一种细水雾喷雾除尘装置除尘性能影响因素数值模拟

为探究细水雾喷雾除尘参数对除尘性能的影响，构建欧拉气相-欧拉粉尘-离散雾滴相耦合的3相流计算模型，同时考虑除尘过程中雾滴蒸发的影响，在气液固3相耦合基础上加入蒸发模型。将建立的模型与文献中的试验数据进行对比校验，数据偏差在15%内，表明所建模型可靠。基于建立的模型，开展了雾滴粒径、雾滴速度、尘域环境温度、风机风速等参数对除尘性能影响的模拟研究。结果表明：1)在模拟范围内，考虑雾滴蒸发综合作用影响下，较大雾滴粒径时，喷雾除尘效率随雾滴粒径的减小而增大，当雾滴粒径小于20μm时，喷雾除尘效率随雾滴粒径的减小而减小；2)喷雾除尘效率随雾滴速度的增大而增大，但当雾滴速度增加到25 m/s以上时，喷雾除尘效率随雾滴速度的增大而减小；3)喷雾除尘效率随尘域环境温度的升高而下降；4)喷雾除尘效率随风机风速的升高而下降。研究结果可为细水雾喷雾除尘装置的设计与使用提供理论参考。     

压力旋流喷嘴雾化特性数值模拟

为了改善生产作业环境,针对喷雾降尘作业运用最为广泛的1.5 mm孔径压力旋流喷嘴进行模拟仿真以研究雾化压力对雾化效果的影响。研究表明:在压力旋流喷嘴的雾化场中,沿喷嘴轴线方向,随着轴向距离的增大雾滴粒径不断增大、雾滴速度逐渐减小;在距喷嘴一定距离的横截面上,雾滴径向速度由中心向边缘先增大后减小,雾滴粒径随着径向距离的增大而增大,但增幅较小;同一孔径的喷嘴,随着喷雾压力的增加,雾滴轴向速度、径向速度均不断增加,速度衰减速率也增大;雾滴粒径随着喷雾压力的增大而减小,当喷雾压力达到一定数值时,继续增大喷雾压力,雾滴粒径减小幅度较小。     

水雾荷电振弦纤维栅除尘器除尘性能影响因素的实验研究

为研究除尘系统结构最优配置,实验采用新型高效水雾荷电振弦栅除尘方法,以除尘效率及阻力损失为参照结果,选定纤维栅板数量、纤维栅与喷嘴间距、纤维栅材料和间隙4个因素进行单因素试验,针对各因素对纤维栅除尘效率的影响进行了分析研究,结果表明多块纤维栅除尘效果明显优于单块纤维栅,正常处理风速时3块纤维栅的除尘效率最高,纤维栅阻力与其数量呈正比;纤维栅除尘效率随间距增大而先增后减,间距为230 mm时除尘效率最高;塑胶纤维栅除尘效果明显优于其他材料,各阻力值排序为:塑胶＞涤纶＞不锈钢＞尼龙;纤维栅除尘效率随纤维间隙增大而降低,其阻力随间隙增大而减小;利用SPSS软件进行4因素三水平正交试验分析,在特定条件下除尘效率显著性排序为:纤维栅数=纤维栅间隙＞纤维材料＞纤维栅与喷嘴间距;阻力损失显著性排序为:纤维栅数=纤维栅间隙=纤维材料=纤维栅与喷嘴间距;试验最佳配置为3块间隙0.6 mm尼龙纤维栅板,且纤维栅板距喷嘴最小间距为185 mm。     

卸载破碎区域气动喷雾联合抑尘网除尘的数值模拟研究

为了有效治理安家岭煤矿输煤系统中卸载破碎区域的粉尘污染,提出卸载坑外围设置柔性抑尘网及坑口处设置气动喷雾的防尘方案。采用现场测试与三维数值模拟相结合的方法,得出卸载坑粉尘逸散规律。通过对卸载坑气动喷雾的雾化效果和设置抑尘网后的风速分布的数值模拟,分析该方案的除尘机理,并通过在安家岭煤矿的现场试验,验证该方案的可行性。结果表明:坑口处的气动喷雾能有效抑制坑内粉尘飞扬,外围设置的柔性抑尘网能有效控制坑口处的风速,防止粉尘受外界气流影响,有效降低粉尘污染浓度,其降尘效率达到90%以上,该综合除尘方案为输煤系统卸载破碎区域的粉尘治理提供理论依据。     

一种新型组合式喷雾降尘装置流场及雾化特性试验研究

喷雾降尘是工业粉尘治理的常规技术手段,传统喷雾降尘技术存在降尘效率低、耗水量大及无法实现远距离降尘等缺陷。通过提出一种新型组合式喷雾降尘装置,并基于自行设计的气水喷雾试验平台,对该新型装置气流场分布规律、雾化粒度的空间分布规律以及相关影响因素开展试验研究。结果显示：组合式喷雾降尘装置能够将喷雾吹送至较远的降尘区域,实现远距离降尘,且装置尾部可抽吸周围含尘气体,与雾滴一并喷出,达到二次降尘效果;随着供气压力的增加,组合式喷雾降尘装置的喷雾速度呈幂函数形式增大,随着与喷口处距离的增加,装置喷雾速度自出口沿下游呈指数函数形式衰减;负压随着供气压力的增大而增大,装置尾部产生的吸气量随供气压力的增加而不断增大;随着供气压力的增加,装置的射程不断增大,增大供水压力对装置射程的提升较小;雾滴粒径随着供气压力的增加呈先增大后减小的趋势,且沿轴线方向上的不同位置的雾滴粒径呈相同的变化规律;当供气压力一定时,装置的雾滴粒径随供水压力的增加而减小。综合考虑,组合式喷雾降尘装置在现场应用时,供气压力和供水压力分别为0.4 MPa和2.0 MPa时较为合理。     

多层螺旋雾幕技术的喷雾模拟及降尘试验研究

为了解决掘进工作面传统喷雾除尘无法有效抑制粉尘扩散的问题,提出了一种将气动喷嘴呈螺旋状布置的多层螺旋雾幕除尘方法。采用k-ω湍流模型与K-H液滴破碎模型,通过Comsol多物理场耦合数值模拟,得出了多层螺旋雾幕速度场分布和粒子轨迹的变化规律,结合模拟结果搭建试验平台,并将多层螺旋雾幕与传统喷雾的除尘效果进行对比分析。以2层雾幕为例的模拟结果显示,喷雾2 s时就会形成明显的2层螺旋状雾幕,10 s后旋转水雾充满整个模拟区域,并且雾滴粒径较传统喷雾更小。试验表明多层螺旋雾幕的除尘效果明显强于自然降尘与传统喷雾,3 min后可将浓度470 mg/m3左右的粉尘降到4 mg/m3以下。     

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:降尘效率随着雾滴粒径的减小、液体流量增大而提高,雾滴速度对其影响不明显;多因素耦合时,通过调节气液压力组合来控制降尘效率,结合高温环境对雾滴存活时间的影响分析,当气压0.3 MPa、液压0.5 MPa时,粒径为21～27 μm的粉尘沉降效果最佳,降尘效率达到90%以上,可有效解决热轧车间粉尘污染问题。     

超音速气动液滴荷电雾化及降尘性能试验研究*

为探究煤炭生产过程中呼吸性粉尘难以捕捉且对人体造成伤害的问题,提出超音速水雾荷电降尘技术。基于荷电雾化机理,研究电极环直径、电极间距、电压3因素对超音速气动液滴荷电、雾化效果的影响。利用网状目标法测量雾滴群电流并计算荷质比,采用SPSS软件分析3因素与雾滴荷质比之间的相关性,并用激光粒度仪测量雾滴粒径。最后,采用最优荷电雾化参数进行喷雾降尘试验。研究结果表明:各因素对荷电效果的影响次序为:电压>电极间距>电极环直径;雾滴粒径随电压的升高而减小,随电极间距的增大先增大后减小,随电极环直径的增大先减小后增大;当电压12 kV,电极间距2.5 cm,电极环直径6 cm时,超音速荷电水雾降尘效果最佳,与普通水雾降尘相比,全尘降尘效率提高12.4%,呼尘降尘效率提高49.6%。     

翻车机室内的喷雾降尘技术研究

工业粉尘污染是安全生产和环境保护的瓶颈问题.喷雾是治理开放性粉尘的经济简便的方法,但实际应用效果并不理想,效率低、消耗大,主要原因是喷雾系统参数不尽合理.为获得理想的喷雾降尘效果,以翻车机卸料时的矿粉为对象,研究了翻车机室内喷雾除尘机理和影响喷雾除尘效率的主要因素.结果表明,在喷雾溶液中加入质量分数为0.2%～0.6%的某种湿润剂可以显著提高喷雾溶液的湿润性能;对不同粒径和浓度的粉尘采用与之匹配的喷雾参数,并采用对喷流技术,能增加粉尘与雾滴之间的团聚,提高除尘效率.将该技术应用于翻车机室粉尘治理现场,取得了良好的降尘效果.     

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17.5 μm。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17.5~31.16 μm。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%。     

不同喷雾方式下低阻文丘里振弦栅除尘配置优化实验研究

为了对比径向外喷和轴向喷雾下的低阻文丘里振弦栅耦合除尘效果，以除尘效率和系统阻力为参照，选定喉管气速、振弦栅数、纤维丝间隙和喉管液气比进行单因素实验。结果表明2种喷雾方式的除尘效率和系统阻力的变化趋势相同。利用SPSS软件进行4因素3水平正交实验设计，在特定参数条件下，2种喷雾方式的因素影响排序相同，除尘效率为纤维栅数＞纤维丝间隙＞喉管气速＞喷雾量；系统阻力为喉管气速＞纤维栅数＞纤维丝间隙＞喷雾量；径向外喷最佳配置为喉管气速24 m/s、喷雾量2.3 L/min、2块间隙为0.8 mm纤维栅板；轴向喷雾为喉管气速28 m/s、喷雾量2.4 L/min、2块间隙为0.8 mm纤维栅板；在最优配置下的除尘性能为径向外喷＞轴向喷雾。     

钢厂电缆隧道水喷雾灭火系统设计及优化

为实现对某钢企电缆隧道中水喷雾自动喷水灭火系统的参数优化设计,对水喷雾灭火系统中喷头雾化角大小、间距及喷雾流量展开数值模拟,最终确定水喷雾灭火系统的最佳灭火系统参数为：水供给强度13 L/(min·m²),下喷喷头雾化角120°,喷头间距为1 m,侧喷喷头雾化角90°,喷头间距为1.7 m,工作压力0.34 MPa,喷雾流量30 L/min。     

气动涡旋雾幕性能影响因素试验及优化研究

为了掌握气动涡旋雾幕发生装置的雾化性能,依据气动涡旋雾幕形成机制架设相似试验平台,并围绕主要影响因素设计多因素正交试验,采用多因素回归分析法获得雾化半径预测模型,并对该装置的除尘效果进行试验验证。结果表明:射流风速与雾化半径的关系为正相关且影响较大,工作夹角和雾化压力为负相关;正交试验分析结果显示,对雾化半径的影响从大到小依次为射流风速、工作夹角、雾化压力。除尘效果试验检验结果证明:该装置所形成的旋转雾幕可将前端高浓度粉尘隔绝在雾幕之前,全尘和呼吸性粉尘降尘效率分别为93. 03%、87. 75%,对扩散的粉尘捕集效果较为显著。     

煤矿用喷嘴的优选方法研究与应用

喷嘴作为煤矿喷雾降尘技术的最重要元件之一,其优选问题一直没有统一的方法,在一定程度上影响了喷雾降尘技术的最佳效果。为此,在尘雾耦合沉降实验基础上,找出了雾滴沉降粉尘规律,确定了粉尘与雾滴粒径的关系:D尘≈0.1 D雾;结合喷嘴性能实验,建立一种以喷嘴雾滴粒径与各工序粉尘粒径关系为主、常规性能参数为辅的优选方法,力求进一步改善井下喷雾系统,并在高庄煤矿综放面进行了应用。通过现场实测,降尘效果有所提高。     

综掘面风幕集尘除尘系统的参数优化与数值模拟

针对目前井下综掘面粉尘治理难的问题,研制了一种新型风幕集尘除尘系统。其中风幕风机的风速、除尘风筒的结构尺寸及出口压力是影响整个系统集尘除尘效果的决定性因素。为使风幕集尘除尘系统的防治粉尘效果达到最优,通过计算流体力学FLUENT软件,分析风幕风机风速、除尘风筒直径及出口压力改变的条件下风机的表面空气流线以及粉尘颗粒轨迹。得到风机风速、除尘风筒的直径及出口压力对整个系统集尘除尘效果影响的规律。结果表明:单方面增加风幕风机的风速或出口压力时,系统的集尘除尘效果在一定范围内可以变好,但是超过一定范围之后,风速的增加或者出口压力的增大反而使系统集尘除尘效果变差;在其他条件不变的情况下,除尘风筒直径越大系统集尘除尘效果越好。     

新型风幕控尘除尘机除尘系统数值模拟

针对以往风幕存在不能全断面封闭掘进工作面的问题,设计了一种240°弧形风幕控尘除尘机除尘系统,利用流体力学计算软件Fluent对此系统的风幕宽度、除尘机压力、风幕与吸尘口距离和除尘效果进行了模拟.结果表明:当局扇提供的风量为280 m3/min,风幕宽度为50mm时,抗扩散能力较弱,风幕宽度为100 mm时,风幕风速分布较均匀,抗扩散能力较强,风幕宽度选取150 mm时,末速度达不到阻尘的作用;在风幕宽度为100 mm、风幕距除尘机吸尘口2.4 m的条件下,除尘机压力为-400 Pa和-500 Pa时,不利于粉尘的排出,除尘机压力为-250 Pa和-350 Pa时除尘效果较好;在风幕宽度为100nn、除尘机压力为-350 Pa的条件下,风幕距除尘机吸尘口距离小于2.0m时,不利于粉尘的排出,间距大于2.4m时除尘效果良好;当风幕宽度为100 mm、风幕与吸尘口间距2.4m时,除尘机压力-350 Pa比-250 Pa更有利于粉尘的排出.研究表明,240°弧形风幕控尘除尘机除尘系统在合理的工况参数下除尘效果更好.     

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。     

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。     

湿式纤维栅振动除尘机理与效率的研究

本提出了湿式振动纤维栅除尘机制的理论模型。在风流作用下，纤维振动所产生的水膜增加了湿式振动纤维栅水的活性表面积(称为二次造膜机制)，是提高除尘效率的重要因素。提出了单层湿式振动纤维栅除尘效率的计算式；并从理论上解释了“过滤风速越大，除尘效率越高”这一现象的原因。     

泡沫-细水雾雾场特性的试验研究

为了研究泡沫-细水雾与细水雾雾场特性的差异,建立了泡沫-细水雾和细水雾雾场测定系统.利用高速摄像技术、激光器偏光技术、激光粒度分析技术分别对中压工况下的泡沫-细水雾和细水雾雾场参数进行了试验研究.结果表明,雾场形态均保持标准的圆锥状,细水雾和泡沫-细水雾雾场边缘雾化效果较好,雾化效果向中心逐渐变差.系统工作压力对泡沫-细水雾的雾化锥角影响较大,工作压力为1.0 MPa时雾化锥角为51°,工作压力为3.5 MPa时增大到80°.不同压力下细水雾的雾化锥角变化较小,约为80°.泡沫-细水雾锥体中心处的雾流密度与系统工作压力成反比,压力越高,雾场的保护半径越大,雾滴分布越均匀.1.0MPa、1.5 MPa、2.0 MPa、2.5 MPa压力下泡沫-细水雾锥体中心处的雾流密度均大于细水雾锥体中心处的雾流密度.泡沫-细水雾雾滴粒径分布呈现随距喷头垂直距离增大而增大的总体特征,由于泡沫-细水雾雾滴的发泡作用,泡沫-细水雾雾场的雾滴粒径在喷头正下方10～100 cm处均大于细水雾雾场的雾滴粒径.