利用核子秤煤流信号控制皮带降尘喷雾

利用皮带上核子秤中的煤流信号,实时控制皮带上喷雾的开关,避免了因大量喷雾水进入煤流,影响矿井煤质和溢出皮带影响巷道环境卫生。降低了职工劳动强度,节约了井下水资源,提高了煤质,解决了皮带降尘所存在的弊端。

掘进机高压降尘喷雾装置的设计与应用

针对因掘进机机身外喷雾水系统压力不足导致降尘效果不理想的问题,改造设计了一种掘进机高压降尘喷雾装置。该装置通过高压风流与水流的混合,引射出雾化效果好、覆盖面积大的高速水雾粒,大大地降低了工作面的粉尘浓度。实际应用结果表明,该装置降尘效果显著,在距掘进工作面10m处的进风、回风侧风流中总粉尘降尘效率均在80%以上。

横向风速和喷雾压力对降尘喷雾特性的影响

利用Fluent数值模拟软件对喷嘴喷雾特性参数进行定量分析,建立风速为2 m/s、喷雾压力分别为8. 0、10. 0、12. 5 MPa,以及喷雾压力为8. 0 MPa、风速分别为1、3 m/s共5种模拟方案,分析雾滴质量浓度的分布及雾滴速度。模拟结果表明:当横向风速由1 m/s增至3 m/s时,喷雾射程由4. 0 m减至1. 8 m,距喷嘴2 m的垂直平面上雾滴最高质量浓度由0. 12 kg/m^3降到0. 03 kg/m^3,表明风速越高,雾滴速度衰减越快,到达同一平面时的雾滴质量浓度及速度越小;当喷雾压力由8. 0 MPa升至12. 5 MPa时,喷雾射程由2. 4 m增至3. 0 m,距喷嘴2 m的垂直平面上雾滴最高质量浓度由0. 08 kg/m^3增至0. 10 kg/m^3,粒径小于25～30μm的雾滴所占比例由70%增至90%,说明喷雾压力越高,喷雾效果越好,雾滴的抗风能力越强,到达同一平面时的雾滴粒径越小,雾滴质量浓度及速度越大。

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%。

一种新型组合式喷雾降尘装置流场及雾化特性试验研究

喷雾降尘是工业粉尘治理的常规技术手段,传统喷雾降尘技术存在降尘效率低、耗水量大及无法实现远距离降尘等缺陷。通过提出一种新型组合式喷雾降尘装置,并基于自行设计的气水喷雾试验平台,对该新型装置气流场分布规律、雾化粒度的空间分布规律以及相关影响因素开展试验研究。结果显示:组合式喷雾降尘装置能够将喷雾吹送至较远的降尘区域,实现远距离降尘,且装置尾部可抽吸周围含尘气体,与雾滴一并喷出,达到二次降尘效果;随着供气压力的增加,组合式喷雾降尘装置的喷雾速度呈幂函数形式增大,随着与喷口处距离的增加,装置喷雾速度自出口沿下游呈指数函数形式衰减;负压随着供气压力的增大而增大,装置尾部产生的吸气量随供气压力的增加而不断增大;随着供气压力的增加,装置的射程不断增大,增大供水压力对装置射程的提升较小;雾滴粒径随着供气压力的增加呈先增大后减小的趋势,且沿轴线方向上的不同位置的雾滴粒径呈相同的变化规律;当供气压力一定时,装置的雾滴粒径随供水压力的增加而减小。综合考虑,组合式喷雾降尘装置在现场应用时,供气压力和供水压力分别为0.4 MPa和2.0 MPa时较为合理。

大采高综采工作面尘源跟踪喷雾降尘关键技术及其应用

为提高煤矿井下大采高综采工作面粉尘捕获、沉降效率,针对大采高工作面空间分布广、粉尘运移范围大、传统喷雾方式不能有效覆盖产尘源等问题,在分析大采高综采工作面喷雾降尘效率影响因素的基础上,通过激光雾径测试平台、流量监测装置及多谱勒激光粒度分析仪测试喷嘴雾化参数,研发尘源跟踪喷雾降尘系统,实现了采煤机截割滚筒“三维立体”跟踪喷雾降尘。研究结果表明:大采高综采工作面喷雾降尘效率与喷嘴耗水量、喷雾覆盖面积和雾滴粒径等参数有关,并以此建立降尘效率公式;风速对喷嘴雾化降尘效率有重要影响作用,对每个单独喷嘴而言,风速的增加会降低喷嘴的降尘效率;根据计算得出不同风速条件下各喷嘴的降尘效率结果,优先推荐的喷嘴是SS1507;研制了一种具有流量控制功能的尘源跟踪喷雾降尘系统,实现跟踪喷雾降尘的可控及减少耗水量;并在三道沟煤矿85219大采高综采工作面进行现场应用,应用后上滚筒采煤机位置总粉尘和呼吸性粉尘降尘效率分别为91.15%和81.96%,下滚筒采煤机位置总粉尘和呼吸性粉尘降尘效率分别为90.61%和83.54%,该喷雾降尘技术显著降低85219大采高综采工作面空间的粉尘浓度,对矿山安全生产以及改善职工作业环境具有重要的意义。

综采工作面喷雾降尘系统优化改造及应用分析

针对晋能控股装备制造集团某矿23061综采工作面粉尘浓度高,存在严重影响安全生产与危害工人身体健康的问题,分析了23061综采工作面喷雾降尘系统现存的不足,对喷雾降尘系统进行了优化改造,采用数值模拟分析法分析了改造后的喷雾降尘效果,并进行了现场应用,应用结果表明:经改造后,该工作面的降尘率达到了85%以上,工作面粉尘浓度大幅降低,显著改善了工作面作业环境,更好地保障了矿井安全生产,减轻了粉尘对工作人员的危害,取得了较好的经济效益与安全效益。

采煤机喷雾降尘系统的设计及改进

为降低工作面粉尘煤尘的浓度,以确保工作面设备的安全运行和作业人员的身心健康,在对喷雾降尘机理研究的基础上,得出了影响喷雾系统雾化效果的因素;基于CFD软件对于初设的喷嘴结构参数进行优化设计,达到喷嘴口直径与内腔孔直径、喷嘴长度的相互匹配,并确定最佳供水压力为4 MPa。

采煤机喷雾降尘装置的优化分析

针对煤矿井下作业面粉尘浓度大,严重影响作业安全和人员健康的现状,在对现有喷雾降尘装置问题进行分析的基础上提出了对采煤机喷雾降尘装置进行结构优化的方案。通过对采煤机上风侧截割滚筒割煤时粉尘的分布特点,对喷雾降尘引射装置进行了优化。根据在井下的实际应用表明,优化后喷雾降尘装置能够将采煤机控制室处的总粉尘降尘率提升到87.5%,将呼吸性粉尘的降尘率提高到93.1%,极大地改善了井下作业环境。

综采工作面带式输送机触控喷雾降尘技术应用

针对老石旦煤矿16402综采工作面运输顺槽带式输送机运煤所带来的粉尘污染,应用触控喷雾降尘技术,设计了全断面低压喷雾布置方案,采用空心锥形喷嘴的组合方式进行喷雾降尘,经现场测试,喷雾覆盖范围广、降尘效果良好,净化了风流,改善了运输顺槽的作业环境。

矿山喷雾降尘技术研究与应用现状综述

喷雾降尘技术以其操作简单、成本低、降尘效率显著等优势,成为矿山井下应用最为广泛的降尘技术之一。但传统喷雾降尘技术普遍存在雾滴粒径大、耗水量多、呼尘沉降效率低等问题。针对以上问题,国内外学者对喷雾降尘技术开展了广泛研究,但对其研究与应用现状缺少深入总结。基于此,基于近20 a来矿山喷雾降尘技术的相关研究文献,梳理了喷雾雾化降尘机理、喷雾雾化效果评价参数与测试方法、喷雾雾化效果影响因素、喷雾降尘效率及其影响规律的研究现状。研究结果表明:喷雾雾化效果评价参数主要包括雾滴粒径、雾滴速度、喷雾射程等;喷雾雾化效果与喷嘴结构、气水压力、液体物理特性等参数密切相关;喷雾雾滴粒径越小、雾滴速度越快,其对粉尘的吸附沉降效率越高。针对矿山喷雾降尘技术研究现状,分析了目前存在的不足,并提出了未来的主要研究方向,即进一步探究喷雾雾化机理、完善喷雾雾化效果评价参数、规范喷雾降尘效率测定方法、关注喷雾添加剂对作业人员身体健康与工作环境的影响。

矿井新型增润促凝喷雾降尘剂的研制与抑尘性能研究

针对综采工作面粉尘污染严重、喷雾水对煤尘润湿捕集效果差以及传统喷雾降尘剂溶液粘稠不易雾化导致降尘效果不理想等问题,为提升综采工作面喷雾除尘效率,降低作业区域粉尘浓度,在低温条件下通过将聚多巴胺引入丙烯酰胺聚合反应体系控制其聚合程度,生成能高效雾化的降尘剂分子PDA-PAM,并用红外光谱技术研究了其官能团结构。将产物与表面活性剂、吸湿性无机盐复配,以溶液对煤样的接触角、煤尘在溶液中的沉降速度作为评价指标设计正交试验,最终确定了降尘剂溶液配方0.8%(质量分数,下同)PDA-PAM(聚多巴胺-聚丙烯酰胺)+0.05%十二烷基二甲基苄基氯化铵+0.05%NaCl。基于计算流体力学(CFD)数值模拟技术对白芦煤矿4307综采工作面1.3 m/s风流扰动下,喷雾降尘剂溶液在1—8 MPa的雾化情况进行模拟,揭示了喷雾降尘剂对喷雾雾化特性的影响规律。数值模拟结果显示,雾滴平均粒径与喷雾压力间均存在幂函数关系;相较于清水喷雾,添加所复配的喷雾降尘剂后产生的雾场雾滴平均粒径更小,分布更加均匀;在喷雾压力为8 MPa时,喷雾降尘剂溶液产生的雾场雾滴粒径在20~100μm这一最佳粒径区间的比例达90.31%。通过增润促凝实验验证,研制的喷雾降尘剂溶液能够使煤尘迅速润湿并凝结成壳,达到增润和促凝的双重控尘效果。将降尘剂在现场进行应用,实测工作面各测点平均总尘和呼尘浓度分别降至72 mg/m^(3)和44 mg/m^(3),平均总尘降尘率达到84.2%,平均呼尘降尘率达到82.7%。研制的喷雾降尘剂溶液能高效雾化产生较为理想的雾滴粒径,且对煤尘有较强的凝并包裹作用,能高效降低工作现场的粉尘污染,保障工人的职业健康和安全。

超音速同轴气动雾化降尘技术

在煤矿开采过程中伴随大量的呼吸性粉尘产生,严重危害工人健康。喷雾技术作为应用最为广泛的降尘技术,具高效、清洁等优点,但现有的喷雾技术对呼吸性粉尘的捕获能力不强,雾化效率低。为解决该问题,研发了超音速同轴气动雾化技术。通过实验和数值模拟的方法对该技术的雾化特性进行了研究,并基于自行设计的降尘实验平台对比了超音速汲水虹吸气动雾化降尘技术与超音速同轴气动雾化降尘技术的降尘特性。同时通过2种技术的隔尘对比实验揭示了粉尘在超音速动力微雾幕作用下的沿程沉降机理。结果表明:在不同气动压力下,超音速同轴雾化降尘装置所采用的同轴探针注水方式大幅降低了探针结构对超音速流场能量的损耗,显著提高了雾化效率,产生了大量11μm以下、空间分布均匀的高速雾滴群,与虹吸雾化装置相比,粒径减小了12%~50%,在喷雾流场中形成了大范围高速细雾区域。雾滴场与粉尘场的耦合效果,可以由粉尘的瞬时分散度表征,并由雾滴场特性的分布特征决定。不同时刻,各个粒径区间的分级降尘效率的变化趋势不同,在不同压力下对总的降尘效率的贡献不同。超音速同轴雾化技术产生的大范围高速细雾易于捕集呼吸性粉尘,PM0~PM2.5的分级效率在75%以上,最高可达90%。压力的增大使高速细雾范围增大,有利于对微细颗粒的捕集。含尘气流在有限空间运移过程中粉尘在超音速动力微雾幕作用下的沿程沉降过程可划分为雾滴捕尘区、凝并沉降区、蒸发逃逸区。在不同区域雾滴与粉尘不同的行为与浓度分布,是受到喷雾气流及气载风流曳力运移,高速微雾碰撞捕捉、雾滴凝并沉降、雾滴蒸发失重作用的结果。

喷雾降尘对旋式轴流风机气动性能研究

为进一步优化喷雾降尘风机的降尘效果,以改变风机结构参数为研究对象,气动性能为评估指标,在单因素变量分析的基础上进行正交试验从而得到对旋式轴流风机优化方案。通过Fluent软件的DPM双向耦合分析对风机的叶轮叶片数、叶轮转速、导流叶数和出口直径进行单因素试验,得到正交试验所需的参数组,再通过极差分析风机综合性能得到结构参数的最优组合。结果表明,以单因素试验为基础的正交试验获得的对旋式轴流风机优化方案较原模型显著增强降尘效果。

喷雾降尘对旋式轴流风机射程的有效界定研究

为了确定喷雾降尘对旋式轴流风机的有效射程和有效界定,采用建立三维模型、建立计算流场,并分别对喷雾降尘风机进行气流单相仿真分析和气液双相耦合仿真分析的方法,得到了符合实际工况的仿真结果。通过仿真分析的对比与计算,验证仿真结果的有效性。结果表明,在标准大气压下且风机出口朝向与空气流动方向一致的条件下,出口气流速度大于1.0 m/s时就可以携带雾滴进行远程输送。这一数值模拟结果能为后续喷雾降尘风机的研究提供一定的数据参考。

基于粉尘浓度实时监测的采煤机尘源跟踪喷雾参数智能调控技术研究

针对目前采煤机尘源跟踪喷雾降尘技术无法智能调节喷雾参数以匹配不断变化的采煤机截煤产尘强度的问题,提出针对采煤机截煤尘源处的粉尘浓度设置限值、根据采煤机截煤产尘强度变化相应调节喷雾降尘效率来保证采煤机截煤尘源处的粉尘浓度始终在限值以下的智能调控逻辑,并得出了工作面的粉尘浓度分布与即采煤机位置之间的关系规律,以及喷雾降尘效率与喷雾数量之间的函数关系,实现了基于实时监测的粉尘浓度智能调控采煤机尘源跟踪喷雾参数。在青龙寺煤矿5-20109综采工作面应用该技术后,采煤机司机和机尾10 m处的降尘效率均达到90.47%以上,降尘效果显著。

在散货装卸中常规压力喷雾降尘装置的自动化改造

针对散货装卸作业中粉尘污染严重,以及常规压力雾化喷雾降尘系统无效耗水量高的问题,提出在常规压力雾化喷雾降尘系统的基础上增加自动感应装置实现自动喷雾思路。对80万t/a皮带机生产线料斗喷雾降尘装置进行了自动喷雾降尘技术改造,环境监测数据和粉尘污染扩散数值计算结果表明,装卸粉尘的减排率达85.3%,粉尘减排量达9.76 t/a,抑尘效果明显,同时也取得了良好的经济效益。本成果可用于散货装卸作业喷雾降尘系统改造工程,具有良好的工业应用价值。

矿井综采工作面喷雾降尘装置的设计及应用分析

针对晋能控股煤业集团某矿31016工作面粉尘浓度大,采用普通喷雾降尘装置不能及时高效地降低工作面粉尘的问题,设计出一种新型喷雾降尘装置。该装置主要是通过让液压支架风力负压喷雾降尘与采煤机湿式喷雾降尘相结合来有效降低工作面粉尘。经数值模拟分析与进行现场试验,应用该种降尘方式能有效扩大喷雾范围与喷雾浓度,可显著降低工作面粉尘浓度,工作面粉尘平均降尘率可达到85%,达到了较好的降尘效果。

选煤厂喷雾降尘系统在准备车间的运用分析

为减少选煤厂粉尘,有效保护生态环境,保障工作人员身体健康,将喷雾降尘系统在准备车间进行运用。深入分析了选煤厂喷雾降尘系统的结构及工作原理,并阐述了喷雾降尘系统在准备车间的运用方法,为选煤厂生产提供借鉴。

矿用无线自动喷雾降尘智能集控系统设计及应用

粉尘危害是煤矿生产的主要灾害之一,如何高效降尘、除尘是煤矿安全生产中的重要问题,而喷雾降尘技术是目前煤矿井下粉尘防治的最主要措施之一。为解决传统喷雾设备在运行过程中存在启闭不及时、智能化程度低等诸多缺陷,构建了矿用无线自动喷雾降尘智能集控系统,详细介绍了智能集控系统的构成、主要功能与参数,分析了系统工作原理与性能优点。研制了无线通讯技术和多种联动控制模式,使该系统具有无线通信、远程智能集控、在线监测等功能。智能集控系统的现场应用效果表明,该系统在提升矿井粉尘防治自动化、智能化水平的同时,能够有效降低产尘点粉尘浓度,保障煤矿安全生产。