约为94.6%,在降尘领域中有着良好的应用前景。     

戊唑醇粉尘最小点火能试验研究

采用1.2 L哈特曼管爆炸装置分别对粒径小于54μm、74μm、150μm及大于150μm的戊唑醇粉尘进行测试。针对戊唑醇粉尘浓度及粒径范围对其最小点火能的影响,分别进行单因素试验,并对其危险性进行分级。结果表明,保持粒径小于150μm,环境温度为20℃,喷粉压力为0.7 MPa,在质量浓度100~1 300 g/m~3之间,戊唑醇粉尘的最佳敏感质量浓度ρ_m为983.71 g/m~3,此时的最小点火能为404.74 mJ。保持戊唑醇粉尘质量浓度为900 g/m~3,环境温度为20℃,喷粉压力为0.7 MPa不变,粒径小于54μm、74μm、150μm及大于150μm的戊唑醇粉尘的最小点火能分别为10 mJ、100 mJ、400 mJ和1 000 mJ以上。因此,判定戊唑醇粉尘最小点火能属于M2级,为特别着火敏感性。     

ESP内沉积粉尘层积累电荷对收尘性能影响的研究

基于对线板式 ESP内沉积粉尘层积累电荷的理论研究 ,对前人未能解释的现象给予解释 ;针对沉积粉尘层电荷积累和泄露过程提出了新的见解 ,且推导出了粉尘层积累电荷对粒子荷电量和粉尘层电场分布影响的表达式 ,从而导出了粉尘层积累电荷对 ESP收尘性能影响的理论表达式。所有这些研究为完善非稳态静电收集理论提供了依据。     

不同粒径镁铝合金粉尘爆炸与抑爆特性研究

为了研究镁铝合金粉爆炸危险特性,利用20L球形爆炸容器进行测试,结果表明:180目 (80 μm)、 120目(125 μm) 和60目(250 μm)3种粒径下的金属粉尘爆炸下限浓度分别为45 g/m3,55 g/m3和95 g/m3。相同浓度下最大爆炸压力随粒径增大的而减小。以碳化硅和石墨为代表的研究中,60目,120目和180目的镁铝合金粉以10%的浓度梯度加入碳化硅浓度分别至50%,70%和80%,石墨浓度至30%,50%和60%时,镁铝合金粉不会发生爆炸。表明碳化硅及石墨等惰性粉尘都能对粉尘爆炸有抑制作用,其中石墨对镁铝合金粉的抑爆作用明显优于碳化硅。     

露天矿山运输路面泡沫抑尘剂的配方优选及性能试验研究

为有效解决露天矿山运输路面的大量扬尘,针对现有抑尘剂存在的降解性差、成本较高、保水率差、除尘效率过低等问题,在对某露天矿山的扬尘进行表征分析的基础上,采用绿色表面活性剂烷基糖苷0.1%APG作为主剂、0.6%K12作为起泡剂、0.4%PAM作为稳泡剂、0.3%LAS作为润湿剂,通过测定泡沫的表面张力、泡沫体积、粉尘接触角、粉尘浸润深度确定各试剂的最佳质量分数,初步确定6个泡沫抑尘剂配方,选择保水率、抗风蚀性、抑尘效率作为性能指标,结果表明：配方为m(0.6%K12)∶m(0.1%APG)∶m(0.4%PAM)∶m(0.3%LAS)=1.05∶1∶0.6∶0.1的保水性、抗压强度、抗风蚀性均优于其他配方,全尘与呼吸性粉尘的抑尘效率分别高达87.11%,75.26%,经pH测试,符合绿色环保的要求。     

袋式除尘器反吹风清灰效果实验研究

通过实验对袋式除尘器反吹风清灰效果进行了研究.实验表明,清洁滤袋阻力与粉尘层阻力相比可忽略不计,滤袋阻力与过滤风速成正比;反吹风清灰时,滤袋上粉尘负荷越大,清灰效果越好;粉尘剥离率随反吹风风速的增加而提高,当反吹风风速增加到3.5m/min时,剥离率增加趋于平缓.实验结果为袋式除尘器清灰时反吹风风速的选择提供了参考数据.     

溜井泡沫抑尘剂的研制及其抑尘性能实验研究

矿山溜井卸矿过程中产生的大量冲击性粉尘已成为矿井可呼吸性粉尘的主要来源,为了有效解决溜矿井卸矿时产生的大量冲击性粉尘,基于泡沫抑尘的机理,研究了发泡倍数和半衰期两个指标进行优选实验,通过正交法和单因素法优选出最佳的泡沫抑尘配方为十二烷基硫酸钠、月桂酸钠和聚丙乙酰胺,各成分的质量浓度分别为0.6%、0.8%与0.4%。结果表明,通过模拟溜井卸矿测得不同泡沫高度的抑尘效率在85%~95%之间,呼吸性粉尘的抑尘效率为87%左右,其时效性可达2h以上。