综采面尘源局部雾化封闭控除尘技术

发布时间：2020-06-18 04:38

【摘要】：综采面产尘量约占矿井产尘总量的45%～80%,其中截割与移架是主要尘源。随着一次采全高综采工艺普遍推广且煤层开采强度日益增加,现有的煤尘污染特性相关理论与防治技术已不能够满足实际需求。为此本文采用理论分析、数值模拟、实验测试以及现场应用相结合的方法对综采面尘源局部雾化封闭控除尘技术进行研究。在综采面煤尘污染的相关研究中,滚筒截割时形成湍流风对煤尘逸散的影响常被忽略,从而导致研究结论不能够反映现场煤尘污染的实际情况。因此针对截割湍流风扰动前、后的综采面污染特性分别进行数值模拟并对比分析截割湍流风对煤尘逸散的扰动影响。截割湍流风具有极强的稳定性,且截割湍流风扰动下的偏移风流是致使煤尘侧向逸散并污染人行道区域的主要原因。在截割湍流风扰动下,呼吸带范围中的煤尘污染区域沿工作面通风反方向超前11.3 m且污染尺度延长约7.2 m,同时人行道中分布的峰值浓度增大约1倍。雾滴粒径与速度是影响雾滴捕尘效率与雾流封闭效果的主导因素,亦应该是选择喷雾降尘用喷嘴的主要依据。针对5类15种喷嘴进行雾化特性实验,不仅测定了喷嘴雾化角、有效射程以及流量等宏观雾化参数,而且测定了风流扰动下的雾滴粒径、速度等细观雾化参数并得到了雾滴粒径与速度在风流扰动下的分布规律。选择孔径为2.4 mm且含“X”导流芯的旋转式实心圆锥形广角喷嘴用于采煤机内喷雾;选择孔径为2.0 mm且含射流稳定器的直射式扇形喷嘴用于采煤机外喷雾;选择孔径为2.0 mm且含“X”导流芯的旋转式实心圆锥形广角喷嘴用于液压支架喷雾并对其布置方式进行了优化改进。基于截割湍流风扰动下的综采面煤尘污染特性与不同类型喷嘴的雾化特性,提出尘源局部雾化封闭控除尘技术,并研发了与之配套的文氏负压二次降尘装置与采煤机湿式除尘器。在6 MPa喷雾压力下,文氏负压二次降尘装置喷射雾滴的平均粒径约为50.59 μm,且所形成的负压流场对附近空气的卷吸流量约为11.57 m3/min。采煤机湿式除尘器的喷雾组包括10个喷嘴,在4 MPa喷雾水压下的雾流封闭尺寸能够完全覆盖滚筒;为了满足不同的现场应用条件,研制了电动机与液压马达驱动的除尘器,流量分别为190 m3/min与220 m3/min。为了考察综采面尘源局部雾化封闭控除尘技术的降尘效果,分别在枣庄矿业(集团)付村煤业有限公司1001,1007综采面以及蒋庄煤矿905综采面进行工程应用。结果表明,完整应用尘源局部雾化封闭控除尘技术能够有效缓解工作面中的煤尘污染状况:蒋庄煤矿905工作面各采样点处的平均降尘率约53.0%,移架工与前、后滚筒司机作业处的煤尘浓度分别为73.7、80.3、85.2 mg/m3;较工作面原有的喷雾降尘设施,降尘率平均提高约36.7%。
【学位授予单位】：山东科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD714.4
【图文】：

示意图,润湿角,示意图,煤尘

图２．１润湿角示意图逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｗｅｔｔｉｎｇ邋Ａｎｇｌｅ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑性还可以用液体介质对试管中煤尘的吸湿速度来表ｎ，测得此时的吸湿高度为吸湿速度如下逡逑评定煤尘润湿性的指标，可将其润湿性分为四类，表２．３煤尘对水的润湿性逡逑Ｔａｂｌｅ邋２．３邋Ｗｅｔｔａｂｉｌｉｔｙ邋ｏｆ邋ｃｏａｌ邋ｄｕｓｔ邋ｔｏ邋ｗａｔｅｒ逡逑Ａ逦Ｂ逦Ｃ绝对憎水逦憎水逦中等亲水＜０．５逦０．５－２．５逦２．５邋？８．０性与煤尘的形状和大小有关，球性颗粒的润湿性比细，亲水能力越差，因为煤尘的粒径越小，比表面度越大，空气会吸附在表面和孔隙中形成气膜阻挡减小会导致颗粒表面憎水基团的增加，降低润湿效

示意图,自由湍射流,流动特征,示意图

图２．２自由湍射流流动特征示意图逡逑Ｆｉｇ．邋２．２邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｆｌｏｗ邋ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ邋ｆｏｒ邋ｆｒｅｅ邋ｔｕｒｂｕｌｅｎｔ邋ｊｅｔ逡逑一定的压力下以初速度ｗｏ由喷嘴喷射，并与外界流体域之间外界流体域受到干扰后会产生不稳定波动并发展成旋涡，旋卷入射流，即引射（卷吸）现象％１］。被卷入射流的的流体介质，并在动量传递作用下获得自身动量沿喷射方向流动，而射渐降低［｜＠１（）３１。同时，随着射流边界不断扩大，射流速度则逐仍旧能够维持继续流动的区域被称为射流核心（ＡＢＥ），其。此外，沿喷射方向，射流结构可分为起始段（ＢＣＦＥ）、过渡分发展后的基本段［１００］。逡逑始段，由喷射出口至射流核心末端之间的区段为起始段。其中，度等于射流初速度，且各点的速度大小、方向均相同，因此的介质存在速度差，并产生雷诺应力，因此其为湍流。逡逑渡段，初始段与基本段之间较短的区段。在该区段中，介质流动基本段简化为一个区段。逡逑流充分发展后的区段则为基本段。在该区段中，湍流充分发展，

【相似文献】