液态CO_(2)-水循环作用下煤体的物理改性规律及增润减尘效应

煤层注水是预防煤矿粉尘危害的主动性、治本性措施,也是防治瓦斯突出、冲击地压等灾害的重要手段之一。但我国大量煤层具有高地应力、低孔隙率、低渗透性的特点,传统方法和技术面临水注入难、注水周期长、煤体假性润湿等瓶颈。为此,利用液态CO_(2)具有的低温冷冻、高渗透性、相变自增压、酸化解堵等优异特性,提出液态CO_(2)-水循环作用致裂增润煤体的新思路,研制了液态CO_(2)循环冷浸试验系统,联合低场核磁共振仪研究了液态CO_(2)-水循环作用对煤孔隙结构的影响规律,联用电液伺服压力实验机探究了循环作用对煤体力学特性的改变机理,运用截齿破碎煤岩产尘试验系统研究了循环作用后煤体破碎过程的产尘特性。结果表明:液态CO_(2)-水循环作用使煤体有效孔隙度(φ_(NF))增加,增幅与循环作用次数呈正相关,煤体内部束缚流体变少,自由流体增多,T2截止值(T_(2cutoff))随之降低,结合分形理论发现基于渗流孔隙的分形维数Ds具有明显的分形特征,煤体原生孔隙经历了“扩容”的过程,微裂隙与原始裂隙形成贯通,循环作用增强了有效渗流通道连通性,优化了煤的孔隙网络与渗流条件。随着循环次数的增加,煤的最大应力σ_(c)呈指数衰减至4.93 MPa,应变ε_(c)线性增加至2.29×10^(-2),煤的抗压强度减弱,变形能力增加,循环作用改变了煤基质间联结状态,产生的冻胀力对煤体施加挤压作用加剧了裂隙的扩展,脆性指数B5最大降幅为34.71%,显著减弱了煤体脆性,具有了更好的抗动载荷或冲击能力;煤体对外加能量的存储能力弱化,改变了煤在截割过程中的破坏形式,试验条件下煤体破碎过程全尘产尘率降低了74%,呼吸性粉尘占比下降至2%,大幅减弱了粉尘危害性。

矿山抑尘泡沫基础特性及性能定量评估方法

源头抑制粉尘产生和飞扬是矿山粉尘防控的优先方向;泡沫作为一种含有发泡剂的气液两相介质,具有接尘面积大、黏附粉尘能力强、润湿粉尘速度快的独特优势,是一种高效的抑尘手段,尤其是对呼吸性粉尘有很强的抑制能力。但过去对抑尘泡沫本身形态及性能研究较为缺乏,导致在抑尘泡沫制备与利用中有一定盲目性,制约该技术在矿山的低成本应用。为此,采用理论推导、实验研究、定量分析等相结合的方法,研究了抑尘泡沫排液过程及规律、抑尘泡沫微观形态、性能影响机制及定量评估方法。结果表明:排液因子w与发泡过程的泡沫柱高度、泡沫含液量相关,即抑尘泡沫高度越高、含液量越大,排液因子w越小,利用排液模型计算得到的排液因子w、理论排液曲线预测值与实验值有较好的一致性;泡沫尺寸分布、平均直径随发泡剂的添加浓度(质量分数)变化而变化,当发泡剂质量分数小于0.1%时泡沫均匀性较差、数量较少,提高其质量分数至一定范围(0.3%~0.6%)后,泡沫均匀性和数量都有改善,泡沫可获得较大半衰期,其形态难以被破坏,但发泡剂质量分数大于1%时,泡沫的数量下降、大粒径气泡增多;在发泡剂中加入聚合物羟乙基纤维素的质量分数小于0.3%时对溶液在煤尘接触角无明显影响,但质量分数增大后接触角比未添加前有所提升,在发泡性能和稳泡性能方面,加入0.1%聚合物可达到较好地提升抑尘泡沫的产生效率和稳定性。基于从抑尘泡沫产生、输运到其作用于截割尘源全过程剖析,提出了抑尘泡沫性能的评价指标体系,并给出了抑尘泡沫性能定量评估准则及4个评价等级的判定依据。

煤矿泡沫除尘技术研究现状及趋势

针对严峻的矿井粉尘防治形势,采用归纳总结的方法,对国内外煤矿泡沫除尘技术的发展历程、主要研究内容及成果进行了阐述。分析了煤矿泡沫除尘技术研究及应用过程中存在的问题。最后指出了立足粉尘基本特性研究、加强泡沫除尘基础理论研究、突破关键技术、开发专用装备的总体技术发展趋势。

微生物发酵法合成生物抑尘剂的试验研究

抑尘剂(降尘剂)是提高水介质防尘降尘效率的重要途径,但目前煤矿应用的抑尘剂普遍为化学抑尘剂,存在表面活性较低、成本较高,降解性差、对环境有污染等问题。为此,提出研制高表面活性、天然环保的新一代抑尘剂——生物抑尘剂。研发了枯草芽孢杆菌发酵合成生物抑尘剂BDS(Biological Dust Suppressant)的工艺,并采用响应面分析法和Design Expert软件分析了菌株高产的最优发酵条件;采用X射线晶体衍射和红外光谱技术探究了BDS的晶体结构和官能团结构;采用表面张力仪测试BDS溶液的表面张力,研究了其在不同温度、酸碱度和盐度条件下的界面性能和环境耐受能力;采用界面流变仪和扫描电镜测试BDS的润湿性能,并与化学抑尘剂AEO(Alcohol ethoxylate)进行了比较。结果表明:对枯草芽孢杆菌进行活化、优选和培养可得到含有BDS的发酵液,然后采用酸化沉淀、超声萃取和减压蒸发方法对发酵液进行提纯,即可提取出BDS;在温度A=37.56℃、酸碱度B=7.99、摇床转速C=220 r/min、接种量D=2.17%、装液量E=59.89 mL的发酵条件下,BDS产量最大,达2.09 g/L;BDS结构上表现为各向同性,是一种具有长烷链和多肽结构的非晶体活性物质;BDS的临界胶束质量浓度为30 mg/L,较低的使用浓度即可将水的表面张力降至27 mN/m以下,在较大的环境参数变化范围内(温度≤70℃、酸碱度5~9、NaCl质量分数≤15%),溶液表面张力仍保持在27~30 mN/m;6 mg/L(1/5临界胶束质量浓度)的BDS溶液与煤尘的接触角仅为11.19°,其润湿能力与500 mg/L(临界胶束质量浓度)的AEO溶液相比提高63.5%,表现出优异的润湿性能。研究工作有望为破解传统抑尘剂面临的表面活性和润湿能力较弱、生物降解性和环保性不足等难题提供借鉴。

高性能降尘泡沫的制备及应用研究

针对常规水喷雾降尘技术的不足,模拟井下供水、供气条件构建了泡沫制备试验与测试系统,设计了一种泡沫制备工艺流程,成功制备出高性能降尘泡沫,实验获得了泡沫制备的主要技术参数,并在朱仙庄矿北翼皮带机大巷和810总回风下山的综掘工作面进行了现场应用。结果表明,降尘泡沫大幅降低了掘进工作面的总粉尘和呼吸性粉尘浓度,显著提高了降尘效率,明显改善了作业环境,保障了掘进工人的身体健康。

矿尘在井巷风流中的运动特性

为了揭示粉尘在矿井空气中的运动规律,采用雷诺判定准则对井巷内空气的流动状态进行了分析,从理论上研究了层流和湍流2种情形下粉尘颗粒的运动特性,导出了粉尘颗粒在矿井空气中的运动方程.结果表明,煤矿井下风流状态大多为湍流;无论是在层流中,还是在湍流中,控制和分离风流中的粉尘颗粒都需借助黏附力、离心力、磁场力等外力场的作用;粉尘在井巷风流中的运动轨迹与粉尘的密度、粒径、初始运动速度及空气粘度等因素有关.

大断面全岩巷综掘工作面泡沫降尘技术

为了解决大断面全岩巷综掘工作面高浓度粉尘问题,结合大断面岩巷综掘工作面产尘特点,在对大断面岩巷综掘工作面综掘机截割破岩的过程分析后,利用Fluent软件,对大断面岩巷综掘工作面粉尘运动场进行数值模拟,并分析了粉尘运动规律及粉尘浓度分布情况,依据泡沫降尘原理,设计了大断面岩巷综掘工作面泡沫降尘工艺系统,并在淮北朱仙庄煤矿北翼胶带运输大巷大断面岩巷综掘工作面进行了现场应用。结果表明,综掘岩尘主要集中在综掘工作面回风侧,在尘源下风向的某一回风侧浓度达到最大;泡沫降尘工艺系统制备的泡沫能包裹综掘机截割头,覆盖岩壁达到提前润湿岩体,减少和抑制粉尘的产生,同时又能阻断已产生粉尘的扩散通道,对全尘和呼吸性粉尘的平均降尘效率分别为86.2%和84.4%,是水喷雾降尘效率的3.6倍和4.6倍,取得了理想的降尘效果。

泡沫除尘技术在综掘面的应用

针对掘进工作面粉尘灾害严重的现状,在系统分析泡沫除尘技术特点的基础上,提出了一种综掘工作面泡沫除尘应用工艺,并应用于平顶山一矿戊10-21180掘进工作面。现场应用结果表明:在掘进机司机处,泡沫对全尘的降尘效率达到87.90%,为水雾降尘的2.10倍;对呼吸性粉尘的降尘效率达到75.97%,为水雾的2.37倍,防尘效果显著。

气液两相混合发泡降尘新技术的研究与应用

气液两相混合发泡降尘新技术采用压力水、发泡剂、压缩风流经发泡器进行物理发泡进行降尘,技术兼容了水雾与化学抑尘的特点,降尘效率更高。通过设计气液两相混合发泡降尘工艺,制备出了高性能的泡沫,然后通过在尘源周围布置多个泡沫喷头,利用喷头良好的扩散性能将尘源包裹,达到了降尘的目的。现场测试结果表明:在司机侧气液两相混合发泡降尘时全尘浓度由原来的1103mg/m3降低为308.8mg/m3,呼吸性粉尘由原来的596mg/m3降低为149mg/m3,降尘效率分别为72.4%和75.2%,分别是外喷雾降尘效率的2.52倍和3.08倍,降尘效果非常明显,同时,气液两相混合发泡降尘成本较低,约占总投入的1.8%-2.2%,经济性明显,具有广阔的实用推广性。

泡沫降尘技术在掘进工作面的研究与应用

通过研究掘进工作面产尘机理及粉尘产生过程,比较泡沫降尘技术较其他常规降尘手段所具有的优势,设计了泡沫降尘的工艺流程以及系统的安装工艺。泡沫降尘技术在新安煤矿掘进工作面的现场应用测试数据显示,泡沫对全尘的降尘效率达到84.43%,对呼吸性粉尘的降尘效率为68.85%,分别是水雾除尘的2.11倍和1.72倍,降尘效果显著。

掘进面产尘机理及粉尘迁移规律的研究分析

通过深入剖析掘进面的产尘规律,借助于CFD数值模拟,对巷道粉尘产生与扩散规律进行了全尺寸模拟,全面获取了粉尘的横向与纵向迁移规律。由于"附壁效应",巷道壁面明显低于中轴线上的粉尘浓度,但距离迎头越远,"附壁效应"越弱,断面粉尘浓度分布越均匀,约距离迎头35m处,巷道粉尘浓度分布基本趋于一致;同时,由于涡流效应的存在,粉尘的纵向迁移变为了横向迁移,在掘进头附近形成了面积为1m×3m和0.8m×1.5m的粉尘积聚区,严重威胁了掘进司机的健康安全。

综采工作面粉尘浓度分布模拟研究

采用Fluent软件对综采工作面粉尘浓度进行了数值模拟研究。结果显示:顺风割煤时,机道附近粉尘浓度的峰值位于采煤机下风向10 m左右,粉尘浓度从下风向40 m处开始趋于稳定,人行道附近粉尘浓度在下风向20 m左右粉尘浓度趋于稳定;逆风割煤时,机道附近粉尘浓度于采煤机下风向7 m处达到最高,人行道附近的粉尘浓度于下风向17 m处趋于稳定。在巷道横断面方向上,粉尘浓度的峰值区随着粉尘运移路程的增加而从煤壁向机道方向移动。

高突煤层综采工作面立体化防降尘技术研究

针对高突煤层综采工作面尘源多、粉尘浓度高、风速大的问题,提出了分源治理、防降结合的思路,研究设计了由煤层注水、采煤机尘源跟踪喷雾、移架自动喷雾、钻孔泡沫除尘、回风巷尘控自动喷雾等组成的综采面立体式防降尘技术方案,并在平煤八矿戊9. 10-21050综采工作面进行现场应用。结果表明,该立体化防降尘技术对割煤、移架、打钻、转载等作业点的全尘、呼尘的降尘效率分别达到80%~88%、79%~86%,实现了高突煤层综采面粉尘的分源有效治理。

泡沫降尘技术在枣庄滨湖煤矿的实验研究

降尘泡沫作为一种新兴的除尘工艺,具有优良的润湿性、覆盖性和黏附性,泡沫与粉尘之间存在的各种效应之间相辅相成,强化了泡沫降尘效率;设计的泡沫降尘工艺,利用井下已有的高压水和压缩风流为动力,通过添加器添加发泡剂,经与发泡器产生高性能泡沫,最后经喷头喷洒至掘进面,进行降尘。通过滨湖煤矿掘进面的现场测试,得出了采用泡沫降尘技术,降尘效率高可达80%,降尘后能见度在6m以上,降尘效果非常明显。

突出煤层综掘工作面湿润剂高压喷雾降尘应用

针对突出煤层综掘工作面粉尘浓度高、除尘风机无法使用、粉尘治理困难的问题,以平煤八矿己_(15)-21030风巷综掘面为切入点,开展了突出煤层综掘面湿润剂高压喷雾降尘的应用研究,分析了湿润剂高压喷雾降尘机理,介绍了一种综掘面湿润剂高压喷雾降尘系统及其工作原理,并进行了现场试验。结果表明:该喷雾降尘系统在掘进机司机处的平均降尘效率比低压喷雾和普通高压喷雾分别提高10%~20%。

采用热等静压技术提高铸件质量和性能

本文介绍了应用热等静压技术，处理ＣＯ＿２透平机叶轮获得成功，进而提高了叶轮的使用寿命和降低了制造费用。用热等静压技术处理高转速钛转子叶轮铸件，是近年来在铸造生产中所发展的一项新工艺。采用热等静压技术可以清除铸件内部气孔而使铸件密实。其结果是大幅度地提高了铸造钛叶轮的机械性能，改变的性能可接近同类合金的锻造性能。

高瓦斯煤层综掘工作面风流-粉尘两相流动特性

为解决压入式通风条件下高瓦斯煤层综掘工作面粉尘质量浓度高的问题,以山西潞安集团漳村煤矿2601综掘工作面为研究对象,基于气固两相流理论,通过编程计算综掘工作面气载粉尘运移过程,研究了综掘工作面气固两相流动特性,结果表明:在压入式风筒出口与综掘工作面之间存在一个“负压区”,其影响范围随风筒出口风速增大而增大,而中心压力随风速增大而减小。该负压区导致沿综掘工作面回风侧煤壁运移的部分粉尘流分别在掘进机上方涡流、后方回流的携带作用下,从掘进机右侧和后部流经掘进机司机周边,往风筒出口方向运移,导致司机右侧、后部以及进风侧距综掘工作面2.5 m区域的粉尘浓度较高。当风筒出口风速低于17 m/s时,回流粉尘环绕掘进机形成平均质量浓度为300 mg/m 3的粉尘带;当风速高于17 m/s时,粉尘带平均质量浓度急剧下降,回流粉尘在进风侧距综掘工作面2.5 m的区域积聚,形成平均质量浓度高于300 mg/m 3的粉尘团。因此,应在高瓦斯综掘工作面掘进机的回风侧设置粉尘拦截装置,截断粉尘的扩散路径。同时,需在掘进机的后部设置覆盖工作面断面的除尘装置,对沿回风侧运移的粉尘进行二次拦截,阻挡掘进机后方粉尘回流,提高综掘工作面的能见度。

用于综掘机内喷泡沫的水射流吸液装置研究

综掘机内喷管路弯曲细小,泡沫输送过程中阻力较大,传统的定量泵添加装置无法在煤矿井下环境使用,文丘里添加装置阻力损失大,出口压力较小,无法满足泡沫输送的动力需求。因此研究高出口压力水射流吸液装置具有重要意义。借鉴液体射流泵的原理,利用水射流形成的负压添加发泡剂,对水射流发泡剂添加装置不同结构尺寸下的吸液特性进行了研究。通过数值模拟进行结构参数的初步设计,探明其对流场特性及压力损失的影响规律;实验室实验验证模拟结果的可靠性。结果表明,在现场条件下,喷嘴孔径为3 mm,喷嘴出口与喉管入口距离为2.5 mm,喉管直径为5 mm,喉管长度为30 mm时,吸液效果最佳,压力损失最低,装置稳定性最高,能够满足高输送阻力下的发泡剂稳定添加。

湿式旋流抽尘净化器的除尘机理研究

为解决现有湿式除尘器普遍存在的喷嘴易堵塞、滤网需频繁拆卸清洗、维护量大、设备尺寸过大导致安装空间有限等问题,自主研发了一种湿式旋流抽尘净化器,该设备主要由进水管、新型叶轮、锥形后盘、防水电机、旋流叶片、脱水筒组成,按功能分为进水布水、混合旋流和脱水排污3个单元。基于常见除尘器的3种叶轮特点,设计出一种有锥形后盘的新型叶轮。新型叶轮在防水电机带动下产生的高负压吸入含尘气流,同时将进水管出水吸至叶轮锥形后盘上形成水膜,实现第1次捕捉抽入粉尘;水流进入叶片间的动态文丘里通道后在机械作用下被充分破碎,在动态文丘里原理作用下完成第2次捕捉粉尘;经旋流叶片上形成的水膜实现第3次捕捉粉尘,并在离心力的作用下实现第1次脱水,以螺旋轨迹运移的含污气流经导流后通过脱水筒完成第2次脱水;第1次脱水与第2次脱水后汇聚到净化器内壁上的污水在风流与重力的双重作用下积聚到净化器内壁底部的排污槽处,从排污槽排出。通过三重粉尘捕捉与双重脱水作用,实现了高效抽尘、净尘、脱水的一体化。在山西某选煤厂精煤2次脱水与运输车间的现场应用结果表明,除尘前车间内全尘和呼尘浓度分别为87.7~118.7 mg/m^(3)和59.8~79.2 mg/m^(3),除尘后下降为2.9~3.2 mg/m^(3)和2.0~2.2 mg/m^(3),全尘除尘效率达到96.3%以上。

浅议蒸馏塔的内防腐

浅议蒸馏塔的内防腐姜宜松，姜斌，王和堂，范彩凤（大连化学工业公司碱厂大连ｌ１６０３２）主题词：蒸氨塔，防腐大化碱厂有蒸馏塔四台。每台直径为２．８ｍ，高４２．７ｍ，共３４圈。塔体分为蒸馏段和预热段。１￣＃～１６￣＃圈为蒸馏段，内有ｌｌ个菌帽和空圈组成。...