空气过滤棉荷尘阻力特性的实验研究

为研究复合式空气过滤棉的阻力特性,选择3层复合空气过滤棉作为主要研究对象,通过实验系统地研究荷尘速率对其阻力变化的影响,并与过滤纸进行对比。研究结果表明:在相同过滤风速下,荷尘质量浓度越低,过滤棉阻力上升速度越快;过滤棉等级越低,荷尘质量浓度对其阻力增长影响越大,归一化阻力随单位面积荷尘质量的增长越快;过滤风速对过滤棉归一化阻力的增长有影响,过滤风速越大,归一化阻力增长越缓慢,但对效率较高的过滤棉影响不大。相同荷尘条件下,相较于过滤纸,过滤棉的归一化阻力上升更慢;基于实验归纳得到3层复合空气过滤棉的阻力增长特性方程。研究结果可为其使用寿命预测提供参考。

超长滤袋排气管结构对滤袋特性影响数值研究

滤袋表面过滤风速轴向分布不均会导致滤袋上部过早损坏,这一问题对于超长滤袋而言更为突出,为改善超长滤袋表面过滤风速的均匀性,针对典型10 m超长滤袋(设计过滤风速为1.0 m/min)采用袋口增设一段内伸排气管方式以改善滤袋内部流场结构。研究结果表明:当增设内伸排气管结构时可以大幅改善滤袋表面过滤风速的均匀性,存在最优的排气管内伸长度和直径的组合可改善超长滤袋过滤特性;当排气管内伸长度为滤袋长度的一半时滤袋表面过滤风速的均匀性最好;增加排气管直径会降低除尘器运行压降;综合考虑运行压降和滤袋表面轴向速度,当排气管内伸长度为滤袋长度的0.2倍,直径为滤袋直径的0.8倍时可以提升约30%的过滤风速表面分布均匀性,此时除尘器的运行压降下降0.65%,滤袋表面轴向速度峰值增加7.75%。

基于滤膜称重法的自动化粉尘质量浓度检测装置的研究

传统滤膜称重法操作过程繁琐、检测周期长,且自动化程度低,虽精度高但无法满足粉尘质量浓度实时检测需求。设计了粉尘质量浓度自动检测装置,通过建立温湿度补偿模型,替代手工称重法中采样后滤膜烘干的步骤,进一步缩减粉尘质量浓度检测时间以及粉尘质量浓度检测装置体积。搭建试验样机并调试实验,结果表明,煤矿井下常用的CCZ-20A型粉尘采样器与本装置检测得到的粉尘质量折算浓度经过计算其标准偏差在5%以内,一元线性回归拟合分析下的实验数据拟合相关性较好。为进一步提升装置的检测精度,研究基于傅里叶级数、线性拟合以及周期拟合相结合的误差补偿方法,设计出装置浓度计算流程并代入原始数据中,将该装置检测浓度误差由原始的(-7.20%,-1.26%)集中至(-3.64%,3.65%)。引入装置浓度计算流程后进行多次对比实验,实验结果显示装置浓度检测误差均在此区间内,验证了装置浓度计算流程的可靠性。该装置缩短了粉尘质量浓度检测所需时间,同时检测误差控制在合理的范围内,进而为滤膜称重法在粉尘质量浓度在线监测方面的研究提供一定的参考。

覆膜方法对纳米纤维膜除尘滤料动态过滤性能的影响

为解决聚四氟乙烯(PTFE)覆膜滤料使用中阻力增长快且膜易破损问题,基于静电纺丝技术制备了涤纶(PET)纳米纤维膜,通过直接覆膜法、热处理覆膜法及一步共纺覆膜法将PET纳米纤维膜作为表面膜与聚苯硫醚(PPS)针刺毡滤料进行复合,并对比研究3种覆膜方法制备的PET纳米纤维膜滤料、PPS滤料以及PTFE覆膜滤料的动态过滤性能,结果表明,与PTFE覆膜滤料相比,3种覆膜方法制备的PET纳米纤维膜滤料均表现出优异的过滤性能.稳定过滤阶段,一步共纺覆膜法制备的PET/TPU纳米纤维膜滤料完成单个周期所需时间是PTFE覆膜滤料的2倍,粉尘剥离率为99.79%,其阻力增长速率低、完成单个周期所需时间平稳,降低能耗并减少了气流对膜造成的磨损,在工业除尘领域具有较大应用潜力.

地下金属矿山袋式除尘器捕尘材料研究现状及展望

袋式除尘器作为一种高效且适应性强的除尘设备而被广泛应用,但在地下金属矿山的实际应用中容易出现滤袋黏结,接口处易破坏及滤灰、清灰效果不佳等问题,且存在整体设备体积大、不易移动的弊端。研究重点从地下金属矿山环境特性,捕尘材料及其改良技术与评价标准进行阐述。结果表明:地下金属矿山作业环境及粉尘特性与其他工业场所差异较大;捕尘材料未来的主要研究方向为利用还原氧化石墨烯喷涂技术对PPS(聚苯硫醚)捕尘材料进行改良,以及研发适用于地下金属矿山的方法简单、成本低的新型可重复的袋式捕尘材料;进一步完善捕尘材料的综合性能及实际应用中的评价标准。研究为解决金属矿山粉尘问题提供了更为切实可行的方案。

室内空气滤尘中主要重金属元素污染特征初探

采用电感耦合等离子体质谱法测定空气滤尘中22种金属元素含量,并分别用富集因子法及主成分分析法对对其统计分析。结果表明Mo、Ba、W等十四个金属元素为轻微富集,Hg、Tl、Bi等五个为重富集重金属元素,Ti为极重富集重金属元素。并由主成分分析知载荷值较高的金属元素分布与人们生活中液化天然气、家用电器、实验仪器的使用以及室内装修密切相关。由此本研究揭示了室内空气滤尘重金属污染来源,为室内空气重金属污染评价方法提供了参考。

卧式短滤筒除尘器脉冲喷吹清灰过程数值分析及机构优化

针对具有更好尺寸适配性的卧式短滤筒除尘器,采用CFD软件对除尘器的脉冲喷吹清灰过程进行了动态数值模拟。通过仿真分析了喷吹过程中滤筒内部的流速和流场压力变化,对比了长短滤筒喷吹过程中压力分布的差别。通过单因素仿真对比分析,得到喷吹压力为0.5MPa、喷吹距离为180mm时,该除尘器的清灰效果最为理想。此外,合理设置文氏管对清灰效果也起到了显著的作用。针对清灰压力分布不均匀的问题,提出了一种在滤筒开口处设置圆锥形导流板的机构,使喷吹气流在滤筒前部提前扩散,有效提高喷吹气流均匀性。经研究结果显示,确定当导流板圆锥角度为70°时效果最佳。研究成果对于优化卧式短滤筒除尘器的设计和提高其清灰效果具有一定参考价值及指导意义。

PTFE针刺毡滤料覆膜牢度研究

随着环保标准的不断提高,国家对工业烟气中微细颗粒物的排放提出了更高的要求。目前,工业除尘滤料中基于聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene, PTFE)膜的覆膜针刺毡滤料对微细颗粒物有较高的过滤效率。然而,PTFE膜在长期使用过程中有脱落的风险,进而影响除尘器的除尘效果。因此,PTFE膜与针刺毡滤料基底间的覆膜牢度至关重要。研究选取市场上常用的5种PTFE覆膜滤料,对其覆膜牢度进行系统评估,并分析覆膜牢度的影响因素。结果显示:同样以PTFE为基底的覆膜滤料的覆膜牢度最大,其值大于0.074 MPa;以芳纶、聚酰亚胺(Polyimide, P84)、聚苯硫醚(Polyphenylene Sulfide, PPS)针刺毡滤料为基底的覆膜滤料覆膜牢度为0.027~0.029 MPa。经分析,覆膜的处理温度对覆膜牢度有较大影响,而实际处理温度需根据针刺毡基底的材质选择;针刺毡基底表面的纤维面积占比也是影响覆膜牢度的因素之一。此外,研究对膜脱落后滤料的过滤性能变化进行评估发现,膜脱落对滤料过滤性能有较大影响,其中P84覆膜滤料的膜脱落后过滤性能变化幅度最大,对PM2.5的过滤效率由95.25%降低至78.66%。研究成果对覆膜滤料的选择以及增强覆膜滤料的覆膜牢度具有指导作用。

基于SG-LSTM-GRU井下粉尘体积分数预测模型

粉尘体积分数监测对煤矿粉尘预警起着重要的作用,对其变化预测有利于保障井下安全生产和降低井下矿工职业病风险.针对井下粉尘体积分数预测问题,建立了一种SG-LSTM-GRU预测模型.对监测数据进行预处理,先采用SG滤波方法处理,可以减少时间序列数据中存在的噪声数据,再用最大最小值法进行归一化处理,将得到的数据集划分为90%训练集与10%测试集,通过枚举法不断地实验确定SG滤波器中的参数值以及模型中时间步长,再通过LSTM和GRU模型相结合的方式,既可以通过LSTM层保留数据中较多的特征,又可以通过GRU层提高模型的训练速度,采用均方根误差、平均绝对误差和计算时间进行模型对比评价.研究结果表明,SG-LSTM-GRU模型预测的RMSE为0.256,MAE为0.066,相比其他预测模型该模型预测效果好.因此,采取SG-LSTM-GRU模型对井下粉尘体积分数预测,可以提高数据预测准确性,实现煤矿井下安全生产以及降低矿工尘肺病风险.

不同特性粉尘对滤筒有效脉冲清灰压力的影响研究

为改善不同特性粉尘的清灰问题,选取3种不同黏性、不同粒径的粉尘,开展工业覆粉实验以探究除尘器的运行阻力和滤筒清灰效果的变化。研究结果表明:粉煤灰的最低清灰压力达到748 Pa,即可实现有效清灰;对于黏性粉尘,粉尘粒径对清灰的影响更显著,细粉尘对应的系统压降和粉尘残余体积量明显高于粗粉尘,中等黏性的MgO粉体最低有效清灰压力需要达到1 425 Pa,超细MgO则需要更高;高黏性的CMC-Na粉体对应的系统压降、压降平稳时间和粉尘残余体积量都明显高于其他粉体,其有效清灰压力需要至少达到1 657 Pa,除尘系统才能长时间运行。研究结果可为工业应用收集不同特性粉尘提供理论参考。

滤筒除尘器喷吹孔孔径的优化

【目的】为控制各个喷吹管气流量的均匀性,对喷吹管上的喷吹孔径进行优化,提高滤筒除尘器清灰效果。【方法】自制高压脉冲喷吹气流量测量装置对现有喷吹管气流量进行测定,采用光纤传感分析仪测试除尘器滤筒各部分的侧壁压力峰值,分析各滤筒清灰效果不均匀的原因;以滤筒各部位侧壁压力峰值作为清灰均匀性效果评估指标,优化喷吹孔径。【结果】优化前4个喷吹孔径均为19 mm,喷吹孔的气流量依次为13.69、 14.78、 16.03、 16.93 L,对应4个滤筒上、中、下部侧壁压力峰值的最小值分别为最大值的37%、 26%、 20%,气流量均匀度标准差为1.41;优化后4个喷吹孔径分别为23、 20、 18、 17 mm,喷吹气流量依次为14.05、 15.08、 15.87、 16.13 L,对应4个滤筒上、中、下部测壁压力峰值的最小值为最大值的56%、 56%、 53%,气流量均匀度标准差降为0.93。【结论】优化后的喷吹管气流量均匀化程度提高,可实现滤筒除尘器的均匀清灰。

卧式三角型滤筒的脉冲喷吹清灰性能

【目的】为优化卧式三角型滤筒除尘器的清灰性能,探究不同喷吹气流对滤筒内部压力分布的影响,获得不同喷吹孔型式对三角型滤筒的清灰性能的影响规律。【方法】分别采用直管喷吹孔、文氏里管、散射喷嘴、新型曲面诱导引射器共4种喷吹孔型式的诱导引流装置对卧式三角型滤筒开展冷态脉冲实验,以侧壁压强峰值和相对标准偏差作为评价清灰性能的技术指标,分别探讨不同条件下的喷吹射流对滤筒内壁压力分布的影响。【结果】在喷吹压强分别设为0.3、0.4、0.5 MPa的条件下,采用直管、文丘里管、新型曲面诱导引射器时喷吹距离分别设为150、200、250、300、350、400 mm,采用散射喷嘴时喷吹距离分别设为25、50、75、100、125、150、175 mm,则采用直管、文丘里管、散射喷嘴、新型曲面诱导引射器时的平均侧壁压强峰值分别为1037、1758、952、1533 Pa,相对标准偏差分别为0.76、0.58、0.09、0.16;采用新型曲面诱导引射器喷吹孔时,比采用散射喷嘴时的清灰强度高61%,比采用文丘里管时的相对标准偏差小0.47。【结论】新型曲面诱导引射器同时兼顾对侧壁压强峰值和相对标准偏差的要求,在4种喷吹孔型式中清灰性能最佳。

气固逆流式移动床过滤器的实验研究

为探究操作条件对气固逆流式移动床过滤器过滤性能的影响,通过大型冷模实验,考察了气固逆流式移动床过滤器的捕集颗粒循环强度、入口粉尘浓度、表观气速及入口粉尘粒径对装备性能的影响。实验结果表明,表观气速是影响床层压降的主要因素,表现出正相关的趋势。捕集颗粒循环强度、入口粉尘浓度、粉尘粒径的改变对床层压降影响较小。捕集颗粒循环强度和入口粉尘浓度的增加使压降增加。而粉尘粒径与床层压降间的关系随时间变化,开始时粉尘粒径与压降呈正相关,但当装置运行至平稳阶段则趋于降低。装备的除尘效率与入口粉尘浓度及颗粒循环强度正相关,与粉尘粒径及表观气速负相关。但粉尘粒径越小过滤效率越高的趋势受装置内滤饼的影响,仅在粉尘中位粒径10μm以上,且入口粉尘质量浓度在0~32 g·m^(-3)出现。移动床过滤器保持稳定床层压降的同时,具有较高的除尘效率。在颗粒循环强度0.3119 kg·s^(-1),16.5~32.7 g·m^(-3)入口粉尘浓度条件下,除尘效率可达99%;且对细微(13μm以下)粉尘的粒级效率接近99.9%。

岩巷综掘工作面湿式过滤除尘器关键部件研制

岩巷综掘工作面掘进期间粉尘浓度高、粉尘粒径小,常规湿式除尘器难以达到理想的抽尘净化效果,而在掘进过程中所产生的岩石粉尘亲水性强、易粘接,当粉尘凝结成团后依附在叶片或喷雾网时,造成的阻力过大极易导致除尘器电机过载甚至烧毁。针对岩巷综掘工作面除尘器粉尘治理效率低、电机容易过载等现象,开展矿用湿式过滤除尘器关键部件的研制,将除尘器单一喷雾模式改变为复合立体喷雾模式,并优化喷嘴以提高降尘效率;通过喷涂不粘层、调整风机叶片数量和安装角、设计封而不堵的喷雾立体网、改变喷雾流量等技术手段,避免岩粉粘结风机、堵塞喷雾网。通过在河南焦煤能源有限公司九里山煤矿16131中间底抽巷进行现场应用后,司机位置处总粉尘降尘效率达97.2%,呼吸性粉尘降尘效率达92.8%,明显改善了煤矿井下作业环境。

不锈钢折波预过滤器的复用再生工艺研究

为减少某核电站热机修厂房送风系统不锈钢折波预过滤器的报废数量,增加使用寿命,通过试验研究了不锈钢折波预过滤器的复用处理工艺,包括冲洗、超声振动、高温灼烧除尘、干燥等工序;研究了处理复用15次预过滤器的过滤阻力及计重效率。结果表明:冲洗、超声振动、高温灼烧除尘和干燥复合的工艺能有效去除不锈钢折波预过滤器中积聚的人工尘和纤维絮状物团球,经过处理复用的预过滤器能达到满足洁净预过滤器的阻力和计重效率的参数要求,复用次数在15次以内时,计重效率保持在86.11%以上;研究发现人工尘易在滤网表面积累堵塞金属纤维孔隙,随着向滤层内部延伸,这种现象逐渐减少。

矿用湿式过滤除尘器过滤单元过滤技术优化研究

为提升矿用湿式过滤除尘器呼吸性粉尘除尘效率,以除尘器过滤单元过滤参数为实验对象,搭建过滤单元实验平台,研究除尘器过滤单元过滤形式、过滤网层数/除雾垫厚度、孔径、过滤风速等对呼尘除尘效果和阻力的影响规律。研究结果表明:相同条件下,10层20目金属过滤网过滤板过滤性能最佳,阻力1 370 Pa,呼尘除尘效率90.7%;过滤风速取7.8 m/s,除尘器呼吸性粉尘除尘效率最高;采用冲击式惯性分离器与滤网融合设计的过滤板能有效避免出现堵死导致除尘器风机损坏。研究结果可为优化矿用湿式过滤除尘器结构、提升呼尘除尘效率提供依据。

过滤器容尘过程对房间负压、风量的影响研究

以某工程固化线通风系统为例,利用FLoMASTER软件建立了固化线排风管网一维水力平衡模型。根据过滤器容尘过程中的阻力特性曲线,模拟分析了固化线房间负压和风量随容尘量的变化。针对容尘过程中造成的固化线房间负压、风量不满足规范和设计要求的情况,提出了相应的调节措施,为后续调试和运行提供依据。

煤矿布袋除尘优选研究与应用

为避免布袋除尘器在使用过程中出现除尘效率过低或设备高配低用造成浪费,采用三维建模软件对加装了布袋除尘器、密闭罩的煤矿粉煤灰卸灰仓转载点的整套粉尘治理系统建模,并运用CFD流体动力学软件Fluent对其内部流场进行数值模拟。通过调节布袋除尘器排气口风速,得到不同风速下的整套系统的除尘效果、需风量及总阻力,优选出最佳风速,从而确定适合系统的滤袋、风机、管路等设备。将优选好的设备进行现场应用,密闭罩两端开口处的粉尘浓度分别从607.4、54.7 mg/m^(3)降到3.7、0.3 mg/m^(3),降尘效率分别为99.4%、99.5%,除尘效果满足需求且无浪费。

离心成型复合滤筒的制备工艺及性能研究

采用离心成型工艺,以1#纤维、2#纤维、3#纤维、骨料、硅溶胶、氧化铝为主要原料,制备成耐高温复合滤筒。研究了原料配比、离心转速、不同纤维和工艺参数对复合滤筒性能的影响。结果表明:按离心转速为1000 r/min,纤维和粉料的质量比为1∶1.5,布料速度为0.6 m/s,纤维比克值接近210 mL(5 g),在150℃烘箱固化12 h,可获得表层致密性更高、层状结构明显、纤维分布更均匀、内外壁平整的复合滤筒,其C环抗压强度达到0.581 MPa,气孔率达到80.7%,压降为553 Pa。

一种数控等离子切割烟尘回收装置

现代工业生产领域中,与传统火焰切割技术相比较,数控等离子切割技术在金属板材加工环节展现出更高的切割精度与更快的作业速度,因而在机械制造业中的应用日渐普及。然而,大型数控等离子切割设备在切割钢铁材料过程中会释放大量的切割粉尘,这些粉尘自工件下方向外喷散,导致车间内烟尘弥漫,工作环境恶化。为有效保护劳动者健康,优化工作环境,提升生产效率,公司已依照环境保护标准,对运行中的两台数控等离子切割机实施了烟尘处理及设备改良措施,并已取得显著成果。