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。     

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.     

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。     

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。     

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.     

喷嘴直径对降尘效果影响的试验研究

为提高喷雾降尘效率,以改善作业环境,有必要研究喷嘴直径与降尘效果间的关系。基于自行设计的喷雾降尘试验系统,采用马尔文实时高速喷雾粒度分析仪、高速摄像仪及粉尘浓度测定仪对不同直径喷嘴的雾化特性参数和降尘效率进行测定。结果表明,在相同喷雾压力下,随着喷嘴直径的增大,全尘降尘效率持续增加,而呼吸性粉尘降尘效率先增加后减小,并在喷嘴直径为1.5 mm时达到最大值;在耗水量相同的情况下,随着喷嘴直径的增大,全尘和呼吸性粉尘降尘效率均下降。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降尘效率,宜选择直径为1.5 mm的喷嘴;当耗水量受限制时,宜选择直径为1.2 mm的喷嘴。     

土壤重金属污染治理过程开放性粉尘控制技术

以开放性粉尘为研究对象,对重金属污染土壤产生粉尘的原因进行实验,明确了被重金属污染土壤的粉尘在堆料阶段和取料阶段的具体扩散状况,进而提出了一项以抑制粉尘逸散为目的的荷电喷雾降尘技术。并通过对该项降尘技术的喷雾压力测试和荷电电压测试,来检测该技术在不同喷雾压力和荷电电压环境下的使用效果。最终的测试结果表明:通过设置静电场使雾滴荷电,可以显著提升喷雾的降尘效率,且荷电喷雾对粉尘的降尘效率会随着喷雾压力的增加而增大,但喷雾压力和荷电压力在上升的过程中,降尘的效率会逐渐降低。     

土壤重金属污染治理过程开放性粉尘控制技术

以开放性粉尘为研究对象,对重金属污染土壤产生粉尘的原因进行实验,明确了被重金属污染土壤的粉尘在堆料阶段和取料阶段的具体扩散状况,进而提出了一项以抑制粉尘逸散为目的的荷电喷雾降尘技术。并通过对该项降尘技术的喷雾压力测试和荷电电压测试,来检测该技术在不同喷雾压力和荷电电压环境下的使用效果。最终的测试结果表明:通过设置静电场使雾滴荷电,可以显著提升喷雾的降尘效率,且荷电喷雾对粉尘的降尘效率会随着喷雾压力的增加而增大,但喷雾压力和荷电压力在上升的过程中,降尘的效率会逐渐降低。     

基于 Fl ue nt 的压气水自吸风喷雾与常规喷雾比较分析

利用Fluent软件分别对压气水自吸风喷雾与常规喷雾进行了数值模拟,并对二者的内部流场进行了比较分析,另外,还比较了相同截面距离下二者的雾滴粒径大小,实验结果表明,相对于常规喷雾降尘,采用压气水自吸风喷雾降尘的效果要更好。     

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.     

振弦栅与高压喷雾协同作用下除尘特性研究

为防治矿井排风口的粉尘对矿区周边大气环境的污染问题,基于流体动力学、气液耦合和喷雾降尘及振弦栅除尘理论,运用计算流体动力学(CFD)三维数值模拟方法,优化振弦栅与高压喷雾协同作用下除尘特性参数,研究不同雾化压力对雾滴粒径分布及质量浓度分布的影响,分析振弦栅直径及间距对雾滴拦截效果、风速对双层振弦栅水膜作用特征。结果表明:随着雾化压力增大,雾滴粒径逐渐变小且分布集中化,雾化压力超过8 MPa后雾滴粒径分布变化不明显;不同间距的振弦栅均对流场有截流作用并伴有严重回流现象,而间距为5 mm的振弦栅对粒径较小的雾滴拦截效果更好;当进口风速为3 m/s时振弦栅表面形成水膜效果最佳,更利于粉尘捕集;模拟数据与试验结果变化趋势基本一致。     

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。     

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%。     

压风水力喷雾降尘

压风水力喷雾降尘,是压风与压水一起从喷嘴喷出,形成高密度雾滴的一项矿山降尘技术。苏联七十年代开始推广,现正被作为常规防尘技术手段。卡垃干达矿区煤层的平均产尘能力达 20毫克/焦耳,应用这一技术十年,采掘工作面内的粉尘浓度降低一半,从而使尘肺发病人数减少 75%。 经对除、降尘器之外的其它防尘手段典型评价试验证明:对不同的采煤机型、不同的截割牵引速度,在任何风速下,这一技术措施均比其它措施效果好。如回采工作面的粉尘浓度约为煤体注水时的20%、普通喷雾时的30%,为煤体注水加普通喷雾时的60%。当压风水力喷雾作面,当长度大于200…     

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。     

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%。     

煤巷综掘面喷雾用化学降尘剂的试验研究与应用

为了改善现有喷雾降尘技术的防尘效果,提高喷雾沉降粉尘的能力,针对焦煤更难与清水结合沉降的问题,以脂肪醇硫酸钠盐(SDS)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)、十二烷基二甲基苄基氯化铵(1227)、椰油酰氨基丙基甜菜碱(CAB-35)为原料,以三交河煤矿焦煤为试验煤样,首先通过表面活性剂单体溶液的沉降试验,考虑多方面因素,确定复配溶液的质量分数为0.5%;再利用两两复配原则,对复配溶液的表面张力、成膜时间及抗蒸发性等性能进行了测定,并结合沉降试验,最终确定了AES与CAB-35两种试剂组成的高效喷雾用化学降尘剂,其表面张力为22.4 mN/m,成膜时间短,具有较好的保水性能。并进行了现场应用,与在喷雾系统中未添加该降尘剂相比,其平均降尘率提高了16%以上。     

受限空间气泡雾化尘-雾粒径耦合试验研究

为揭示细颗粒粉尘与雾滴粒径之间对位配置降尘规律,建立受限空间气泡雾化尘-雾粒径耦合试验系统,采用Spraytec粒度仪、直径为1.5 mm的内气外液型喷嘴等仪器,模拟风流扰动下无尘源、释放煤质尘源2种状态6种气液比(ALR)试验条件,测试研究粉尘粒径、雾滴粒径(XNS)及降尘效率之间的影响关系。数值拟合得到ALR、XNS分别与全尘效率(η)的Gompaertz、Parabola函数关系式,以及ALR、X_(NS)分别与4个粒径区间的分级降尘效率(η_(2μm)、η_(25μm)、η_(510μm)、η_(10μm))的Gompaertz函数关系式。模拟得出捕集呼吸性粉尘(Stokes直径d≤5μm)ALR、XNS分别为0.4~0.6、15~25μm,捕集可吸入类粉尘(5μm≤d≤10μm)ALR、X_(NS)分别为0.4~0.5、25~30μm。     

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。     

高压喷雾降尘物理过程的探索

在煤矿生产中,粉尘就像一把"无形的刀子"威胁着矿工的身体健康及生命,因此,防尘问题就显得越来越迫切了,但一般的低压喷雾洒水降尘效果都不超过80%左右;如果采用高压喷雾降尘,从捕捉呼吸性粉尘的效果看,高压喷雾比一般喷雾洒水系统空气中含尘可减少70-80%,那么为什么高压喷雾能增加降尘效果呢?本文着重对高压喷雾降尘的物理过程进行探索.