煤破碎站卸料口粉尘运移规律及降尘方法研究
发布时间：2021-08-16 08:26
我国露天矿煤炭产量在逐年递增,同时破碎站也面临着生产压力在不断地增加,破碎站卸料口作为物料转运卸载的必要环节,其产尘量巨大,污染范围极广。目前,破碎站卸料口使用的降尘方式主要是喷雾洒水降尘,这种方法降尘效率较低,且大量浪费水资源,急需要有一种新的降尘方法取代单一的喷雾洒水降尘,而新的降尘方案需要知道粉尘的运移规律才能更好的进行降尘。因此本文主要研究破碎站卸料口粉尘从产生到扩散的整个过程的规律,根据获得的粉尘运移规律进行更好的降尘方案设计。破碎站物料流在卸载过程中会使粉尘大量急增,粉尘会随着诱导风流和冲击气流作用向的大气中扩散,造成作业空间环境污染。粉尘浓度过高将给工人及周边居民的身体健康带来巨大的威胁,同时高浓度粉尘对周围的植被也有毁灭性的伤害,加剧矿区设备的磨损,同时在高浓度粉尘条件下作业容易引发爆炸事件,严重影响露天矿安全高效的生产作业要求。本文通过理论分析及模型推导获得不同粒径粉尘的水平扩散方程和沉降方程,为治理防尘提供理论支撑。通过现场调研及数据采集,揭示了破碎站卸料口周围污染性严重的粉尘的主要是由PM10组成,同时PM2.5又是评测大气污染的重要指标,因此治理破碎站卸料口处的...
【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】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
半连续开采工艺环节的破碎站全景Figure1-1PanoramaoftheCrushingStationintheSemi-ContinuousMiningProcess
硕士学位论文82破碎站粉尘运移规律及起尘机理2DustMovementLawandDustingMechanismofCrushingStation当卸载物料进入卸料口后，物料由于重力作用会做竖直向下的自由落体运动，大量物料因触底产生很高的反弹应力，反弹应力随着物料接触时的速度增大而增大，突破物料承受应力极限时，就会在接触点发生破碎现象。破碎发生区域较小，破碎煤岩粒径也比较小[51]，具有动能的物料会将能量传给周围煤岩及卸料口壁面，使附着在坑底的粉尘和碰撞产生的粉尘获得初始能量造成粉尘飞扬。同时，由于反弹作用破碎的物料向四周飞溅，会有部分物料在这个过程中产生二次碰撞起尘。物料的碰撞作用会使得物料流之间存在的空隙急剧下降[52]，使分布在物料空隙之中的气体被快速的挤压到大气之中，这部分冲击气流会携带着附着在物料流上较小粉尘颗粒逃逸到大气中，同时将碰撞产生的粉尘一同席卷到大气中，造成粉尘的飞扬。此外，卡车作业时会伴随着较大的震动，使得已经沉降在破碎站周边的粉尘再次飞扬。2.1破碎站卸料口起尘阶段划分（DivisionoftheDustingStageoftheDischargePortoftheCrushingStation）原煤未被开采时是一个整体结构，为了便于运输会对其进行数次的机械开采及爆破作用使其破碎为方便装卸的块度。原煤被机械开采后会有许多的粉尘附着在破碎的煤块上，当物料再次发生碰撞，挤压，震动时附着在上面的粉尘就会脱离束缚，逃逸到大气当中，如图2-1为卸料起尘图。图2-1破碎站卡车卸载全景图Figure2-1Panoramaviewoftruckunloadingatcrushingstation
2破碎站粉尘运移现场实验研究9图2-2破碎站卡车卸载CAD平面图Figure2-2UnloadingCADplanoftruckincrushingstation由图2-2局部卡车卸载CAD图可以看到破碎站卸料口的起尘扩散分为三个阶段分别是起尘阶段、动力诱导扩散阶段、布朗扩散运动阶段。2.1.1起尘阶段(1)摩擦起尘卡车开始卸载时卡车翻斗慢慢增大倾斜角度，卸载角度达到物料堆积的自然安息角时，煤块从翻斗上缓慢滑动下降。物料间开始相互摩擦，产生粉尘，同时车厢继续翻转，随着翻转角度不断增大，卸载的速度不断的加大，参与摩擦的物料越来越多，产生的粉尘逐渐增多。同时，由于车身的震动影响，此时摩擦产生粉尘达到最高峰。开始进入脱离车厢做自由落体运动，高速下落的物料开始与空气发生摩擦，空气将附着在高速运动的煤块上面的粉尘吹落下来，产生大量扬尘。(2)碰撞起尘原煤在下落过程中由于车厢翻转角度逐渐加大导致原煤下落初始速度不一样，这样在空中下落的物料块体也会发生碰撞起尘。最先到达底部的原煤物料会与壁面撞击产生反弹，反弹的物料会与继续下落的物料碰撞产生粉尘。当物料运动到卸料口底部时会与底部物料发生碰撞，原煤中的裂隙受到高速冲击力会失去原来的约束力发生破碎起尘。碰撞产生很大的接触应力，接触应力随撞击速度的增大而增大，突破极限值时，就会在接触点处产生破碎。(3)诱导起尘物料卸载的速度由缓慢到快速最终达到最大卸载速度，当大量物料离开翻斗做自由落体运动时产生的诱导气流非常大。物料下落时由于改变了周围气压分布，产生诱导气流会将附着在原煤上的粉尘与碰撞产生的粉尘携带到空中，发生扬尘[53]。堆积在卸料口底部的煤堆受下落物料流的强大冲击力，使煤块破碎尘化，产生强烈冲击气流，此阶段起尘量最大。
【参考文献】：
期刊论文
[1]20世纪英国对煤工尘肺的认知与治理[J]. 马瑞映,江文娟. 史学集刊. 2019(05)
[2]黏性颗粒在滤料表面沉积的动态模拟及规律[J]. 李建龙,李小峰,吴代赦,吴泉泉,李江生. 安全与环境学报. 2019(03)
[3]综采工作面综合防尘技术研究与应用[J]. 陈鹏辉. 现代矿业. 2019(05)
[4]活性磁化水降尘实验研究[J]. 丁仰卫,王怀增,孟庆奇. 煤矿现代化. 2018(01)
[5]煤矿井下磁化水与表面活性剂高效协同降尘技术[J]. 秦波涛,周群,李修磊,王俊,王怀增,丁仰卫. 煤炭学报. 2017(11)
[6]CD-I-2360型除尘系统在露天矿的应用[J]. 鹿宁. 露天采矿技术. 2016(10)
[7]带式输送机尾粉尘逸散治理技术研究[J]. 陈曦,葛少成,张忠温,刘晓南. 中国安全科学学报. 2015(12)
[8]燃煤锅炉烟尘颗粒物中PM2.5排放规律研究[J]. 温彦平,宋翀芳,成娜,牟玲. 太原理工大学学报. 2014(06)
[9]大倾角综放面尘源特性与抑尘引射除尘系统研究[J]. 姚锡文,鹿广利,许开立,李兴. 金属矿山. 2014(10)
[10]风廓线雷达对塔克拉玛干沙漠沙尘及晴空湍流的探测研究[J]. 王敏仲,魏文寿,魏刚,陈荣毅,耿燕,赵克明. 遥感技术与应用. 2014(04)
博士论文
[1]基于X-Ray CT的煤矸颗粒细观结构及破损特性研究[D]. 郑克洪.中国矿业大学 2016
[2]高海拔矿山掘进面粉尘运移规律及通风除尘系统优化[D]. 龚剑.北京科技大学 2016
[3]气固两相流颗粒荷电及流动参数检测方法研究[D]. 许传龙.东南大学 2006
硕士论文
[1]气液两相流喷雾沉降呼吸性粉尘的实验研究[D]. 张志强.湘潭大学 2018
[2]涡旋气动雾幕控尘技术的实验及数值模拟研究[D]. 康卓伟.辽宁工程技术大学 2017
[3]煤中矿物质对枣庄煤催化解聚的影响[D]. 黄晓娟.太原理工大学 2016
[4]粉尘覆盖对新几内亚凤仙光合特性及光合氮分配的影响[D]. 方骄.四川农业大学 2016
[5]我国农村生态环境保护存在的问题及对策研究[D]. 贾旭.内蒙古大学 2016
[6]溜井冲击气流数值模拟与控制研究[D]. 姚贵佳.江西理工大学 2016
[7]卸料斗几何参数对自由下落微粒流流场特性的影响研究[D]. 马利英.天津商业大学 2015
[8]自由下落颗粒流卷吸空气量及颗粒运动特性研究[D]. 樊航.西安建筑科技大学 2015
[9]掘进工作面环流气水雾化除尘装置的研究[D]. 刘春洋.太原理工大学 2015
[10]颗粒物料下落、反弹和堆积过程的数值模拟[D]. 黄朋举.西安建筑科技大学 2015
本文编号：3345330
【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】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
半连续开采工艺环节的破碎站全景Figure1-1PanoramaoftheCrushingStationintheSemi-ContinuousMiningProcess
硕士学位论文82破碎站粉尘运移规律及起尘机理2DustMovementLawandDustingMechanismofCrushingStation当卸载物料进入卸料口后，物料由于重力作用会做竖直向下的自由落体运动，大量物料因触底产生很高的反弹应力，反弹应力随着物料接触时的速度增大而增大，突破物料承受应力极限时，就会在接触点发生破碎现象。破碎发生区域较小，破碎煤岩粒径也比较小[51]，具有动能的物料会将能量传给周围煤岩及卸料口壁面，使附着在坑底的粉尘和碰撞产生的粉尘获得初始能量造成粉尘飞扬。同时，由于反弹作用破碎的物料向四周飞溅，会有部分物料在这个过程中产生二次碰撞起尘。物料的碰撞作用会使得物料流之间存在的空隙急剧下降[52]，使分布在物料空隙之中的气体被快速的挤压到大气之中，这部分冲击气流会携带着附着在物料流上较小粉尘颗粒逃逸到大气中，同时将碰撞产生的粉尘一同席卷到大气中，造成粉尘的飞扬。此外，卡车作业时会伴随着较大的震动，使得已经沉降在破碎站周边的粉尘再次飞扬。2.1破碎站卸料口起尘阶段划分（DivisionoftheDustingStageoftheDischargePortoftheCrushingStation）原煤未被开采时是一个整体结构，为了便于运输会对其进行数次的机械开采及爆破作用使其破碎为方便装卸的块度。原煤被机械开采后会有许多的粉尘附着在破碎的煤块上，当物料再次发生碰撞，挤压，震动时附着在上面的粉尘就会脱离束缚，逃逸到大气当中，如图2-1为卸料起尘图。图2-1破碎站卡车卸载全景图Figure2-1Panoramaviewoftruckunloadingatcrushingstation
2破碎站粉尘运移现场实验研究9图2-2破碎站卡车卸载CAD平面图Figure2-2UnloadingCADplanoftruckincrushingstation由图2-2局部卡车卸载CAD图可以看到破碎站卸料口的起尘扩散分为三个阶段分别是起尘阶段、动力诱导扩散阶段、布朗扩散运动阶段。2.1.1起尘阶段(1)摩擦起尘卡车开始卸载时卡车翻斗慢慢增大倾斜角度，卸载角度达到物料堆积的自然安息角时，煤块从翻斗上缓慢滑动下降。物料间开始相互摩擦，产生粉尘，同时车厢继续翻转，随着翻转角度不断增大，卸载的速度不断的加大，参与摩擦的物料越来越多，产生的粉尘逐渐增多。同时，由于车身的震动影响，此时摩擦产生粉尘达到最高峰。开始进入脱离车厢做自由落体运动，高速下落的物料开始与空气发生摩擦，空气将附着在高速运动的煤块上面的粉尘吹落下来，产生大量扬尘。(2)碰撞起尘原煤在下落过程中由于车厢翻转角度逐渐加大导致原煤下落初始速度不一样，这样在空中下落的物料块体也会发生碰撞起尘。最先到达底部的原煤物料会与壁面撞击产生反弹，反弹的物料会与继续下落的物料碰撞产生粉尘。当物料运动到卸料口底部时会与底部物料发生碰撞，原煤中的裂隙受到高速冲击力会失去原来的约束力发生破碎起尘。碰撞产生很大的接触应力，接触应力随撞击速度的增大而增大，突破极限值时，就会在接触点处产生破碎。(3)诱导起尘物料卸载的速度由缓慢到快速最终达到最大卸载速度，当大量物料离开翻斗做自由落体运动时产生的诱导气流非常大。物料下落时由于改变了周围气压分布，产生诱导气流会将附着在原煤上的粉尘与碰撞产生的粉尘携带到空中，发生扬尘[53]。堆积在卸料口底部的煤堆受下落物料流的强大冲击力，使煤块破碎尘化，产生强烈冲击气流，此阶段起尘量最大。
【参考文献】：
期刊论文
[1]20世纪英国对煤工尘肺的认知与治理[J]. 马瑞映,江文娟. 史学集刊. 2019(05)
[2]黏性颗粒在滤料表面沉积的动态模拟及规律[J]. 李建龙,李小峰,吴代赦,吴泉泉,李江生. 安全与环境学报. 2019(03)
[3]综采工作面综合防尘技术研究与应用[J]. 陈鹏辉. 现代矿业. 2019(05)
[4]活性磁化水降尘实验研究[J]. 丁仰卫,王怀增,孟庆奇. 煤矿现代化. 2018(01)
[5]煤矿井下磁化水与表面活性剂高效协同降尘技术[J]. 秦波涛,周群,李修磊,王俊,王怀增,丁仰卫. 煤炭学报. 2017(11)
[6]CD-I-2360型除尘系统在露天矿的应用[J]. 鹿宁. 露天采矿技术. 2016(10)
[7]带式输送机尾粉尘逸散治理技术研究[J]. 陈曦,葛少成,张忠温,刘晓南. 中国安全科学学报. 2015(12)
[8]燃煤锅炉烟尘颗粒物中PM2.5排放规律研究[J]. 温彦平,宋翀芳,成娜,牟玲. 太原理工大学学报. 2014(06)
[9]大倾角综放面尘源特性与抑尘引射除尘系统研究[J]. 姚锡文,鹿广利,许开立,李兴. 金属矿山. 2014(10)
[10]风廓线雷达对塔克拉玛干沙漠沙尘及晴空湍流的探测研究[J]. 王敏仲,魏文寿,魏刚,陈荣毅,耿燕,赵克明. 遥感技术与应用. 2014(04)
博士论文
[1]基于X-Ray CT的煤矸颗粒细观结构及破损特性研究[D]. 郑克洪.中国矿业大学 2016
[2]高海拔矿山掘进面粉尘运移规律及通风除尘系统优化[D]. 龚剑.北京科技大学 2016
[3]气固两相流颗粒荷电及流动参数检测方法研究[D]. 许传龙.东南大学 2006
硕士论文
[1]气液两相流喷雾沉降呼吸性粉尘的实验研究[D]. 张志强.湘潭大学 2018
[2]涡旋气动雾幕控尘技术的实验及数值模拟研究[D]. 康卓伟.辽宁工程技术大学 2017
[3]煤中矿物质对枣庄煤催化解聚的影响[D]. 黄晓娟.太原理工大学 2016
[4]粉尘覆盖对新几内亚凤仙光合特性及光合氮分配的影响[D]. 方骄.四川农业大学 2016
[5]我国农村生态环境保护存在的问题及对策研究[D]. 贾旭.内蒙古大学 2016
[6]溜井冲击气流数值模拟与控制研究[D]. 姚贵佳.江西理工大学 2016
[7]卸料斗几何参数对自由下落微粒流流场特性的影响研究[D]. 马利英.天津商业大学 2015
[8]自由下落颗粒流卷吸空气量及颗粒运动特性研究[D]. 樊航.西安建筑科技大学 2015
[9]掘进工作面环流气水雾化除尘装置的研究[D]. 刘春洋.太原理工大学 2015
[10]颗粒物料下落、反弹和堆积过程的数值模拟[D]. 黄朋举.西安建筑科技大学 2015
本文编号：3345330
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