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文檔簡介
1、礦井粉塵防治新技術(shù)中 國 礦 業(yè) 大 學(xué)二一二年三月中國礦業(yè)大學(xué)周福寶 教授主要內(nèi)容一、泡沫抑塵技術(shù)二、潤濕劑噴霧降塵技術(shù)三、柔性附壁風(fēng)筒輔助降塵技術(shù) 截留機理認(rèn)為,粒子有大小而無質(zhì)量或粒徑小于5m時,不同大小的粒子都跟著氣體的流線而流動。如圖所示,當(dāng)流動的氣體對著泡沫流動時,氣流將在泡沫的上游折轉(zhuǎn)而繞泡沫流過。如果在某一流線上的粒子中心正好使dp/2 能接觸到泡沫,則該粒子被截留。截留效應(yīng)慣性碰撞效應(yīng) 在慣性碰撞中,粒子沿流線運動繞流時,由于慣性作用而偏離流線,與泡沫相撞而被捕集,如圖中虛線所示。一、泡沫抑塵技術(shù) 泡沫降塵原理黏附效應(yīng) 泡沫外表面具有黏附粉塵的功能,其捕塵機理如圖所示。當(dāng)具有
2、一定速度的泡沫向粉塵運動,粉塵經(jīng)過碰撞、截留和擴散等一系列作用后到達(dá)泡沫表面,被泡沫所黏附。擴散效應(yīng) 微細(xì)塵粒(dp試劑4(55.7)試劑1(45.1)試劑3(39.5)試劑2(25.4)。試劑2的接觸角最小,實驗的潤濕性能最好,試劑4的接觸角最大,單獨使用潤濕效果不佳。表面活性劑復(fù)配后產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)和增效作用,有時能出現(xiàn)單一表面活性劑所沒有的功能。煤塵沉降實驗簡單易行,并且比較能說明溶液對煤塵潤濕能力的強弱,對表面活性劑復(fù)配后的溶液進(jìn)行煤塵沉降實驗,煤塵沉降時間越短,除塵效果越好。 單體表面活性劑和助劑的復(fù)配試劑名稱試劑濃度(%)Na2SO4(g)加Na2SO4平均沉降時間(s)單體平均沉降時
3、間(s)沉降時間降低百分比(%)試劑10.40.54658.621.5試劑20.40.510.514.226.1試劑30.40.520.120.62.4試劑40.40.567.3681.1表面活性劑加入助劑N2SO4后煤塵沉降變化 向試劑1和試劑2中分別加入無水N2SO4后,平均沉降時間比單體平均沉降時間分別下降了21.5%和26.1%,下降幅度比較大,復(fù)配效果明顯。 二、潤濕劑噴霧降塵技術(shù)潤濕劑的復(fù)配實驗試劑名稱試劑濃度(%)NaCl(g)加NaCl平均沉降時間(s)單體平均沉降時間(s)沉降時間降低百分比(%)試劑10.40.55658.64.4試劑20.40.513.614.24.2試劑
4、30.40.520.420.61.0試劑40.40.567.8680.3表面活性劑加入助劑NCl后煤塵沉降變化 表面活性劑兩兩復(fù)配表面活性劑兩兩復(fù)配后,復(fù)配協(xié)調(diào)效果不明顯。表面活性劑加入助劑NCl后,復(fù)配協(xié)調(diào)效果不明顯。單體表面活性劑和助劑的復(fù)配二、潤濕劑噴霧降塵技術(shù)注:試驗時試劑2做成100ml的溶液,助劑1和助劑2加入溶液中兌成混合溶液配方。 水平因素試劑2(g)助劑1(g)助劑2(g)10.10.20.120.30.40.230.50.60.3 正交設(shè)計因素表 試驗號因素煤塵平均沉降時間(s)試劑2(g)助劑1(g)助劑2(g)10.10.20.138.620.10.40.222.330
5、.10.60.324.740.30.20.215.650.30.40.39.860.30.60.110.670.50.20.317.180.50.40.113.590.50.60.214.9正交試驗數(shù)據(jù)及試驗結(jié)果 以除塵劑除塵效果為研究對象,采用正交試驗設(shè)計方法設(shè)計試驗,通過直觀分析和方差分析尋確定影響配方除塵效果的顯著因子,最后找到除塵劑的最佳配方的優(yōu)化設(shè)計。選取四個因素三個水平的正交表L9(34) 二、潤濕劑噴霧降塵技術(shù)潤濕劑配方的正交實驗影響因素直觀分析表 指標(biāo)綜合平均值因素試劑2(g)助劑1(g)助劑2(g)煤塵平均沉降時間K157.0647.5441.80K224.0030.4033
6、.34K330.3433.4635.86k128.5323.7720.90k212.0015.2016.67k315.1716.7317.93R16.538.574.43通過直觀分析方法,利用正交試驗所得試驗數(shù)據(jù),分別計算Ki、ki和R .評價指標(biāo)與試驗因素影響趨勢圖 試驗結(jié)果:在試劑2為0.3g,助劑1為0.4g,助劑2為0.2g時,煤塵平均沉降時間應(yīng)為最小,除塵劑配方的除塵效率最好 。二、潤濕劑噴霧降塵技術(shù)試驗結(jié)果分析 葛泉礦掘進(jìn)工作面粉塵治理原狀葛泉礦煤質(zhì)堅硬,硬度系數(shù)為13,機械化開采程度高,開采強度大,煤塵親水性差,產(chǎn)塵量極大。 概況 11912掘進(jìn)工作面防塵措施 防治粉塵效果產(chǎn)塵量
7、較大,平均全塵粉塵濃度達(dá)到600 mg/m3以上,工作面10m范圍內(nèi)能見度不到2m。噴霧降塵與除塵風(fēng)機相結(jié)合的除塵方式。二、潤濕劑噴霧降塵技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用 潤濕劑噴霧降塵技術(shù)降塵效果示意圖使用潤濕劑噴霧降塵技術(shù)時,平均全塵粉塵濃度由631.2 mg/m3降到了88.5 mg/m3,全塵平均降塵效率為85.98% 。潤濕劑噴霧降塵技術(shù)在葛泉礦11912綜掘工作面現(xiàn)場應(yīng)用后,有效地治理了11912綜掘進(jìn)工作面粉塵災(zāi)害,改善了工人作業(yè)環(huán)境。 二、潤濕劑噴霧降塵技術(shù)應(yīng)用效果分析4A3125A76365A - A1-筒體;2-條狀導(dǎo)風(fēng)筒;3-掛鉤;4-錐狀出風(fēng)筒;5-出風(fēng)口; 6-筒壁出風(fēng)口;7-風(fēng)筒變徑。
8、柔性附壁風(fēng)筒結(jié)構(gòu)示意圖柔性附壁風(fēng)筒包括柔性筒體,掛鉤,柔性筒體兩側(cè)壁上設(shè)有柔性條狀導(dǎo)風(fēng)管,柔性條狀導(dǎo)風(fēng)管沿柔性筒體成螺旋線型布置,一端與柔性筒體的筒壁相連、貫通,另一端則是柔性條狀導(dǎo)風(fēng)管的出風(fēng)口,沿螺旋線方向向前開啟;筒體前端安裝錐狀風(fēng)筒。整個柔性附壁風(fēng)筒由阻燃、抗靜電材料制成,結(jié)構(gòu)簡單、安裝拆卸,可對風(fēng)流進(jìn)行自然導(dǎo)向、分配,安全可靠,持久耐用,風(fēng)筒長度小,可折疊,攜帶方便,適用于煤礦井下采用壓入式通風(fēng)系統(tǒng)。其具體制作尺寸需根據(jù)應(yīng)用地點的實際情況確定。三、柔性附壁風(fēng)筒輔助降塵技術(shù)簡介由于條狀導(dǎo)風(fēng)筒的存在,降低了附壁風(fēng)筒末端出風(fēng)口處的風(fēng)速,減緩了掘進(jìn)機掘進(jìn)時產(chǎn)生的粉塵向巷道后方擴散的速度,使得大
9、量的粉塵在掘進(jìn)機司機前方積聚。從附壁風(fēng)筒條狀導(dǎo)風(fēng)管出來的風(fēng)流沿巷道壁形成具有一定動能的螺旋狀風(fēng)流,產(chǎn)生良好的附壁效應(yīng),抑制粉塵飛揚。 柔性附壁風(fēng)筒附壁效應(yīng)示意圖當(dāng)該風(fēng)筒配合潤濕劑噴霧除塵系統(tǒng)使用時,這種有效地封閉粉塵、防止粉塵向外擴散的空氣帷幕,就為含有潤濕劑的噴霧與粉塵相互接觸提供了充足的時間,增加了噴霧潤濕粉塵的幾率,可有效地提高潤濕噴霧除塵系統(tǒng)的除塵效率。這樣就大大地提高了綜掘工作面的降塵效率,改善了掘進(jìn)工作面作業(yè)環(huán)境。三、柔性附壁風(fēng)筒輔助降塵技術(shù)工作原理LcLy掘進(jìn)巷道污風(fēng)新風(fēng)壓入式風(fēng)機壓入風(fēng)筒除塵風(fēng)機骨架式風(fēng)筒附壁風(fēng)筒 柔性附壁風(fēng)筒現(xiàn)場應(yīng)用示意圖當(dāng)該風(fēng)筒配合除塵風(fēng)機使用時,這股螺旋狀
10、風(fēng)流的動能就會在除塵風(fēng)機吸風(fēng)口吸入含塵空氣產(chǎn)生的軸向速度的共同作用下大大增加,從而可在掘進(jìn)機司機工作區(qū)前方建立起可阻擋粉塵向外擴散的空氣帷幕。 這樣有效地封閉了掘進(jìn)機工作時產(chǎn)生的粉塵,防止粉塵向外擴散,同時通過除塵風(fēng)機的集塵風(fēng)筒插入空氣帷幕內(nèi),可將含塵風(fēng)流吸入除塵器中加以凈化,從而為井下掘進(jìn)機司機提供清潔的空氣環(huán)境。 三、柔性附壁風(fēng)筒輔助降塵技術(shù)工作原理 葛泉礦掘進(jìn)工作面粉塵治理原狀葛泉礦煤質(zhì)堅硬,硬度系數(shù)為13,機械化開采程度高,開采強度大,煤塵親水性差,產(chǎn)塵量極大。 概況 11912掘進(jìn)工作面防塵措施 防治粉塵效果產(chǎn)塵量較大,平均全塵粉塵濃度達(dá)到600 mg/m3以上,工作面10m范圍內(nèi)能見度不到2m。噴霧降塵與除塵風(fēng)機相結(jié)合的除塵方式。三、柔性附壁風(fēng)筒輔助降塵技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用柔性附壁風(fēng)筒與潤濕劑噴霧系統(tǒng)配合使用時,平均全塵粉塵濃度由100.4 mg/m3降到了88.5 mg/m3,使?jié)櫇駝﹪婌F的全塵平均降
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