基于图像分析的掘进工作面粉尘颗粒检测方法

基于光散射原理测定粉尘质量浓度只能定时定点手动检测,实时性差,且只能检测出粉尘质量浓度,并不能给出粒径分布范围。目前基于图像分析的粉尘颗粒检测研究主要是针对粉尘质量浓度或粒径分布进行单方面研究,并不能实现粉尘质量浓度和粒径分布范围的同时检测。针对上述问题,提出了一种基于图像分析的掘进工作面粉尘颗粒检测方法,探究图像特征与粉尘质量浓度、粒径分布间的关系。通过粉尘样本收集及图像采集装置,采集粉尘颗粒图像并获取采集图像时的粉尘质量浓度。编写粉尘样本图像处理算法,提取图像的灰度特征、纹理特征、几何特征相关参数。对提取的图像特征与实测粉尘质量浓度进行相关性分析,选取相关性较大的图像特征作为参数建立回归数学模型。提取粉尘颗粒对象像素点个数,结合转换系数,基于几何当量等效面积径计算粉尘粒径大小及分布范围。实验结果表明:实测粉尘质量浓度与建立的图像特征多元非线性回归模型数学模型计算值间的平均相对误差为12.37%,标准实测粒径与几何当量等效面积径得到的粒径分布间的最大相对误差为8.63%,平均相对误差为6.37%,验证了基于图像特征的粉尘质量浓度回归数学模型和基于几何当量等效面积径分布数学模型的准确性。

不同类型表面活性剂对烟煤润湿性能影响的分子模拟及实验

喷雾降尘是现阶段矿井使用最广泛的除尘方式之一,水对煤的润湿性能对喷雾降尘效果有着直接的影响,所以在水中加入表面活性剂可提高水对煤的润湿性能。为探究不同类型表面活性剂对烟煤粉尘润湿性能影响,以快渗T、1227、BS-12和APG 4种类型的表面活性剂为代表,采用分子模拟技术和实验室实验相结合对烟煤的润湿性能进行了研究。一方面,利用分子模拟手段构建了表面活性剂水溶液的界面体系,基于氢键形成数目和径向分布函数理论,对表面活性剂自身的亲水性进行了模拟分析,并开展了4种试剂的表面张力实验,研究发现,快渗T形成氢键的数目最多,为398个,且径向分布函数曲线出现峰值最早在1.99×10^(-10)m处,最易与H_(2)O分子吸附,实验结果也表现为快渗T对水的表面张力削弱最强,即表面张力最小,为24.4 mN/m。另一方面,通过静电势计算,结合构建的表面活性剂/水/烟煤三元吸附体系相互作用能分析,研究了4种表面活性剂对烟煤润湿性影响,并分别开展了烟煤在4种试剂中的沉降实验和接触角实验,结果表明,快渗T与烟煤分子结合后该部位与水分子的电势差最大,为6.8535 eV,其与烟煤间相互作用能也最大,为-2705.12 kJ/mol,实验结果也表现为2种烟煤在快渗T中的沉降时间最小,分别为26.3、10.22 s,接触角最小,分别为25.8°、21.7°,由此表明分子模拟结果均与实验结果一致,均验证得出阴离子型表面活性剂快渗T对烟煤的润湿性能为最好。

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。

煤矿综掘工作面长压短抽除尘性能与尘源移动路径关系

长压短抽通风除尘是净化煤矿综掘工作面掘进区域高质量浓度粉尘的有效方法之一,特别是压抽配合产生的局部流场有利于对呼吸性粉尘的除降,而产尘源位置的动态变化对该方式除尘性能的影响不甚明晰。通过考虑产尘源位置沿横、纵2种方向的运动路径及往复次数,基于长压短抽试验平台设计了4种尘源移动路径,结合对长压短抽通风系统参数的调控,测试分析尘源在不同运动工况下对空间粉尘质量浓度、粉尘粒径质量浓度和粒径分布的影响。结果表明:在相同的通风参数下,横向路径对司机和行人呼吸带位置造成的粉尘质量浓度均低于纵向;而在横向路径中,当压风筒位于靠近抽风筒一侧且压风口位于司机前方约1 m区域时,司机与行人呼吸带位置的PM1、PM2.5和PM10粉尘粒径质量浓度最低,通风除尘效果最好。空间粉尘扩散表现为:粒径小于2.5µm的颗粒极易跟随抽风流场被抽尘口收集净化,而粒径大于10µm的颗粒则会从产尘源和抽尘区域逃逸到司机及其后方区域,并以自然沉降为主。基于前期试验所得最优尘源移动路径与通风参数,在陕北某煤矿2304综掘工作面开展现场试验。结果表明:横向路径下司机位置和行人呼吸带位置的总粉尘质量浓度分别降低至85.6 mg/m^(3)和21.9 mg/m^(3),降尘率最高达到76.9%;呼吸性粉尘质量浓度分别降低至15.3 mg/m^(3)和10.5 mg/m^(3),降尘率最高达到85.2%,除尘性能明显提升。

超低阻呼吸防护用聚乳酸纳米纤维膜制备及长效过滤性能

长期暴露于大气环境中高浓度的细颗粒物(PM_(2.5))会对人类的长期健康效应产生消极影响,传统空气过滤材料难以兼顾高效、低阻的防护效果,且不可降解,不仅加剧全球塑料污染,还易产生更强的微塑料危害。为此,制备了一种具有空气滑移效应、自供能且可生物降解的纳米纤维膜,以保障长效、低阻呼吸防护。提出两步水热法制备平均粒径49.6 nm、易分散的BaTiO_(3)电介质,同时利用“静电纺丝-静电喷雾”法将BTO纳米颗粒(BTO NPs)原位嵌入PLA纤维膜,利用BTO NPs的摩擦电效应和尺寸效应同步调控纤维膜的过滤效率和空气阻力。通过控制喷雾悬浮液中BTO NPs的浓度,探讨其与PLA/BTO纤维膜电活性、过滤性能和力学性能之间的关系。微观表征和性能测试结果表明:PLA/BTO纤维膜具有优异的电活性、过滤性能及力学性能。PLA/BTO纤维膜表面电势可高达5.9 kV,介电常数达1.20 F/m,平均输出电压高达12.4 V;得益于增强的空气分子滑移效应和电活性,PLA/BTO10纤维膜在显著降低空气阻力(低至20 Pa)的同时,对PM_(0.3)过滤效率提升了7.78%~9.05%,对PM_(2.5)过滤效率提升了2.90%~13.19%,即使在85 L/min高测试流量下仍能保证高达97.25%的PM_(2.5)过滤效率;同时,PLA/BTO纤维膜拉伸强度增幅高达60%(拉伸强度22.5 MPa),断裂伸长率增幅高达68%(断裂伸长率25%),而断裂韧性最高可提升1.3倍(断裂韧性3.6 MJ/m^(3))。因此,提出的兼具长效、低阻过滤且可降解纤维膜在呼吸防护领域具有广阔的应用前景,也为缓解废弃口罩加剧的塑料污染现状提供了一种新思路。

岩巷综掘面抽尘参数影响粉尘污染扩散规律研究

抽尘系统是岩巷综掘面长压短抽通风方式中控除粉尘污染的重要组成部分,而确定适宜的抽尘参数是实现有效除尘的关键。利用Solidworks软件对某矿632岩巷综掘面进行了物理建模,并进行了ICEM-CFD网格划分,通过网格无关性检验确认了后续所用的网格模型,运用FLUENT计算流体力学软件对不同抽尘位置Dn(n分别为0、1/4、1/2、3/4、1)与抽风量(300~350 m^(3)/min)影响粉尘污染扩散状况进行了数值模拟,并通过仿真试验验证了数值模拟结果的准确性。结果表明:抽尘位置为D0、D1/4、D1/2、D3/4时,巷道内风流整体均处于较为紊乱的状态,粉尘污染经风流运载最终均扩散至整个巷道;抽尘位置为D1时,在抽风与压风协同作用下,距迎头4.6~6 m范围内形成了风向指向迎头、流动均匀且覆盖巷道全断面的有效控尘风幕,粉尘污染被风幕控制在掘进机司机与迎头之间的封闭空间内。抽风量在330 m^(3)/min及以上时,在司机处均形成了有效控尘风幕。为了在有效控尘的前提下尽可能降低能耗,最优抽风量选取最小值330 m^(3)/min。

井下电力电缆故障定位研究

针对传统井下电力电缆故障定位方法依赖主观参数选择和抗噪性能较差,无法满足强噪声背景下井下电力电缆故障精确定位要求的问题,提出了一种基于樽海鞘群算法(SSA)优化变分模态分解(VMD)并结合改进型Teager能量算子(NTEO)的井下电力电缆故障定位方法。针对VMD在信号分解上存在的模态混叠、过分解和欠分解问题,采用SSA以模糊熵为适应度函数对VMD模态数K和惩罚因子α2个参数进行优化,得到更能反映故障特征信息的本征模态函数;采用NTEO对本征模态函数进行首波波头标定,得到首末两端的波头到达时刻,根据双端测距法得出故障位置。采用PSCAD/EMTDC进行井下电力电缆故障仿真,模拟具有强背景噪声的井下故障信号,结果表明:①在理想电流信号中加入9,12 dB噪声后,SSA-VMD的信噪比最低,皮尔逊相关系数最大,说明SSA-VMD在最大程度降噪的同时,能很好地保留信号的特征信息。②在不同过渡电阻下,SSA-VMD-NTEO的定位精度较高。③在不同故障相角下,SSA-VMD-NTEO在采样点上出现不同,但定位位置没有改变,依旧保持较高的定位精度。④在不同故障距离下,SSA-VMD-NTEO均能保证较高的定位精度。⑤在井下较大噪声和10 MHz采样频率下,SSA-VMD-NTEO较小波模极大值和VMD+NTEO 2种方法的定位精度具有明显优势。

密闭管道内瓦斯爆炸卷扬沉积煤尘爆炸传播特性

为了探究密闭管道内瓦斯爆炸卷扬沉积煤尘爆炸的传播特性,在自主研制的瓦斯爆炸卷扬沉积煤尘爆炸试验系统内,从爆炸压力、火焰以及压力-火焰的耦合关系等方面,研究了不同瓦斯体积分数及煤尘质量浓度下瓦斯爆炸卷扬沉积煤尘爆炸的爆炸压力传播特性及火焰传播特性,并利用Fluent数值模拟软件分析了煤尘的卷扬分散特征。结果表明:密闭管道内瓦斯体积分数为10%时的最大爆炸压力整体高于瓦斯体积分数为12%和8%时的最大爆炸压力。当瓦斯体积分数为10%,煤尘质量浓度为250 g/m^(3)时,最大爆炸压力传播规律表现为在瓦斯段先升后降再升,到达煤尘段后持续上升;随着煤尘质量浓度的增加,在瓦斯段则表现为先升后降,在煤尘段依旧持续上升。当瓦斯体积分数为8%和12%时,最大爆炸压力随煤尘质量浓度增加呈上升趋势,而瓦斯体积分数为10%时则呈现下降趋势。密闭管道内火焰锋面到达时间与传播距离呈正相关,瓦斯体积分数为10%时火焰锋面到达各测点的时间短于瓦斯体积分数为12%和8%的传播时间。火焰传播速度随传播距离呈先增大后减小的趋势,当瓦斯体积分数为10%时,火焰传播速度最快。密闭管道内瓦斯爆炸卷扬沉积煤尘爆炸的爆炸压力-时间曲线会出现2次峰值。第1次峰值是由瓦斯爆炸的前驱冲击波产生,当火焰传播至煤尘段后,压力同时开始上升,且压力峰值时刻和火焰峰值时刻耦合,达到第2次压力峰值,随着火焰信号的消失,压力逐渐减小直至反应停止。密闭管道内前驱冲击波与反射波使得煤尘卷扬分散,形成“漩涡状”煤尘云,促进煤粉与爆燃波接触。当煤尘质量浓度一定时,体积分数为10%瓦斯的卷扬程度优于体积分数12%和8%瓦斯;当瓦斯体积分数一定时,煤尘卷扬程度随煤尘质量浓度的增加而递减。

露天矿山爆破抑尘技术研究与应用

针对司家营铁矿爆破粉尘大、扩散慢、滞留时间长的特点,通过分析粉尘产生原因,对水雾覆盖抑尘机理及影响因素进行研究,优化采场爆破方式方法,改善爆破抑尘效果,同时建立爆破抑尘管理体系,做到爆区抑尘全覆盖。

矿井湿喷过程的产尘特性和复合降尘外加剂的制备

矿井湿喷过程的粉尘污染是制约湿喷支护工程高效、清洁和安全生产的重要因素。为降低湿喷过程粉尘对作业人员的危害,提高矿山企业粉尘防治和职业健康保障的能力,运用气溶胶力学与HertzMindlin碰撞理论,构建了湿喷混凝土冲击产尘的动力学模型;并针对湿喷工艺特点,建立了湿喷混凝土相似实验装置,对不同工艺条件下的产尘特性进行分析;结合湿喷过程外加剂的降尘机制,对外加剂的减弹降尘性能进行研究,配置适用于湿喷工艺的高性能复合降尘外加剂。结果表明,湿喷过程中弥散在空气中的气溶胶颗粒粒径大部分在2μm以下,2μm以下(不含2μm)颗粒数占比在90%以上。湿喷产尘主要受喷射距离、喷射压力和水灰比影响。喷射距离不宜太大或太小;随着喷射距离的增加,颗粒浓度呈先降低后增加的趋势。同样,喷射压力为0.4 MPa时,较为合适。当压力太大时,会导致回弹率和粉尘质量浓度增加;当压力太小时,物料到达受喷面时的动能较小,不能很好地黏附在受喷面。同时,在保证物料流动性的同时,可通过减小水灰比来降低回弹率和产尘量。研制的复合降尘外加剂主要由速凝剂、络合剂、早强剂、黏结剂以及表面活性剂复配形成。通过正交实验以及优化实验,最终确定的湿喷复合降尘外加剂配方及其质量分数为:A-55%、B-3%、C-4.5%、D-0.5%、E-0.15%、水-36.85%。掺入该复合降尘外加剂后,湿喷过程粉尘质量浓度下降了约57%,有效降低湿喷过程的粉尘产生量,降尘效果明显。

抑尘液滴对煤表面动态润湿特征模拟评估方法

在煤体表面喷洒抑尘液是涉煤工业企业常用抑尘手段,而抑尘液滴撞击煤表面的润湿过程对抑尘效果具有重要意义。为研究抑尘液滴在煤表面动态润湿过程以及进一步评估液滴润湿性能,提出了液滴撞击煤表面过程中动态润湿指标,基于CLSVOF数值模拟法研究了液滴在煤表面动态润湿过程;利用无量纲润湿长度和无量纲润湿面积评价该过程中体现的润湿性能,并得出最大无量纲润湿长度与最大无量纲润湿面积相关理论表达,同时与表面张力的润湿性评估能力进行了比较。结果表明:CLSVOF方法能够较好地模拟液滴在煤表面的撞击以及动态润湿过程,可用来评估液滴对煤的动态润湿能力。液滴滴落在煤表面上,首先展铺为圆盘状,达到最大展铺时,圆盘边缘与中心存在速度差。当速度差较小时,液滴回缩汇聚成为一个液滴;当速度差较大时,液滴出现断裂行为,形成许多微小液滴。液滴粒径越大,断裂行为越早出现、现象越明显。一旦液滴在煤表面发生破裂,无量纲润湿长度与无量纲润湿面积并不是保持着一致性变化趋势,无量纲润湿面积评估能力更佳。液滴粒径相同时,撞击煤表面的韦伯数越大,润湿能力越好;相同速度下增加粒径对液滴润湿能力影响较小。与表面张力相比,无量纲润湿长度和无量纲润湿面积具有更好的液滴润湿性评估能力,体现出在润湿剂评价、优选中的潜在应用价值。

基于土壤肥力恢复力模型的河曲露天煤矿复垦治理效果评价

以河曲旧县露天煤矿排土场为研究对象,采用模糊层次分析法(FAHP)和专家评分理论法建立了露天煤矿排土场土壤肥力综合评价模型,获得土壤结构稳定性、土壤保水能力、土壤保肥能力及土壤生物活性4项准则和25个因素,利用YAAHP计算软件确定了排土场土壤肥力恢复力各影响因素的权重。结果表明,评价体系准则层中土壤保肥能力权重最大(0.5477),其次分别是土壤保水能力(0.1980)、土壤生物活性(0.1408)和土壤结构稳定性(0.1135),因素层有机质F1权重最高(0.1162);根据现场抽样,已复垦区的土壤质量水平要高于未复垦区的土壤质量水平,整体来看土壤质量水平均处于中等偏下和较差水平,土壤恢复力的主要因素是土壤保肥能力,特别是土壤有机质含量。土壤肥力恢复力模型为提高排土场土壤质量、加快土壤重构、促进土壤生态系统恢复提供治理思路。

开采深度对低凹陷露天矿装载扬尘运移规律和质量浓度分布特征的影响分析

为减少低凹陷露天矿装载扬尘对作业人员职业健康和外部环境污染的不利影响,依据气-固两相流理论,采用Fluent数值模拟方法,对不同开采深度条件下的低凹陷露天矿采装工作面装载扬尘的运移规律和质量浓度分布特征进行研究。研究结果表明:开采深度对装载扬尘扩散方式和呼吸带高度处装载扬尘质量浓度的影响显著;当开采深度H=0 m时,受矿车的阻挡作用发生方柱扰流,装载扬尘颗粒逸出车厢后,沿X轴方向线性扩散,扩散距离随扩散时间延长而增大;当开采深度H>0 m时,采场风流在台阶处发生流动分离,形成与开采深度同高的风流漩涡,装载扬尘颗粒逸出车厢后,随着大结构漩涡向四周扩散;随着开采深度增加,装载扬尘颗粒沿X轴扩散距离逐渐减小,沿Z轴运移扩散距离增大,矿车下风向呼吸带高度处装载扬尘质量浓度超标影响范围减小,装载扬尘在呼吸带高度上的质量浓度随扩散时间增加而逐渐降低,并在t=100 s时降低至职业接触限值8 mg/m3以下。本文研究为合理确定装载扬尘的污染影响范围和制定有效的装载扬尘治理措施提供决策参考。

新型高分子抑尘剂对岩性颗粒物的抑制特性研究

为减轻综掘工作面粉尘逸散对巷道环境的污染以及人员、设备造成的损伤,以济宁市金桥煤矿西翼轨道巷为工程背景,以可吸入粉尘为研究对象,研发一种以表面活性剂为关键骨架、以无机盐和高分子黏附剂为辅助材料的强润湿性、强黏结性的环保型化学抑尘剂。现场验证结果表明,该抑尘剂对于岩性颗粒物具有较好的捕捉能力,能有效降低巷道内可吸入粉尘浓度。

基于统计学模型的矿区粉尘污染特征及影响因素的定量分析

针对露天矿粉尘无秩序排放引发的生态环境退化问题,选取河曲露天煤矿粉尘产生区域为研究靶区,利用粉尘监测体系获取靶区TSP、PM10、PM2.5及环境指标数据,结合粉尘浓度对不同粒径粉尘分布差异性进行对比分析,引入空气质量浓度分指数法、Pearson关联矩阵分析法和灰色关联法对靶区内核心污染物、不同粒径粉尘内在关联性及环境指标与粉尘浓度的关联度进行深入探讨,基于单变量、多元线性和主成分得分-多元线性回归分析法对粒子变迁演化规律及环境指标对微粉尘权重的影响规律进行定量解析,同时运用均值误差法对MLR和PCA-MLR模型预测的精确度进行验证。结果表明:(1)区域1(采掘场)和3(煤场)不同粒径粉尘浓度均存在超过现行标准二级限值的情况,区域2(交通干道)仅存在超过一级限值的情况。(2)不同区域粉尘污染能力的强弱与IAQI评估结果一致,均为区域1>3>2;当不同区域TSP浓度一致时,域内粉尘污染能力的强弱顺序转变为区域2>3>1,且各区域核心污染物均为PM2.5。(3)不同区域粉尘浓度线性关系较为显著。(4)不同区域MLR模型演算出的多元线性方程的拟合度排序规律与粉尘浓度Pearson关联度趋于一致,且多变量拟合度优于单变量拟合度,结合MRE法检验出不同区域MLR模型预测精度区域3(3.02%)>2(9.46%)>1(10.75%)。(5)区域1中TSP和PM10与气压呈强正相关,PM2.5与相对湿度呈强负相关;区域2中各粒径粉尘均与温度和风速呈强负相关;区域3中仅与温度呈强负相关。(6)微粉尘权重与环境指标的PCA-MLR模型相对于直接MLR模型,预测精确度提高了56.63%和13.41%。

气压及水压对超声雾化喷雾粒径的影响研究

为了研究气压和水压对超声雾化喷雾粒径参数的影响;设计了实验平台,选用了阴离子型表面活性剂快渗T配置成浓度为0.07%的溶液进行实验;分析在不同气压和水压的组合之下超声雾化喷雾粒径参数的变化情况。实验结果表明:粒径参数D10、D50、D90、VAD、SMD、NAD随着气压的增加而减小,减小幅度受到水压影响;同时,以上粒径参数也随着水压的增加而增大,增大幅度也会受到气压影响,气压对雾滴粒径变化的影响程度大于水压;当压力改变时,粒径参数D10和NAD的变化趋势呈现高度一致,D50、VAD、SMD粒径增加量呈现高度一致,总体上D90变化幅度最大,D10变化幅度最小。

斜巷转载点粉尘污染规律及多断面雾幕控尘技术研究

针对斜巷转载点粉尘污染严重的问题,运用COMSOL软件对棋盘井煤矿3号转载点进行了几何建模,并基于计算流体力学(CFD)粒子追踪模型、有限元法和k-ε湍流模型,计算了3号转载点风流流线分布、速度多切面分布以及粉尘粒子运动轨迹,研究了生产工作时3号转载点处风流变化及粉尘运移规律,并针对性地提出了一种多断面雾幕控尘技术。该技术基于螺旋雾幕控尘、超音速隔尘原理,可形成距离长、覆盖范围广的雾幕以最大限度包裹粉尘颗粒,实现粉尘高效净化。最后通过控尘试验及在棋盘井煤矿3号转载点现场应用,验证了该技术的高效降尘特性以及可靠性。研究结果表明:风流分布主要受皮带速度、牵引力和诱导气流的综合作用影响,沿水平和垂直方向分层分布,形成密集且平均速度为0.5 m/s的涡流;粉尘易受涡流影响向四周扩散,主要分布在下风侧,粒径为5~15μm更容易受风流牵引扩散,聚集于工人呼吸带高度,污染严重。将该技术进行控尘试验和现场应用后,全尘和呼尘降尘效率分别高达93.65%、85.59%以上。

轴流式对旋除尘风机的结构优化与性能研究

为了提高轴流式对旋除尘风机的除尘性能,研究各个参数相互之间的干扰,对其一级叶轮叶片数量、二级叶轮叶片数量、一二级叶轮距离、风筒直径和叶轮至进口距离这5个主要的结构参数进行优化改进和参数匹配。采取正交试验法,通过FLUENT对各结构参数下的风机除尘过程进行模拟仿真试验,分析风机除尘作业时内部流场和进出口速度、压力分布情况,给出综合评价风机除尘性能公式,得到轴流式对旋除尘风机各个参数的影响程度由大到小分别为一级叶轮叶片数量、风筒直径、二级叶轮叶片数量、一二级叶轮距离、叶轮至进口距离,并通过计算分析得到风机结构的最佳参数组合。

喷雾降尘对旋式轴流风机结构参数设计优化

随着中国城市化和工业化的快速发展,粉尘污染问题日益突出。通过对喷雾降尘对旋式轴流风机的结构参数即一级叶轮叶片数、二级叶轮叶片数和导流叶个数进行单因素实验,将风机射程、流量及全压效率等作为评价指标,获得优化方案并仿真验证。研究表明:通过单因素分析,确定各结构参数的优选数值分别为一级叶轮叶片数为9,11,13,二级叶轮叶片数为8,10,12,导流叶个数为4,5,6;通过单因素实验及优化选定,确定优化方案为一二级叶轮叶片数分别为13,12,导流叶个数为6,优化方案较初始模型在射程提高了5.90%,流量提高了69.64%,全压效率提高到70.88%。

井下巷道喷浆过程产尘的运移及分布特性

煤矿井下全气动喷浆技术的喷射过程涉及浆体基料、喷雾作用与周围空气等,是典型的气、液、固三相流。基于CFD-DPM方法,采用欧拉双流体模型模拟气相和水相,采用拉格朗日模型追踪喷浆过程产生的粉尘,研究了多种工况喷雾作用下粉尘的扩散过程,分析了粉尘运移及分布特性,获得了喷雾角度与流量对粉尘分布的影响规律。喷射角度的变化对粉尘扩散的影响主要集中在中下部区域,控制喷雾流量可有效降低区域粉尘,为合理降尘、提高喷射效率提供了理论支持。