不同粒径煤尘理化特性及降尘实验研究
发布时间：2021-01-24 01:23
煤尘是煤矿五大灾害之一,其严重影响矿井的高效生产和工人的生命健康。自2005年以来,我国发生11起与煤尘有关的爆炸事件,共造成397人死亡;每年约有10000例尘肺病案例,其中约1900例死亡。呼吸性粉尘由于粒径较小,其理化性质与大颗粒间产生显著差异,更容易悬浮于空气中,导致煤尘爆炸和尘肺病。因此,研究粒径变化对煤尘理化特性及降尘过程的影响是十分必要的。本文选取大柳塔褐煤、补连塔长焰煤、鹿洼1/3焦煤、黄岩汇无烟煤,系统地研究了同一煤化程度的粉尘在不同粒径条件下的理化性质、吸附性和润湿性的变化情况,并利用SPSS软件得到煤尘润湿性的主要影响因素,结合喷雾降尘实验测定并分析了粒径变化对煤尘沉降的影响。利用SEM和低温液氮吸附仪研究了不同粒径煤尘的表面形态、孔隙结构及比表面积的变化,结果表明,煤尘具有典型的分形特征,随着粒径的减小,粒度分形维数和表面分形维数增大,煤尘表面更加粗糙;同一煤种不同粒径的粉尘,其吸-脱附曲线形态基本一致;随着颗粒的细化,煤中所含小尺度孔增多,BET比表面积和BJH总孔容增加。利用FT-IR、电泳仪和紫外分光光度计研究了粒径对煤尘表面官能团、zeta电位、吸附性的...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
论文的研究路线
图 2-1 煤尘的表面形态（a）CY_82.68；（c）JM_58.08；（b）（d）a 和 c 的放大图Fig. 2-1. The surface morphologies of coal dust (a) CY_82.68; (c) JM_58.08; (b) (d) the enlargedphotographs of dust particles为了定量评估煤尘的不规则表面，本文使用粒度累积体积分数来计算分形维数，计算公式如下： 0loglog 1nVN Y xDx （2-1）式中， 为煤尘的直径，μm； ( ) 为直径小于 的煤尘数量； 0为粒度测试煤样中颗粒的总数； 是煤尘粒度分形维数。根据式（2-1）可以确定颗粒直径 与粒径小于 的煤尘总数 ( ) 的关系：d ( ) ∝ 1 （2-2）直径在 与 d 范围内的煤颗粒数，可表示为：d = 0d ( ) （2-3）那么，在这一粒径范围内煤颗粒体积与直径的相互关系为：d = 0 ( ) （2-4）
可表示为： = 3 （2-8）2.2.2 不同粒径煤尘的粒度分形维数采用激光粒度分析仪测定了实验煤样的累积体积分数，根据式（2-7）获得各煤样 log ( ) 与 log 的线性关系，从而得到粒度分形维数 。本文分别以粒径 D50为 77.34 μm 和 18.71 μm 的焦煤（JM_77.34 和 JM_18.81）为例，说明这一计算过程。表 2-3 为所选煤尘的累积体积百分数，将对应的各值代入式（2-6），作 log ( ) 与 log 的线性关系图，如图 2-2 所示。表 2-3 JM_77.34 和 JM_18.81 的累积体积百分数Table 2-3 The cumulative volume fraction of JM_77.34 and JM_18.81累积体积分数/% <10 <16 <25 <40 <50 <60 <87JM_77.34 15.24 23.69 34.12 70.2377.34 86.42 140.98JM_18.71 1.05 2.44 6.48 12.1518.71 26.07 49.97
【参考文献】：
期刊论文
[1]2018年中国能源统计数据[J]. 煤化工. 2019(01)
[2]煤表面润湿性的影响因素[J]. 李娇阳,李凯琦. 煤炭学报. 2016(S2)
[3]Application study on complex wetting agent for dust-proof after gas drainage by outburst seams in coal mines[J]. Wang Kai,Ma Xiaoping,Jiang Shuguang,Wu Zhengyan,Shao Hao,Pei Xiaodong. International Journal of Mining Science and Technology. 2016(04)
[4]烟煤煤尘润湿性与无机矿物含量的关系研究[J]. 程卫民,薛娇,周刚,聂文,文金浩. 中国矿业大学学报. 2016(03)
[5]不同变质程度煤尘润湿性差异的13C-NMR特征解析[J]. 周刚,程卫民,徐翠翠,聂文. 煤炭学报. 2015(12)
[6]煤矿井下高压喷雾雾化特性及其降尘效果实验研究[J]. 王鹏飞,刘荣华,汤梦,张文,桂哲. 煤炭学报. 2015(09)
[7]基于红外光谱的煤尘润湿性[J]. 程卫民,薛娇,周刚,聂文,刘林胜. 煤炭学报. 2014(11)
[8]粒度对煤尘表面特性及润湿性的影响[J]. 杨静,徐辉,高建广,刘丹丹,王英锋. 煤矿安全. 2014(10)
[9]煤矿综放工作面高压雾化降尘对粉尘颗粒微观参数影响规律分析[J]. 周刚,聂文,程卫民,王昊. 煤炭学报. 2014(10)
[10]基于Fluent多喷嘴喷雾干涉数值模拟分析[J]. 陈曦,葛少成,张忠温,荆德吉. 环境工程学报. 2014(06)
博士论文
[1]超细粉碎颗粒性质对超净煤分选的影响[D]. 王婕.中国矿业大学(北京) 2016
[2]超细煤粉物化特性及其对O2/CO2分级燃烧NOx排放的影响[D]. 刘加勋.哈尔滨工业大学 2011
[3]范德华力和静电力下的细颗粒离散动力学研究[D]. 柳冠青.清华大学 2011
[4]煤尘的润湿机理研究[D]. 杨静.山东科技大学 2008
本文编号：2996293
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
论文的研究路线
图 2-1 煤尘的表面形态（a）CY_82.68；（c）JM_58.08；（b）（d）a 和 c 的放大图Fig. 2-1. The surface morphologies of coal dust (a) CY_82.68; (c) JM_58.08; (b) (d) the enlargedphotographs of dust particles为了定量评估煤尘的不规则表面，本文使用粒度累积体积分数来计算分形维数，计算公式如下： 0loglog 1nVN Y xDx （2-1）式中， 为煤尘的直径，μm； ( ) 为直径小于 的煤尘数量； 0为粒度测试煤样中颗粒的总数； 是煤尘粒度分形维数。根据式（2-1）可以确定颗粒直径 与粒径小于 的煤尘总数 ( ) 的关系：d ( ) ∝ 1 （2-2）直径在 与 d 范围内的煤颗粒数，可表示为：d = 0d ( ) （2-3）那么，在这一粒径范围内煤颗粒体积与直径的相互关系为：d = 0 ( ) （2-4）
可表示为： = 3 （2-8）2.2.2 不同粒径煤尘的粒度分形维数采用激光粒度分析仪测定了实验煤样的累积体积分数，根据式（2-7）获得各煤样 log ( ) 与 log 的线性关系，从而得到粒度分形维数 。本文分别以粒径 D50为 77.34 μm 和 18.71 μm 的焦煤（JM_77.34 和 JM_18.81）为例，说明这一计算过程。表 2-3 为所选煤尘的累积体积百分数，将对应的各值代入式（2-6），作 log ( ) 与 log 的线性关系图，如图 2-2 所示。表 2-3 JM_77.34 和 JM_18.81 的累积体积百分数Table 2-3 The cumulative volume fraction of JM_77.34 and JM_18.81累积体积分数/% <10 <16 <25 <40 <50 <60 <87JM_77.34 15.24 23.69 34.12 70.2377.34 86.42 140.98JM_18.71 1.05 2.44 6.48 12.1518.71 26.07 49.97
【参考文献】：
期刊论文
[1]2018年中国能源统计数据[J]. 煤化工. 2019(01)
[2]煤表面润湿性的影响因素[J]. 李娇阳,李凯琦. 煤炭学报. 2016(S2)
[3]Application study on complex wetting agent for dust-proof after gas drainage by outburst seams in coal mines[J]. Wang Kai,Ma Xiaoping,Jiang Shuguang,Wu Zhengyan,Shao Hao,Pei Xiaodong. International Journal of Mining Science and Technology. 2016(04)
[4]烟煤煤尘润湿性与无机矿物含量的关系研究[J]. 程卫民,薛娇,周刚,聂文,文金浩. 中国矿业大学学报. 2016(03)
[5]不同变质程度煤尘润湿性差异的13C-NMR特征解析[J]. 周刚,程卫民,徐翠翠,聂文. 煤炭学报. 2015(12)
[6]煤矿井下高压喷雾雾化特性及其降尘效果实验研究[J]. 王鹏飞,刘荣华,汤梦,张文,桂哲. 煤炭学报. 2015(09)
[7]基于红外光谱的煤尘润湿性[J]. 程卫民,薛娇,周刚,聂文,刘林胜. 煤炭学报. 2014(11)
[8]粒度对煤尘表面特性及润湿性的影响[J]. 杨静,徐辉,高建广,刘丹丹,王英锋. 煤矿安全. 2014(10)
[9]煤矿综放工作面高压雾化降尘对粉尘颗粒微观参数影响规律分析[J]. 周刚,聂文,程卫民,王昊. 煤炭学报. 2014(10)
[10]基于Fluent多喷嘴喷雾干涉数值模拟分析[J]. 陈曦,葛少成,张忠温,荆德吉. 环境工程学报. 2014(06)
博士论文
[1]超细粉碎颗粒性质对超净煤分选的影响[D]. 王婕.中国矿业大学(北京) 2016
[2]超细煤粉物化特性及其对O2/CO2分级燃烧NOx排放的影响[D]. 刘加勋.哈尔滨工业大学 2011
[3]范德华力和静电力下的细颗粒离散动力学研究[D]. 柳冠青.清华大学 2011
[4]煤尘的润湿机理研究[D]. 杨静.山东科技大学 2008
本文编号：2996293
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