基于数值模拟的综采工作面新型机载风幕控尘技术研究

目前综采工作面机械化程度达到90%以上,产量的提高所带来的煤尘污染也随之加重,采煤机司机工作区域受污染尤为严重。因此,提出一种新型机载风幕控尘技术。通过数值模拟研究了应用风幕控尘技术前后的风流场和粉尘污染扩散变化情况。结果表明,应用风幕控尘技术后可在采煤机司机工作区域形成2条高速风幕,与人行道之间形成全断面清洁风室,实现了对滚筒截煤产尘的有效阻隔。现场实测表明,应用后采煤机司机工作区域的平均粉尘浓度为82.23 mg/m3,控尘效率可达83%。可为综采工作面粉尘防治工作提供参考,具有较高的推广价值。

基于气固两相流的风幕控尘数值模拟

针对综掘面粉尘防治的问题,提出了用风幕控尘的粉尘治理方法,数值模拟方法研究了在风幕控制下粉尘逸散规律,风幕控尘的数学模型是在稀相气固两相流理论上建立的.在条缝宽度、射流出口风速不同情况下,运用CFD软件从三维角度模拟了风幕控尘现象,生成了有、无风幕时的粉尘颗粒图以及粉尘速度随时间变化曲线,并对不同风幕下的控尘效果进行了模拟对比和分析,得出了风幕射流装置起到了控尘作用且风幕射流速度越大,粉尘越易被集中抽走的结论.研究对掘进巷道粉尘的综合治理有很好的借鉴作用.

综掘工作面风幕控尘装置设计及试验研究

针对岩巷综掘工作面粉尘浓度高、工作环境能见度低、机械磨损程度快等不足,提出选用空气压缩机为风幕控尘装置提供气源,研究出一种基于岩巷综掘工作面的、由射流箱和呈倒"U"形射流腔等组成的风幕控尘装置。为确定空气压缩机作为气源的合理性和风幕控尘装置的控尘效果,在试验基地搭建长15 m、宽4 m、高5 m的试验巷道进行试验。试验结果表明:采用高压风管作为风幕控尘的气源,安装风幕前后司机处总粉尘质量浓度分别为752.78 mg/m^3和133.33 mg/m^3,其控尘效率为82.3%,并能够形成有效的控尘风幕,改善岩巷工作面环境,该装置为掘进工作面粉尘防治提供了新手段。

基于CFD的新型风幕控尘装置的模拟研究及其应用

针对传统风幕控尘装置设备多、空间小、掘进机移动不便等诸多不足之处,⌒进行了优化设计。为确保新型风幕控尘装置的实际应用效果,指导现场防尘系统设计,确定抽出式风机风筒安设位置,依(山西某矿掘进巷道工作面1:1建立了物理几何模型,并利用计算流体动力学(CFD)进行模拟。根(湍流模型特性及流体运动特点,选取拉格朗日法离散相模型对掘进巷道粉尘浓度分布进行了模拟分析并进行现场实践。结果显示,所选物理几何模型参数设置合理,拟合精度达到预测要求;加装新型风幕控尘装置前后,粉尘浓度下降对比明显;距底板2.1 m处安设抽出式风机风筒时,系统降尘效果显著。

新型风幕控尘除尘机除尘系统数值模拟

针对以往风幕存在不能全断面封闭掘进工作面的问题,设计了一种240°弧形风幕控尘除尘机除尘系统,利用流体力学计算软件Fluent对此系统的风幕宽度、除尘机压力、风幕与吸尘口距离和除尘效果进行了模拟。结果表明:当局扇提供的风量为280 m^3/min,风幕宽度为50 mm时,抗扩散能力较弱,风幕宽度为100 mm时,风幕风速分布较均匀,抗扩散能力较强,风幕宽度选取150 mm时,末速度达不到阻尘的作用;在风幕宽度为100 mm、风幕距除尘机吸尘口2.4 m的条件下,除尘机压力为-400 Pa和-500 Pa时,不利于粉尘的排出,除尘机压力为-250 Pa和-350 Pa时除尘效果较好;在风幕宽度为100mm、除尘机压力为-350 Pa的条件下,风幕距除尘机吸尘口距离小于2.0m时,不利于粉尘的排出,间距大于2.4 m时除尘效果良好;当风幕宽度为100mm、风幕与吸尘口间距2.4 m时,除尘机压力-350 Pa比-250 Pa更有利于粉尘的排出。研究表明,240°弧形风幕控尘除尘机除尘系统在合理的工况参数下除尘效果更好。

综掘工作面风幕控尘除尘系统数值模拟研究

为了解决综掘工作面粉尘浓度严重超标,严重威胁着井下工作人员的健康与安全问题。以玉华煤矿2410综掘面为研究背景,在压抽混合式通风的基础上,运用风幕控尘技术,构建了风幕控尘除尘系统。运用数值模拟和现场实测的方法对工作面风幕控尘除尘系统的粉尘场进行分析,应用FLUENT软件数值模拟压风口位置及风幕射流角度对该系统除尘效果的影响。分析结果表明,根据综掘面实际情况,确定该系统在压风口距迎头面15 m、风幕射流角为5°时,风幕后方工作区呼吸带粉尘平均浓度为23.84 mg/m^(3),系统除尘效果最佳,除尘效率提高了91%,作业人员环境明显改善。

基于平面紊动射流的风幕控尘装置研究

矿井综掘工作面因其作业空间狭小,作业强度大,而使粉尘难以扩散、沉降,浓度远超国家规定,严重影响矿井安全和作业人员的身心健康。风幕控尘技术与传统的掘进面除尘技术相比有着诸多优势。依据平面自由紊动射流理论,对研制出的一种新型风幕控尘装置进行矿井适应性改进,应用CFD技术模拟巷道在加设该装置前后的粉尘浓度变化,证明了这种改进型风幕控尘装置的实用性。

气动旋转射流风幕风速空间分布与控尘性能研究

为有效控制挖掘作业中由煤尘扩散引起的巷道内部环境污染,通过CFD软件数值模拟与相似实验平台相结合的方法,研究分析了气动旋转射流风速场的空间分布和控尘性能。研究结果表明:射流风速20~30 m/s时可形成稳定风幕;气相流场速度分布随射流风速的增大逐渐提高,且风幕形成度越高,同时会形成旋转的环状风速区域;射流风速随扩散距离沿流向迅速衰减,出口射流风速具有较契合的衰减率,相似实验与数值模拟具有接近的相似度;最佳控尘射流风速为30 m/s,测点Ⅰ的全尘浓度由433.9 mg/m^(3)降至161.4 mg/m^(3),呼吸性粉尘由135.5 mg/m^(3)降至55.3 mg/m^(3),测点Ⅱ的全尘浓度和呼吸性粉尘分别降至121.4 mg/m^(3)和30.3 mg/m^(3)。研究结果说明,气动旋转射流风幕单独用于控制掘进工作面的粉尘污染时,其控尘性能较低。

附壁风筒条缝参数对综掘工作面控尘效果的影响

为明确附壁风筒条缝位置、宽度和压抽比对综掘面控尘效果的影响,运用FLUENT软件对建立的长压短抽式通风综掘巷道模型进行数值模拟。结果表明:随着附壁风筒条缝与迎头距离增大,巷道空间粉尘浓度先减小后增大,当条缝距迎头13 m时,旋流风幕将粉尘集中控制在迎头6 m范围内,综掘机司机处粉尘浓度下降到120 mg/m3,风幕控尘起效;条缝宽度会影响旋流分风的风速,条缝越宽,旋流风速越大,但条缝宽度超过0.1 m时,反而会抑制旋流风幕控尘作用,当条缝宽度为0.05 m时,抽风筒口积聚的大量粉尘被抽离巷道,综掘机司机不受粉尘干扰;随着压抽比变大,巷道内粉尘浓度先减后增,压抽比为1.0时,压风筒高速射流被抽风筒全部吸收,粉尘被有效控制在迎头,巷道无粉尘扩散,控尘效果最佳。

粮食仓储清仓落料的粉尘控制研究

大豆、小麦、稻谷等粮食在筒仓内板结后的人工清仓落料不可避免地产生大量粉尘,威胁仓底作业人员健康和车间环境质量,为解决由于落料口(人孔)需向仓内通风而无法实施固定密封和通风排尘捕收问题,提出在落料机械转运的同时,利用风幕软密封落料口并实施粉尘抽排的控尘构想.利用数值模拟研究了风幕软密封的流场效果,根据模拟结果制造了清仓落料系统原型机,并在某大豆仓储企业成功试用.结果显示,风幕软密封方法在保证落料口向仓内通风的前提下,显著控制了粉尘的外逸,合适的抽压比和风幕出口速度分别为K=2.0,V=6.0m/s,仓底作业人员区域粉尘浓度较不采用任何措施时降低91.32%,有效保障了仓底作业人员的职业健康和车间环境质量.

风幕集尘射流装置研究

根据风幕控尘的原理以及风幕集尘除尘系统的风幕形成条件和风流结构,创造性地设计了倒U型射流腔与三角形射流箱构成一体的集尘射流装置。通过实验室模拟试验,发现风幕射流风速衰减规律符合射流理论的衰减规律,研制的射流集尘装置能有效形成风幕,对降低整个综掘面的粉尘浓度,特别是减少呼吸性粉尘向司机处的扩散作用明显,实用性高。实践证明,该装置集尘效率高,为综掘面粉尘防治提供了新的途径。