综掘工作面混合式风流调控下的粉尘沉降研究

煤矿掘进过程中粉尘聚集严重,目前针对综掘工作面混合式风流调控下粉尘沉降规律及优化的研究还不够深入。基于混合式风流调控系统,依托陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司综掘工作面,分析了压风口距工作面距离、压风口右偏角度、压风口口径、抽风口距工作面距离和压抽比等混合式风流调控参数对粉尘沉降规律的影响:随着压风口距工作面距离增加,司机处和回风侧行人呼吸带截面大颗粒粉尘占比先增后减再增,小颗粒粉尘占比增加;随着压风口右偏角度增加,司机处和回风侧行人呼吸带截面大颗粒粉尘占比变化明显;随着压风口口径增加,司机处截面小颗粒粉尘占比先增后减再增,回风侧行人呼吸带截面大颗粒粉尘占比先增后减;随着抽风口距工作面距离增加,司机处截面大颗粒粉尘占比先增后减,小颗粒粉尘占比先增后减再增,回风侧行人呼吸带截面粉尘粒径分布变化不大;随着压抽比增大,司机处和回风侧行人呼吸带截面小颗粒粉尘占比减小。以上述风流调控各参数为自变量,回风侧行人呼吸带全尘平均浓度和司机处呼尘平均浓度最低为优化目标,建立了粉尘沉降优化回归模型,利用粒子群优化算法求解模型,得到最优风流调控方案:压风口距工作面距离为8.9 m,压风口右偏角度为14.8°,压风口口径为0.9 m,抽风口距工作面距离为4.3 m,压抽比为1.1。搭建了风流调控下粉尘沉降实验平台,实验结果表明:测试值与粉尘沉降优化回归模型的模拟值误差在13%以内,验证了模型的准确性;优化后粒径为71~100μm的粉尘受风流调控参数影响明显,沉降在掘进机前方;优化后回风侧行人呼吸带全尘平均浓度和司机处呼尘平均浓度分别降低了47.4%和42.4%,降尘效果明显。

煤粉尘沉降对鄂尔多斯高原优势植物羊柴幼苗生长的影响

随着鄂尔多斯煤矿开采的日益加剧,开采和运输过程中产生的煤粉尘沉降已成为影响当地植物生长的一个重要影响因子。通过近自然生境条件下的控制实验,以鄂尔多斯高原优势植物羊柴(Hedysarum laeve)为研究对象,探究不同梯度煤粉尘沉降量(0—3.5 mg/cm2)对其幼苗的光合生理特性和生长的影响。研究结果表明,随着煤粉尘沉降量的增加,羊柴叶片的气孔导度(Gs)、胞间二氧化碳浓度(Ci)、叶片水分饱和水汽压亏缺(Vpdl)等因子发生了不同程度的改变,导致净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)降低,使得幼苗的植株高度、叶片数、地上和地下生物量降低。因而,积累到一定程度的煤粉尘颗粒通过影响叶片气孔的水汽交换过程和降低叶片表面的光照强度,影响了叶片的光合生理过程,从而抑制了羊柴幼苗的生长。

除尘装置工作介质压力对蝶阀区域粉尘沉降特性影响的仿真分析

针对高炉煤气粉尘易沉积于管道三偏心蝶阀阀座密封面底部而造成阀板卡塞与损坏,影响高炉生产并造成严重经济损失,为抑制粉尘沉积,设计了粉尘自动清除装置,并对其除尘效果进行了模拟分析。基于ANSYS Workbench软件的FLUENT模块,采用标准湍流模型和DPM模型,模拟了除尘装置工作介质(N_2)的3种入口压力(0.25,0.30和0.35 MPa)对不同阀板开度(45°和90°)蝶阀区域粉尘沉降轨迹的影响,分析了入口压力对粉尘沉降特性的影响规律。结果表明:除阀板开度45°与入口压力0.25 MPa条件组合外,其余5种条件组合下除尘装置均能达到抑制粉尘沉积的效果。其中,阀板开度为45°、入口压力为0.30 MPa条件下以及阀板开度为90°、入口压力为0.25 MPa条件下的除尘效果较好。

除尘装置对三偏心蝶阀区域粉尘沉降抑制效能的仿真分析

高炉煤气含大量粉尘,易在管道内三偏心蝶阀阀座密封面底部板结,影响阀板转动或损坏密封面,影响高炉生产并造成经济损失.为阻止粉尘在蝶阀阀座密封面底部板结,采用Pro/E设计了蝶阀区域的粉尘自动清除装置.基于ANSYS Workbench的FLUENT模块,选择标准k-ε模型和DPM模型,对不同阀板开度(15°,30°,45°,60°,75°和90°)时蝶阀区域粉尘沉降轨迹进行了仿真模拟,分析了除尘装置对粉尘沉降特性的影响规律.结果显示:阀板开度30°,45°,60°,75°和90°时,除尘装置均能使三偏心蝶阀阀座密封面底部粉尘板结质量显著降低;阀板开度90°时板结粉尘清除率可高达80.7%;而阀板开度15°时,除尘装置未体现明显除尘效果.

电除尘器气流分布与粉尘沉降规律试验研究

简要介绍了斜气流技术机理,进行了均匀气流和斜气流状态下的粉尘沉降试验。通过试验数据分析,总结出了电除尘器内部两种气流分布状态下的粉尘沉降规律,指出斜气流技术的应用在提高除尘效率方面具有重大意义,并为斜气流技术的应用提出了一些建议。

电除尘器斜气流状态下粉尘沉降试验研究

针对电除尘器在实际运行过程中出现的除尘效率下降问题,提出斜气流这一新型技术,对均匀气流与斜气流分布状态进行可视化研究;在两种气流状态下进行粉尘沉降试验,对试验结果进行对比分析、总结相应规律;对我国电除尘器气流技术的发展提出了建议。

岩巷掘进工作面粉尘沉降运移规律数值模拟研究

采用数值模拟方法,应用ANSYS CFX数值模拟软件研究了岩巷掘进工作面截割顶部岩层时粉尘的沉降运移规律,并对巷道风流场做了分析。研究结果表明,掘进巷道射流区平均速度>涡流区平均速度>回流区平均速度;大于100um的粉尘主要在重力作用下沉降于掘进机前部,80um^100um粉尘受掘进机的阻挡效果显著,小于80um的粉尘则容易扩散至机身后部的巷道区域,呼吸性粉尘在距工作面35m的范围内发生剧烈的横向扩散,几乎不沉降。

斜气流状态下粉尘沉降试验规律研究

气流分布状况是影响电除尘器除尘效率的因素之一,针对电除尘器在实际运行过程中出现除尘效率下降的问题,提出了斜气流这一新型技术,对均匀气流与斜气流分布状态进行可视化研究;并在这两种气流状态下进行粉尘沉降试验,对试验结果进行对比分析、总结相应规律;为我国电除尘器气流技术的发展提出了一定的建议。结果表明:斜气流可以明显改善粉尘的沉降规律,有利于粉尘被收尘极捕集,提高除尘效率;调节方法简便易行、经济,特别适用于电除尘器的改造。

基于超声波的管道沉降粉尘厚度的测量系统

针对目前尚无快速有效的除尘管道中粉尘沉降厚度的检测方法 ,研制了一种基于超声波的管道沉降粉尘厚度的测量系统。在管道的正上方开一个适当的孔,放置超声波测距模块HC—SR04,以STC89C52单片机为控制器,测量粉尘的上表面到传感器的距离来间接测量粉尘的厚度。实验结果表明,在误差允许范围内,可以满足测量要求。

数值模拟滤袋长度对除尘器流场及粉尘沉降的影响

利用数值模拟方法,探究袋式除尘器中圆筒滤袋改为褶皱滤袋后,滤袋长度变化对除尘器内部流场及粉尘在灰斗中沉降的影响。结果表明:圆筒滤袋改为褶皱滤袋可显著降低系统阻力,有利于系统节能;下进风式除尘器箱体中,滤袋越短除尘器内部的气流分布越不均匀,气流易在除尘器箱体空间及灰斗中产生涡旋,除尘器内部远离进风口一侧的滤袋会承担更多风量并受到高速气流冲击;在袋长(L)分别为3、4、5、6 m的除尘器内,粉尘在灰斗中沉降率(η)为η(L=5 m)>η(L=4 m)>η(L=3 m)>η(L=6 m)。这表明袋底距入口太近不利于粉尘沉降,粉尘直接运动至滤袋,反而会增加滤袋的过滤负担,故滤袋长度L=5 m时粉尘在灰斗中的沉降率最佳。然而,进一步降低滤袋长度不能提高粉尘的沉降率,滤袋渗透率越大,除尘器内部流场速度分布越均匀,粉尘更易沉降至灰斗。本研究结果可为下进风袋式除尘器的袋长设计提供参考。

北太平洋地区春季粉尘的空间分布特征——观测及模拟

通过对2001年4月的一次中亚强沙尘暴过程的观测事实分析和数值模拟,结果表明,源自中亚的强沙尘暴扬起的粉尘,通过西风急流远程传输到韩国、日本、北太平洋、北美大陆.北太平洋地区的沙尘沉积通量空间分布将主要取决于3个方面:沙尘沉积通量随传输距离的增加呈指数衰减;传输路径上粉尘有较高的沉降通量;沙尘过境时的降水空间格局将在很大程度上决定粉尘的沉降空间格局.

玉龙雪山地区大气降水中粉尘颗粒物特征研究

以在玉龙雪山地区采集的大气降水样品为主要研究载体,分析了大气降水中粉尘颗粒物随时间的变化特征和影响大气降水中粉尘含量的潜在因素.结果表明:大气降水中颗粒物浓度和典型粉尘特征化学离子含量的变化具有很好的一致性,且季风期末大气降水中的微粒含量显著升高,显示了明显的季节性变化特征.丽江市和甘海子盆地大气降水中粉尘化学离子含量(SO2-4,Mg2+,Ca2+,K+,NH+4,NO-3,粉尘浓度)之间具有较好的相关性,反映了这些离子共同的来源.降水中pH值和电导率的变化很大程度上受到粉尘活动的影响,海盐气溶胶粒子对玉龙雪山地区大气降水中典型粉尘微粒(除Cl-和部分Na+之外)的沉降没有贡献.此外,降水化学和微粒分析表明,丽江市区的大气环境不排除人为活动的影响.

晚更新世以来中国北方典型剖面记录的大气粉尘载荷与空间差异性

选取塔勒德、盘子山、延长、库伦沟4个黄土剖面,对比分析磁化率曲线、粒径含量曲线、载荷曲线、δ18 O（‰）含量曲线,运用古粉尘载荷数量作为古气候代用指标,恢复古粉尘载荷数量的时空差异,结果表明冰期的古粉尘载荷数量高于间冰期（相差1.34~4.34倍）,并且冰期粉尘载荷的变化具有高频波动的特征;在空间尺度上,自西向东粉尘载荷量降低。结论为进一步通过粉尘堆积较为准确地反演中国北方干旱半干旱地区自西向东的气候环境变迁提供依据。

长距离掘进巷道爆破粉尘非稳态分布规律

为了指导通风系统和防尘系统的设计,以马堡煤矿152采区轨道下山掘进工作面为背景进行爆破后的CFD模拟研究,并结合实际测量,以获得粉尘扩散规律、粉尘粒径沉降规律和粉尘浓度时间变化规律。模拟结果显示:距离地表垂高为0.5 m处粉尘浓度最高,距地表4 m处粉尘浓度最低。粒径在90~200μm的几乎完全沉降;15μm以下的长时间悬浮;10μm以下的粉尘均匀分布于沿程空间各点。在1~5 min之内,大颗粒迅速沉降;粉尘浓度5 min后开始逐渐减小。距掘进工作面10~20 m范围内粉尘浓度一直保持在较高水平。现场实测得到距工作面20 m和25 m范围内的粉尘浓度分布规律与数值模拟结果基本一致。

腐殖质层再造修复西部矿区退化土壤的生态效应

随着国家煤炭开采东退西进战略推进,煤炭资源高强度开采加剧了矿区草原生态环境损伤问题,严重影响了区域煤炭资源大规模开发和环境保护的协同发展,必须通过生态修复消除资源开发带来的环境负效应。因此,针对矿区草原粉尘沉降区诱发的土壤退化问题,研究腐殖质层再造技术修复退化场地的可行性,设计了植物破碎+淹水(YS)、植物破碎+淹水+覆膜(YF)、植物破碎+淹水+覆膜+激发剂(YFJ) 3种修复模式,同时结合试验数据分析。研究结果表明,退化生境修复样地土壤容重分别比对照样地降低了8.26%、7.98%和15.24%,孔隙率增幅为39.42%、99.68%和124.24%,含水率增幅为28.16%、31.21%和71.19%,饱和持水率增幅为19.66%、20.66%和42.29%;土壤养分中水解氮质量分数比对照场地高出20.77、9.73和54.45 mg/kg;修复场地土壤速效磷质量分数依次为5.30、5.06、14.04 mg/kg;修复后土壤速效钾质量分数增加49.61%、27.31%和236.53%;土壤水稳性团聚体质量分数修复后高于对照场地,分别增幅13.00%、17.14%和83.60%;YS、YF和YFJ三种修复模式均可以增加退化场地土壤水酶活性,土壤蔗糖酶活性修复后分别高于对照区23.65%、79.88%和93.91%;3种修复技术之间过氧化氢酶和脲酶活性无显著差异,分别高于对照23.69%~31.81%和19.35%~20.46%;土壤磷酸酶活性修复后提升了14.73%、33.28%和39.25%,修复场地植物群落Shannon-Weiner指数比对照场地分别高68.32%、38.61%和45.54%;植被盖度比对照场地分别增加12.50%、81.25%和120.00%;修复区生物量分别比对照场地高出39.90%、373.49%和887.77%;YF和TFJ场地植株含水率分别比对照区增加了12.74%和36.43%。对比分析表明3种修复模式均可有效改善重度粉尘沉降区退化现状;除土壤有机质与多样性指数外,其他指标测定结果均为YFJ修复效果最优。表明腐殖层再造技术可以有效改善土壤结构,提升土壤养分,激活土壤微生物区系及功能,修复灌丛化破坏的生境,为重度粉尘沉降区退化土壤修复提供借鉴,其中,YFJ修复模式最佳。

回风巷雾柱降尘联动装置研究

在煤矿井下机采工作面回风巷中设置与工作面采煤设备联动的、具有雾化性能优良的喷雾装置,由它产生颗粒微细、在巷道全断面上分散均匀的水雾充斥在巷道中一定的长度范围内形成水雾柱屏障,可将采煤作业时产生的随着空气流动漂移到回风巷中的微细粉尘有效沉降下来。

静电增强纤维过滤压力降公式推导

静电增强纤维过滤是非稳态过程,其压力降随时间变化,但现有研究中定量描述的几乎没有。为得出压力降随时间变化的关系式,在推导静电增强纤维过滤非稳态压力降公式时将压力降视为由滤料及沉降粉尘共同作用而产生,并认为带电后的粉尘受极化力的作用而有形成 “粉尘粒子串”的趋势,从而得出静电增强纤维过滤非稳态压力降公式,此式可用于定量计算和定性分析。

表面活性剂对煤的润湿性影响

为了研究表面活性剂对不同煤的润湿性影响,以瘦煤、焦煤、无烟煤为研究对象,选择表面活性剂十二烷基硫酸钠,设计了6个不同浓度表面活性剂溶液分别针对3种煤的润湿性及沉降实验方案.通过对不同浓度溶液表面张力、接触角的测定以及不同煤样在各浓度溶液中的沉降现象对比,分析得出煤样对应的最佳表面活性剂溶液浓度,证明了在防尘用水中添加表面活性剂的必要性.结果表明:0.5%浓度的十二烷基硫酸钠溶液对煤尘具有较好的润湿效果;表面张力与接触角随润湿性的提高而减小,当浓度达到0.5%时,二者数值趋于稳定;不同煤样结构差异对润湿性有很大影响,3种煤样润湿性最好的为无烟煤,其次为瘦煤、焦煤;添加表面活性剂可以有效改善溶液润湿性.

计算流体力学软件在袋式除尘系统的应用

由于对除尘系统内部流场进行测试比较困难,为了优化袋式除尘系统的设计,采用计算流体力学软件(CFD)对袋式除尘系统的流场进行模拟计算。介绍了袋式除尘器与除尘管路模拟的基本方法、初始条件与边界条件的设定、模型研究的方法。

掘进工作面分区喷雾降尘参数优化研究

以保德煤矿综掘工作面为研究对象,采用实测法对掘进机司机及其后方45 m内总粉尘、呼吸尘运移规律进行了实测,并对不同区域粉尘粒度进行了分析。结果显示,总粉尘在掘进机后表现出明显两区分布特征,两区分界在司机后方15 m左右位置,呼吸尘未表现出明显分区特征,且沉降缓慢。结合最佳喷雾粒径分析与计算,确定了掘进工作面最佳喷雾粒径范围。针对不同区域选择了不同喷嘴并进行了喷雾参数优化,掘进工作面总粉尘与呼吸尘降尘效果得到明显提升。