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。     

回风顺槽全断面车载气动喷雾联合雾幕控尘技术研究

为治理综采工作面采煤过程中回风顺槽粉尘污染问题，基于超音速气动雾化控尘原理，提出全断面车载气动喷雾联合雾幕控尘技术。以敏东一矿01工作面回风顺槽为例，采用离散元和有限元方法，利用COMSOL(COMSOL Multiphysics)仿真模拟软件中的k-ε湍流模块和流体流动颗粒跟踪模块，建立控尘技术装置三维数值模型。利用数值模拟方法分析技术装置气流场和液滴粒子轨迹的变化特征，以得到技术装置风流场及液滴粒子分布规律；搭建仿真试验模型，并通过仿真试验平台研究技术装置最佳抗风性能参数。结合现场试验对比分析，以验证控尘技术的高效除尘性能。结果显示：当雾幕装置气压为0.6 MPa时，雾化效果好且不会影响现场其他设备供压，捕捉小粒径粉尘能力强，但抗风性较弱；车载装置抗风性高，控尘能力强，但雾化效果较差且受气压的影响较小。2种装置有效地结合应用并形成了全断面车载气动喷雾联合雾幕控尘技术。该技术有效阻止了粉尘的运移，有效覆盖了全断面。呼吸性粉尘和总粉尘控制效率分别达到94.92%和96.53%,这为治理煤矿井下回风顺槽粉尘污染提供了相关理论支持和治理手段。     

综掘工作面风幕控尘除尘系统数值模拟及试验研究

针对综掘工作面掘进过程中粉尘污染问题,设计了一种新型高效的风幕控尘除尘系统,利用风幕风速衰减试验分析了风幕风速与距出口距离衰减的关系,当风幕末端风速达到2 m/s以上就能够有效控制呼吸性粉尘逃逸,另外,利用数值模拟的方法,对风幕控尘除尘系统工作原理进行了模拟,当风幕初速度为15 m/s、除尘风筒负压为-250 Pa时,风流到达巷道壁时的风速均达到了3m/s以上,风幕控尘除尘系统起到了很好的控尘和除尘作用.并对压入式通风+湿式除尘机除尘的方式进行了数值模拟,压入式通风的风流大部分被除尘风筒吸入,掘进头和压入式风筒与除尘风筒重叠段形成了无风区,大部分粉尘颗粒和瓦斯不能够及时排出,给生产带来了极大的安全隐患.     

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。     

落煤过程中涡旋吹吸式除尘技术数值模拟及试验

为治理落煤过程中产生的粉尘问题,基于涡旋气流的生成机制及粉尘粒子在涡旋气流场中的运移特性,提出一种控制落煤过程中粉尘扩散的涡旋吹吸式除尘技术;以落煤塔落煤过程为例,利用数值模拟方法分析涡旋吹吸式除尘气流场的变化特征;搭建仿真试验模型,通过仿真试验研究设备最佳涡旋性能参数,对比分析涡旋吹吸式除尘与单一抽吸除尘的除尘性能。结果表明:落煤过程中形成涡旋气流,大部分粉尘粒子被涡旋集聚,呈螺旋状自下而上运动。最佳吹吸比为4.814时,涡旋气流性能最佳;涡旋吹吸除尘性能高于单一抽吸,单位时间集尘质量浓度分别为314.27、191.94 mg/m~3,除尘效率分别为93.25%和41.19%,粉尘逃散率分别为6.31%和46.60%。     

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。     

皮带输煤暗道通风排尘改造方案优化研究

为了解决皮带输煤暗道运输过程中粉尘污染严重及冬季供暖不足问题,对暗道通风供热系统进行了优化改造研究。以中煤平朔安家岭264输煤暗道为例,基于气固两相流理论,利用CFD模拟方法,对暗道内由风速对悬浮粉尘浓度分布的影响规律进行数值仿真。模拟结果显示:当输煤暗道排尘风速由0.25 m/s升至0.35 m/s时,粉尘浓度降为3.2 mg/m3,暗道最大通风阻力为245.94 Pa,最低换热量747.68 kW。基于数值模拟结果,从3种优化方案中选定一压一抽联合式通风除尘方案进行改造,现场实测除尘效果良好,表明所提出的输煤暗道通风除尘方案具有实践指导意义。     

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。     

对喷流除尘技术在收集硫酸铵和硝酸铵粉尘中的应用研究

对喷流除尘技术利用粉尘颗粒在撞击区内来回振荡、相互碰撞并团聚的机理进行除尘.实验采用水平式对喷流除尘系统收集硫酸铵和硝酸铵的混合物粉尘,主要考察喷嘴气流速度、含尘浓度和喷雾化水润湿含尘气流对除尘效率的影响,并进行机理分析.实验表明,除尘效率随喷嘴风速的增大而升高,但喷嘴风速超过25～27 m/s后,反而下降;除尘效率随含尘浓度的增加而升高,但含尘浓度超过0 45～0.55 kg/m3后反而有所降低;喷雾化润湿含尘气流能显著提高除尘效率,最优耗水量为0.18～0.22 kg/kg粉尘,超过该值后无显著变化.实验确定的最优除尘条件为:喷嘴速度25～27 m/s、含尘浓度0.45～0.55 kg/m3、耗水量0.18～0 22 kg/kg粉尘,除尘效率最高可达96.8%.     

空气质量测试在长大隧道施工中的应用

为避免隧道施工空气中的有害气体和粉尘危害施工人员健康,利用PortaSens Ⅱ气体检测仪和激光粉尘仪分别对隧道施工中的主要有害气体和粉尘进行现场测试,根据测试数据对施工通风效果进行评价,对通风存在的缺陷进行完善.油竹山隧道空气质量测试结果显示,隧道施工第1、2阶段通风效果良好,第3阶段粉尘质量浓度超标.针对粉尘超标,在隧道产生粉尘最多的掌子面附近增设于式空气除尘机.增设除尘机后的掌子面附近粉尘测试数据显示,除尘机开启120s后,空气中的粉尘质量浓度由初始的75 mg/m3下降到3 mg/m3,空气质量达到隧道施工环境标准.隧道施工中,增设空气除尘的通风系统可有效保证洞内空气质量;在污风出口采取喷洒水雾、加强绿化等措施可减轻排出的污风对隧道周围环境的污染.     

不同火灾规模下隧道水幕线性喷水强度的研究

为了探究火源功率和水幕线性喷水强度对烟气特征参数和水幕阻烟隔热能力的影响,以全尺寸隧道为研究对象,采用FDS数值模拟方法,还原验证了前人使用的小尺寸模型,研究了20组工况下烟气特征参数变化的规律。研究结果表明:根据相似性原理还原后的全尺寸模型在相同工况下的模拟结果与小尺寸实验基本一致;水幕系统降低遮光率的效果随线性喷水强度增加而增强,当线性喷水强度增至一定程度时,遮光率和隔热效率无明显变化;对于中、大型规模火灾,水幕有效作用时间出现减少的情况;火源功率为5,20,30 MW的小、中、大规模的隧道火灾,综合考虑经济性和水幕效果,建议分别选择水幕的线性喷水强度为8,14,16 L/(s瘙
簚m)。     

磁化作用对水性质的影响规律及喷雾除尘性能优化研究

为研究磁化水除尘的最佳磁化条件,提高水的利用率,通过实验得出不同磁化条件下水的表面张力、黏度;然后采用AN-SYS Fluent进行数值模拟得出磁化水降尘性能最佳时的喷雾压力和磁化条件.研究结果表明:当喷射压力为5 MPa时未磁化水的喷雾浓度较大、粒径较小;在此压力下,磁场强度为150 mT、磁化时间为80 s时,磁化...     

掘进面出风口风流与风幕调控下的粉尘分布响应曲面优化研究*

为了解决煤矿掘进面风筒出风口参数不能动态变化,而传统风幕全断面控尘效果不理想引起的粉尘浓度高等问题,通过分析风幕和出风口参数对粉尘分布规律的影响,以此得到合理的出风口风流与风幕综合调控方案,降低粉尘浓度。以陕西神木柠条塔煤矿N1212巷道为研究对象,利用Fluent软件建立出风口风流与风幕综合调控的粉尘场有限元模型,设计出风口风流及风幕综合调控响应曲面实验,得到最佳综合调控方案为:风幕射流出口宽度为0.16 m,风幕射流出口速度为6 m/s,出风口口径为0.9 m,出风口右偏角度为3°。搭建相似模拟实验平台来验证最佳综合调控方案,研究结果表明:调控后回风侧行人呼吸处和司机位置处粉尘平均浓度分别降低89%和81%,有效改善掘进面作业环境。     

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。     

综掘工作面气水联动除尘装置影响因素及应用效果分析

为掌握气水联动除尘装置影响因素及现场除尘效果,以便更好应用于现场实际。基于煤矿综掘工作面长压短抽通风控除尘系统,利用数值仿真和正交实验设计分析方法,系统研究除尘装置叶片参数、进风量和进风口位置等因素对除尘效果的影响规律。研究结果表明：叶片安装角为40°,扭转角为4°时,除尘器入口处负压值和进风量最大,而吸风口距工作面5 m、吸风量≥300 m³/min时的除尘效果较好。控除尘系统采用气水联动除尘装置后,各测点全尘除尘效率提高了40.8%～55.4%,呼吸性粉尘除尘效率提高了31.4%～41.3%,应用效果良好。     

速生杨木粉尘最小点火能的实验研究

为防止木材加工中木质粉尘燃爆事故的发生,以纤维板生产中常见的原材料速生杨木粉尘作为研究对象,在分析粉尘粒径分布、元素分析、工业分析及形貌特征的基础上,采用1.2 L哈特曼管对3种不同粒径（0~50,＞50~96,＞96~180 μm）速生杨木粉尘进行最小点火能实验,探究点火延迟时间、喷粉压力、质量浓度和粒径分布对速生杨木粉尘最小点火能的影响及变化规律。研究结果表明:在质量浓度为500 g/m3时,分别增加点火延迟时间和喷粉压力,最小点火能都先减小后增大;最佳点火延迟时间和最佳喷粉压力分别为120 ms和120 kPa;粒径对最佳点火延迟时间和最佳喷粉压力无显著影响。在点火延迟和喷粉压力分别为120 ms和120 kPa条件下,最小点火能随质量浓度的增加先减小后增大。粉尘粒径与最小点火能呈正相关性,3种样品的最小点火能分别为1~3,1~3和7~13 mJ,对应的敏感质量浓度分别为500 ,750和1 250 g/m3,属于特别着火敏感性粉尘。     

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。     

基于撞击法的喷雾射流粒径研究*

为解决我国光学法仪器价格昂贵,操作复杂,在消防领域未能大范围应用的问题。基于撞击法的采样原理,提出新测试方法,并将其应用于消防领域喷雾射流现场测试。在不同的喷孔数量条件下,通过改变喷雾射流出口压力,观察并统计水雾携带的雾滴在载玻片上留下的印记,根据其直径和数量得出雾滴粒径的分布。研究结果表明:喷雾射流雾滴粒径值与平均直径预测模型的预测值和马尔文粒度仪测得的粒径值相近,水雾粒径随着出口压力的增大而减小,研究结果可为喷雾水枪性能测试和优化改造提供技术支持。     

综采面高压注水联合高压喷雾二级防尘技术研究

综采工作面的粉尘防治一直是煤矿安全工作的重点和难题之一。结合双鸭山矿区新安矿综采工作面的实际状况,采用现场煤层高压注水实验方法,研究了高压注水条件下煤体增湿的规律;运用注水实验数据进行反演数值试验,优化煤层高压注水数学模型内部参数,利用注水数值模拟试验确定了综采工作面煤层高压注水减尘技术的最优参数;运用了高压喷雾降尘效率模型数值模拟方法,分析确定了综采工作面采煤机外置高压喷雾降尘的最优参数,研发了孔径为1.2 mm的7孔高压集成喷嘴。新安二矿、三矿煤层高压注水联合高压喷雾二级防尘技术应用效果表明:通过二级联合防尘措施,工作面全尘去除率高达96%,呼吸性粉尘去除率高达94%。     

综采面高压注水联合高压喷雾二级防尘技术研究

综采工作面的粉尘防治一直是煤矿安全工作的重点和难题之一。结合双鸭山矿区新安矿综采工作面的实际状况,采用现场煤层高压注水实验方法,研究了高压注水条件下煤体增湿的规律;运用注水实验数据进行反演数值试验,优化煤层高压注水数学模型内部参数,利用注水数值模拟试验确定了综采工作面煤层高压注水减尘技术的最优参数;运用了高压喷雾降尘效率模型数值模拟方法,分析确定了综采工作面采煤机外置高压喷雾降尘的最优参数,研发了孔径为1.2 mm的7孔高压集成喷嘴。新安二矿、三矿煤层高压注水联合高压喷雾二级防尘技术应用效果表明:通过二级联合防尘措施,工作面全尘去除率高达96%,呼吸性粉尘去除率高达94%。