综掘工作面封闭式控尘系统的研究与应用.ppt

谢 谢 根据雾化理论，影响雾滴直径的因素主要有：（1）液体的参数：温度、压力、流量、速度、用量、表面张力、密度等；（2）液束的结构参数：长度、直径等；（3）喷嘴的参数：喷嘴雾化类型、喷嘴结构、喷嘴材质、内部光滑度等。如用无因次方程可表示如下： d=f(ν，t，P，V，W，d，we，ρ，M，C……) 式中：ν—液体的粘度； t—液体的温度； P—液体的压力； V—液体的流量； W—体的速度； d—喷嘴的孔径； M—喷嘴的类型（如机械式雾化、超声雾化等）； C—喷嘴的材质。 从理论上来讲，雾滴的形成过程、雾滴（尘粒）在风流中的运动以及雾滴捕捉尘粒的运动是极其复杂的，这主要是由于：雾滴（尘粒）的几何形状复杂（多为非球形不规则的形状）；运动中受到多种力的作用（如自身重力、空气浮力、气动阻力、压强梯度力、附加质量力、玛格努斯效应等）；工作面大型设备多，尤其是支架支柱的阻挡作用导致工作面流场情况复杂。为了建立简单的数学模型，研究中引入下述假设： （1）假设雾滴（尘粒）是球形颗粒； （2）假设雾滴（尘粒）自身无旋转运动，忽略玛格努斯效应；假设整个流场中温度、压强处处相等，不存在温度梯度和压强梯度；忽略附加质量力、巴塞特力和萨夫曼升力等高阶小力； （3）忽略扩散对雾滴（尘粒）运动带来的影响，风流沿雾滴（尘粒）运动主流方向取平均风速。 4.2 雾滴及尘粒运动的研究 忽略入水动能以及出水口压力能，则可得喷雾液滴的初始速度为： 在考虑流量系数的基础上可以得到喷嘴的流量： 雾滴在空气中运动时，由于流体（空气和雾滴的二元混合物）中各组分的浓度不一致，则必然发生传热和传质（质交换），亦即球形雾滴会在风流的作用下发生蒸发、扩散等现象。根据传热传质学理论可得标态下某粒径液滴在空气中的存活时间为： 考虑粘性流动，可以得到流体的流动方程： 煤尘截留机理中煤尘在流场中变速运动的近似描述： 在3MPa压力下，对不同孔径的喷嘴测定了其喷嘴中心线处的雾场粒径分布情况，试验数据分析如下图所示。 4.3 喷雾装置的选择及布置方式确定 图1 3MPa喷嘴中心线处指标参数示意图 图2 3MPa喷嘴中心线处粒径分布情况图 综合考虑粉尘产生源在空间和时间上的扩散规律，以及工人接触粉尘情况的代表性，现场的粉尘采样点应根据作业流程和工人操作方法确定。根据掘进工艺、国家标准（GB5748-85、MT79-84）确定掘进工作面的粉尘采样点布置如下图所示： 从上图可见，现场粉尘的组成中占整个工作面空间粒径百分比数最大的是2~5μm的粉尘颗粒，其平均值为35.4%；而小粒径颗粒（＜2μm）所占百分比的平均值为33.8%，仅次于2~5μm的粉尘颗粒所占的百分比；再次是5~10μm的粉尘颗粒，其平均值为20.5%；最后是大于10μm的粉尘颗粒，其平均值为10.3%。从计算数据可知，小于5μm的粉尘颗粒所占全部颗粒百分比的平均值为69.2% 在上述试验（喷嘴喷雾雾场粒径分布、现场粉尘分散度情况）分析的基础上，选定1.5mm孔径的不锈钢喷嘴作为转载喷雾和风流净化水幕所用的喷雾降尘喷嘴。 5.1 封闭式控尘技术（改进前）现场应用效 果分析5.2 封闭式控尘技术（改进后）现场应用效 果分析5.3 改进前后两种封闭式除尘系统方案比较 5 封闭式控尘技术在综掘工作面的应用 5306②轨道顺槽掘进工作面主要用于5306工作面通风、行人及生产，跟底板掘进，5306②轨道顺槽断面形状为矩形，断面面积为14.26m2，巷道设计长度为464m，服务年限为1年。该掘进工作面自2007年3月份开工，2007年5月份竣工。 5306工作面回采的煤层为山西组3层煤。厚度7.80~8.90/8.46m，煤层厚度稳定，结构简单，属半暗~半亮型煤，具条带状结构，层状构造。工作面内煤层倾角2o~10o，一般为6o左右。煤层瓦斯相对涌出量为1.879m3/t，瓦斯绝对涌出量为0.151m3/min；二氧化碳相对涌出量为5.172m3/t，二氧化碳绝对涌出量为0.417m3/min，根据瓦斯等级鉴定结果，矿井属低瓦斯矿井。煤尘具有爆炸危险，爆炸指数38.26％～42.16％。煤层自然发火期为3～6个月。 5.1 封闭式控尘技术（改进