下载文档原格式
《综采工作面喷雾降尘理论及应用研究》篇一一、引言随着煤炭开采的深入发展，综采工作面的粉尘问题日益突出，不仅对矿工的身体健康构成威胁，还可能引发爆炸等安全事故。
因此，有效控制综采工作面的粉尘问题，已成为煤炭行业亟待解决的问题。
喷雾降尘技术作为一种有效的降尘手段，其理论及应用研究具有重要的现实意义。
本文将就综采工作面喷雾降尘的理论基础、应用技术、效果评估及未来研究方向进行详细阐述。
二、喷雾降尘理论基础1. 喷雾降尘原理喷雾降尘技术主要是通过将水雾化成微小颗粒，形成水雾，覆盖在空气中的粉尘颗粒表面，使粉尘颗粒增重、沉降，从而达到降尘的目的。
水雾对粉尘颗粒的湿润、粘附和沉降作用是喷雾降尘的核心机制。
2. 喷雾降尘的影响因素喷雾降尘的效果受多种因素影响，包括喷雾参数（如喷雾压力、喷嘴类型、喷嘴布置等）、环境条件（如空气湿度、温度、风速等）以及粉尘特性（如粒径、浓度等）。
合理调整这些因素，可以优化喷雾降尘效果。
三、喷雾降尘应用技术1. 喷雾系统设计综采工作面喷雾系统设计应考虑工作面的实际情况，包括采煤机、液压支架等设备的布置。
设计时需确定喷嘴类型、数量及布置位置，以保证喷雾覆盖工作面的每个角落。
同时，还应考虑喷雾系统的供电、供水及控制系统。
2. 智能化喷雾技术随着技术的发展，智能化喷雾技术逐渐应用于综采工作面。
通过安装传感器实时监测工作面的粉尘浓度、风速等参数，智能控制系统根据实时数据自动调整喷雾参数，实现智能化降尘。
四、喷雾降尘效果评估1. 降尘效果评价方法评价喷雾降尘效果的方法主要包括实地观测法、实验室测试法及数值模拟法。
实地观测法通过观察工作面的粉尘浓度变化来评价降尘效果；实验室测试法通过采集工作面的粉尘样品，分析其粒径、浓度等指标来评价降尘效果；数值模拟法则是通过建立工作面的数值模型，模拟喷雾降尘过程，分析降尘效果。
2. 喷雾降尘效果分析通过实际运用和多种方法评价，我们发现喷雾降尘技术能显著降低综采工作面的粉尘浓度，改善工作环境，保障矿工的身体健康。
井下工作面水雾降尘效果的影响因素分析【摘要】通过对影响喷雾系统的给类因素的分析，为采用各类喷雾设施提供理论和事实依据，便于优化喷雾系统。
【关键词】井下；影响因素；效果对水雾降尘来讲，喷雾效果的好坏直接影响到降尘效果的好坏，为此，对水雾降尘效果的影响因素分析是很有实际意义的，本章将在前人己有的理论实践基础上，进一步研究影响水雾降尘效果的主要因素。
1.影响喷雾系统及效果的因素1.1水的特性对水雾降尘效果的影响喷浆机喷雾系统的工作介质是水，在系统运行过程中，液态水从常压状态，经加压管路或喷雾泵增加到一定的压力，再经雾化喷嘴将压力液态水雾化，然后水雾以一定的运动规律与粉尘发生碰撞、拦截、扩散和沉降等作用，最后达到降尘的目的。
在这个过程中，水作为工作介质对喷雾系统有着十分重大的影响。
1.2水中杂质对喷雾系统的影响由于水资源比较紧张，对许多冶金企业而言，生产用水都需要回收再利用，同时从地面水池或者水箱到装载机工作系统有较长的供水管路，这就难免造成喷雾用水中含有较多的杂质。
而喷雾系统中的关键元件一雾化喷嘴的孔径十分微小，极易造成堵塞，导致喷雾系统失效。
这也是目前国内外部分喷雾系统不能正常工作的主要原因之一。
因此，可在水泵入口处设置一层过滤网，这样进入喷嘴的水就除去了大部分颗粒杂质，从而避免了杂质堵塞雾化喷嘴。
1.3水的物理机械特性对喷雾系统的影响从水介质的物理学特性分析中可以得到各种因素对水射流的影响作用。
水在不同湿度下的物理机械特性是不一样的，其中水的表面张力对雾化及降尘效果影响最大。
水与气体交界的自由表面因内聚力的作用，使表面好象形成一层膜，其上受到张紧的作用力，称为表面张力。
水与固体接触，由于水表面张力的存在以及水与固体附着力大小的不同，有的固体能被润湿，有的就不能被润湿。
此外，水的酸碱性对喷雾系统也是有影响的。
控制喷雾用水的PH值，对保证喷雾系统的正常工作也是很重要的。
水质酸性或碱性过大都会加快各金属部件的腐蚀，不仅会降低管路及元件的使用寿命，而且可能阻塞管路或喷嘴，严重影响喷雾效果。
风送喷雾机在高速公路降尘中的有效性检验随着城市化和工业化的快速发展，高速公路的规模和数量逐年增加，对环境和人群健康的影响也日益显现。
其中，高速公路降尘是解决环境污染和交通安全问题的重要措施之一。
在降尘技术中，风送喷雾机因其高效、经济、环保等特点成为一种备受关注的解决方案。
本文将探讨风送喷雾机在高速公路降尘中的有效性，并介绍相关实验以验证其效果。
首先，风送喷雾机是一种利用压缩空气将液体喷雾成雾状颗粒，通过气流将颗粒携带到目标区域的装置。
在高速公路降尘中，风送喷雾机通过喷雾出的微小水滴与空气中的扬尘颗粒接触，进而使颗粒聚结、凝结并沉降，达到净化空气和降低颗粒污染的目的。
为了验证风送喷雾机在高速公路降尘中的有效性，进行了一系列实验。
实验采用了控制组和实验组的对比方法，通过监测和比对两组区域的污染物含量、浓度变化等数据来评估风送喷雾机的作用。
实验中，选择了一段高速公路，将其划分为控制组和实验组。
控制组不使用风送喷雾机，而实验组在高速公路两侧设置风送喷雾机，并将其按照一定规模和频率进行工作。
实验过程中，监测了两组区域空气中的颗粒物浓度、污染物含量以及微气象参数等数据。
根据实验结果，可以得出以下结论。
首先，风送喷雾机可以显著降低高速公路附近的颗粒物浓度。
实验组区域的颗粒物浓度明显低于控制组，表明风送喷雾机可以有效净化空气。
其次，风送喷雾机的降尘效果受环境条件的影响较大。
在湿度较低、风速较大的情况下，风送喷雾机的降尘效果较为明显。
然而，在高湿度和低风速的环境下，风送喷雾机的作用相对较弱。
因此，在实际应用中需根据不同的环境条件进行合理调节和布置。
此外，风送喷雾机在高速公路降尘中还存在一些问题和挑战。
首先，风送喷雾机需要经常进行维护和保养，以确保其正常工作和稳定性。
其次，喷雾机产生的水滴会带来一定的湿滑问题，对驾驶安全造成一定影响。
因此，在使用风送喷雾机的同时，还需要采取相应的安全措施，确保驾驶人员的安全。
综上所述，风送喷雾机在高速公路降尘中具有一定的有效性。
综采面尘源跟踪喷雾降尘系统关键技术研究发表时间：2020-12-11T11:26:31.520Z 来源：《科学与技术》2020年第23期作者：陈伟[导读] 随着煤矿开采强度、开采深度的增加以及机械化程度的提高，煤矿井下粉尘不仅对井下生产人员的人身健康危害极大。
井下粉尘的沉积也会造成生产设备的磨损加剧，陈伟扬州江隆矿业设备有限公司江苏扬州 225000摘要：随着煤矿开采强度、开采深度的增加以及机械化程度的提高，煤矿井下粉尘不仅对井下生产人员的人身健康危害极大。
井下粉尘的沉积也会造成生产设备的磨损加剧，减少精密测量仪表的使用寿命。
综采面尘源跟踪喷雾降尘系统产品的成功研制将为井下除尘提供了一套智能、高效、多用途、多功能的尘源跟踪喷雾降尘系统。
文章从采煤机位置检测技术、隔爆型高压电磁阀以及高风速条件下高效降尘喷嘴三个方面阐述综采面尘源跟踪喷雾降尘系统的关键技术研究。
关键词：综采面尘源跟踪喷雾降尘系统；关键技术煤矿产业中，井下粉尘是指弥漫在井下巷道、转载点、运煤路径等生产作业面中，长时间悬浮在空气中的煤尘颗粒。
粉尘的产生在煤炭的开采运输过程中是不可避免的，但如何防止粉尘对生产环境安全和生产人员的安全造成危害，是煤矿安全生产中亟待解决的重要问题。
综采面尘源跟踪喷雾降尘系统能够定位采煤机在工作面的运行位置，根据运行位置确定尘源所在位置，实现工作面的精准灭尘。
综采面尘源跟踪喷雾降尘系统除自动控制技术外，涉及的关键技术包括采煤机位置检测技术、隔爆型高压电磁阀以及高风速条件下高效降尘喷嘴。
1采煤机位置检测技术研究综采面尘源跟踪喷雾降尘系统要求采煤机运行到工作面任一位置，安装在支架上的传感器均应可靠地识别到采煤机目标而非其他任何异物，并通过控制器控制喷雾的开启和延时。
选取的传感原理必须满足井下恶劣条件下的使用，主要包括风流、水雾、湿度、粉尘、电磁波、可见光、煤壁片等因素的影响。
目前移动目标识别主要包括红外光控（对射）型、超声对射型、超声多普勒型、微波多普勒型以及无线射频等。
286百家论坛气压对空气雾化喷雾特性及降尘效率的影响钱杰安徽理工大学能源与安全学院摘要：近年来粉尘爆炸事故时有发生，对从业人员以及生产构成了极大威胁，然而当前的压力喷嘴降尘技术存在着雾化效果不理想，耗水量大等问题，本文研究了新型的空气雾化喷雾降尘技术。
空气雾化喷雾以压力水和压缩空气为双动力，属于介质雾化式喷雾技术，它是为了改进雾化技术开展的。
文章采用实验方法，探究供气压力对空气雾化喷雾雾化特性以及其降尘效率的影响，结果表明：1)随着喷雾供气压力的增加，空气雾化喷雾雾化粒径不断减小且喷雾雾化流量也减小。
2)随着喷雾供气压力增加，喷雾的全尘和呼吸性粉尘降尘效率增加，但一定气压后除尘效率开始下降。
关键词：空气雾化；实验；供气压力；雾化特性；降尘效果1 实验系统及方案空气雾化喷雾特性实验在模拟巷道除尘装置性能实验平台进行，实验系统由巷道模拟系统、喷雾特性分析系统、供气系统、供水系统组成。
该实验的特性参数包括雾化粒径以及雾化流量。
其中，巷道模型由混合段、整流段、测量段、喷雾段、除尘风机段及出流段组成，为便于实验观测，喷雾粒径测量巷道模型喷雾段采用板厚为1cm的透明有机玻璃制作；特性分析系统由马尔文粒径分析仪、激光发射器、接收器组成；供水系统部分由市政管道、储水箱、高压水泵、智能电磁流量计、数字式压力表等装置组成；供气系统由空气压缩机、减压阀、压力表、玻璃转子流量计装置组成。
此外，巷道模拟系统还配备有风速仪，可测量静压/压差、风速、温度等参数。
另一实验是空气雾化喷雾降尘实验。
该实验系统增加了粉尘测试系统。
于巷道模拟系统混合段前设置了发尘器；在喷雾段前后分别布设采样器和粉尘浓度测定仪，测定喷雾段前后模拟巷道中粉尘浓度变化及其粒径分布情况。
首先，用粉尘通过SAG-410干粉气溶胶扩散器输送煤粉，在巷道内经过整流段和测量段到达喷雾除尘段。
在除尘段，高压空气与高压水同时作用形成喷雾场。
在喷雾段两侧的喷雾粒度分析仪发射器和接收器测量分析喷雾场粒径情况。
压力旋流喷嘴雾化特性数值模拟石佚捷;刘荣华;王鹏飞;王健;田畅【摘要】为了改善生产作业环境,针对喷雾降尘作业运用最为广泛的1.5 mm孔径压力旋流喷嘴进行模拟仿真以研究雾化压力对雾化效果的影响.研究表明:在压力旋流喷嘴的雾化场中,沿喷嘴轴线方向,随着轴向距离的增大雾滴粒径不断增大、雾滴速度逐渐减小;在距喷嘴一定距离的横截面上,雾滴径向速度由中心向边缘先增大后减小,雾滴粒径随着径向距离的增大而增大,但增幅较小;同一孔径的喷嘴,随着喷雾压力的增加,雾滴轴向速度、径向速度均不断增加,速度衰减速率也增大;雾滴粒径随着喷雾压力的增大而减小,当喷雾压力达到一定数值时,继续增大喷雾压力,雾滴粒径减小幅度较小.【期刊名称】《工业安全与环保》【年(卷),期】2019(045)006【总页数】7页(P52-57,92)【关键词】压力旋流喷嘴;数值模拟;喷雾压力;雾粒速度;雾滴粒径【作者】石佚捷;刘荣华;王鹏飞;王健;田畅【作者单位】湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭411201;湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭411201;湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室湖南湘潭411201;湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭411201;湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室湖南湘潭411201;湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭411201;湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭411201【正文语种】中文0 引言随着科技飞速发展，机械自动化程度不断提高，大大提高了生产效率，与此同时许多易产尘作业场所的粉尘浓度也随之增高。
工作面充斥的高浓度粉尘导致作业环境污染严重，还直接危害工人的身心健康导致职业病发病的增加，也严重的危害着企业的生产安全。
因此，控制作业环境内的粉尘浓度是实现安全生产的重要措施。
目前，用于除尘的设备有旋风除尘器、袋式除尘器、电除尘器、湿式除尘器等。
作为一种重要的湿式除尘器，喷嘴具有经济、简便和实用等优点，如今在众多产尘领域得到广泛应用。
惠双琳.横向风速和喷雾压力对降尘喷雾特性的影响[J ].矿业安全与环保,2019,46(2):42-46.文章编号:1008-4495(2019)02-0042-05横向风速和喷雾压力对降尘喷雾特性的影响惠双琳(陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司,陕西神木719300)摘要:利用Fluent 数值模拟软件对喷嘴喷雾特性参数进行定量分析,建立风速为2m /s ㊁喷雾压力分别为8.0㊁10.0㊁12.5MPa ,以及喷雾压力为8.0MPa ㊁风速分别为1㊁3m /s 共5种模拟方案,分析雾滴质量浓度的分布及雾滴速度㊂模拟结果表明:当横向风速由1m /s 增至3m /s 时,喷雾射程由4.0m 减至1.8m ,距喷嘴2m 的垂直平面上雾滴最高质量浓度由0.12kg /m 3降到0.03kg /m 3,表明风速越高,雾滴速度衰减越快,到达同一平面时的雾滴质量浓度及速度越小;当喷雾压力由8.0MPa 升至12.5MPa 时,喷雾射程由2.4m 增至3.0m ,距喷嘴2m 的垂直平面上雾滴最高质量浓度由0.08kg /m 3增至0.10kg /m 3,粒径小于25~30μm 的雾滴所占比例由70%增至90%,说明喷雾压力越高,喷雾效果越好,雾滴的抗风能力越强,到达同一平面时的雾滴粒径越小,雾滴质量浓度及速度越大㊂关键词:粉尘防治;喷雾降尘;横向风速;喷雾压力;喷雾特性;雾滴速度中图分类号:TD714+.4 文献标志码:B收稿日期:2018-10-08;2018-12-05修订作者简介:惠双琳(1983 ),男,陕西三原人,硕士,工程师,主要从事矿井生产与 一通三防”管理工作㊂Influence Analysis of Lateral Wind Speed and Spray Pressure on theCharacteristic of Dust Removal SprayHUI Shuanglin(Shenmu Ningtiaota Mining Co.,Ltd.,Shaanxi Coal Group ,Shenmu 719300,China )Abstract :Fluent numerical simulation software was used to conduct quantitative analysis on spray characteristic parametersof the nozzle,and a total of 5simulation schemes were established,including wind speed was 2m /s,spray pressure was 8.0MPa,10.0MPa and 12.5MPa respectively,and spray pressure was 8.0MPa,wind speed was 1m /s and 3m /s respectively,the distribution of droplet concentration and droplet velocity were analyzed.The simulation results show that when the lateral wind speed increases from 1m /s to 3m /s,the spray range decreases from 4.0m to 1.8m,the maximum concentration of fog drops on the vertical plane 2m from the nozzle decreases from 0.12kg /m 3to 0.03kg /m 3,indicating that the higher the wind speed is,the faster the droplet velocity decays,and the smaller the droplet concentration and velocity are when they reach the same plane;when the spray pressure increases from 8.0MPa to 12.5MPa,the spray range increases from 2.4m to 3.0m,the maximum concentration of fog drops on the vertical plane 2m from the nozzle increases from 0.08kg /m 3to 0.10kg /m 3,the proportion of fog drops with particle size less than 25μm to 30μm increases from 70%to 90%,indicating that the higher the spray pressure is,the better the spray effect is,and the stronger the anti-wind ability of fog drops is,andwhen reach the same plane,the smaller the particle size is,the larger the mass concentration and velocity are.Keywords :dust control;spray and aspirating;lateral wind speed;spray pressure;spray characteristic;droplet velocity 喷雾降尘是煤矿井下粉尘治理过程中最为经济有效的一项技术措施,特别是对综采工作面采煤机尘源治理时,多利用布置在支架顶部的喷嘴喷雾来对滚筒割煤和垮落冲击产生的粉尘进行沉降,降尘效率可达到60%~80%[1-5]㊂但在现场实际应用过程中,受综采工作面的采高㊁风速㊁喷雾压力等因素的影响,支架顶部喷雾的特性参数(如雾滴粒度㊁运动速度㊁有效射程等)和降尘效果也不尽相同[6-9]㊂因此,针对特定采高和风速的综采工作面,如何准确地选取喷雾压力使支架顶部安装的喷嘴喷雾能够有效地到达并覆盖尘源区域,实现最佳的降尘效果成为防尘工作的一个难题[10-13]㊂笔者针对该问题,根㊃24㊃据一般综采工作面尺寸,建立了一个长×宽×高为12m×5m×5m的长方体模型,采用数值模拟的方法对1㊁2㊁3m/s横向风速(喷嘴喷雾方向垂直于工作面,故工作面通风相对于喷雾方向称之为横向风)对应不同喷雾压力时的喷嘴喷雾特性进行计算和对比分析,其结果可为综采工作面喷雾降尘系统工艺参数的选取及优化提供一定的参考依据㊂1 喷雾特性及其影响因素喷嘴喷雾特性主要包括雾滴粒度㊁分布密度㊁运动速度㊁有效射程㊁雾体结构㊁荷电性,以及雾滴在空气中存在的时间等[11-12]㊂针对综采工作面支架顶部安设的喷嘴,其喷雾特性最主要的影响因素就是喷雾压力及巷道中的横向风流速度㊂1)喷雾压力㊂在喷嘴形式一定的情况下,加大喷雾压力,可在很大程度上提高其雾化程度,增加雾滴密度和雾滴的运动速度,以及增加射体涡流段的长度㊂同时雾体结构也由锥形伞状变为柱形,且喷雾压力越高,射体雾滴荷电性越强㊂但在喷雾流量一定的情况下,如果压力过大则产生的雾滴粒径过小,能在空气中保存的时间就过短,降尘效果也会受到影响㊂2)横向风速㊂综采工作面横向风速越高,喷雾形成的射流进入风流后,其涡流段发生偏移时与喷嘴的距离越短(即有效射程越短)㊁衰减速度也越快㊂现场应用表明,在横向风速为4m/s的情况下,喷雾压力为8MPa,喷嘴出口速度为120m/s的雾滴的有效射程仅为1.5m㊂2 数值计算过程简化综采工作面中喷雾过程的物理模型,采用Gambit软件建模并进行网格划分㊂利用流体动力学软件Fluent进行数值模拟,得到在喷嘴高度平面,以及距喷嘴2m㊁且垂直于喷雾方向平面上的雾滴浓度和粒度分布规律[14]㊂2.1 简化物理模型为了研究喷嘴喷雾特性与喷雾压力㊁横向风速之间的关系,根据综采工作面支架顶部安设喷嘴喷雾的特点,对物理模型作如下简化[15-16]:1)含有雾滴的风流为定常流动,即认为喷雾及雾滴在风流中的运动不随时间而发生变化; 2)喷雾时综采工作面中无明显的热量交换,不考虑控制方程中的能量传递;3)综采工作面简化为长12m㊁宽5m㊁高5m的长方体,设定喷嘴在顶部中心位置,喷嘴与风流入口㊁出口的距离分别为2m和10m,喷雾方向与底板㊁风流的方向均垂直㊂简化后的喷雾物理模型如图1所示㊂图1 巷道中喷雾物理模型2.2 计算方法及模拟方案设计数值计算采用基于有限容积法将计算区域划分为空间单元(控制容积),并采用一阶迎风格式将微分方程离散成线性方程,速度与压力的耦合采用基于同位网格的SIMPLE算法㊂喷嘴选用压力旋流雾化喷嘴,其参数的设置依据试验所得,喷嘴型号为常用的G21,出口直径1.0mm,条件雾化角为50°,喷雾压力8.0MPa时的流量为6.25L/min,10.0MPa时的流量为6.79L/min,12.5MPa时的流量为7.15L/min㊂选择不同的喷雾压力及横向风速进行模拟,模拟方案对应参数见表1㊂表1 模拟方案对应参数方案编号喷雾压力/MPa横向风速/(m㊃s-1)方案18.02方案210.02方案312.52方案48.01方案58.033 数值计算结果分析根据喷雾降尘系统在现场的应用情况,选取合适的参考平面及参考直线,并设定不同的横向风速及喷雾压力进行计算,得到所选参考平面上雾滴浓度分布图㊁雾滴粒度及速度分布图,以及参考直线上雾滴浓度分布曲线图,进而分析横向风速和喷雾压力对喷雾效果的影响㊂3.1 喷雾效果的判定雾滴从喷嘴射出后与综采工作面中水平方向风流相互作用是典型的横向射流问题㊂横向风流遇到射流的阻碍形成绕流,使得射流周界中的压强分布前后不对称并最终在横流的推力及重力作用下发生弯曲变形㊂因此,喷雾的雾流形态具有较强的三维㊃34㊃特性,无法通过直观图像来判定喷雾的整体效果㊂在降尘喷雾现场应用中,作用距离一般为2m(即喷嘴与滚筒之间的距离),因此选取z =3.0m 平面(距离喷嘴2m 平面)㊁y =2.5m 平面(喷嘴所在平面)作为参考平面,并选取两平面相交处的直线作为参考直线,根据其雾滴浓度㊁粒度㊁速度分布来判定喷雾效果㊂3.2 横向风速对喷雾效果的影响选取综采工作面横向风速分别为1㊁2㊁3m /s 进行计算,设置喷雾压力均为8.0MPa㊂模拟得到z =3.0m 平面㊁y =2.5m 平面上雾滴浓度的分布图,如图2所示;z =3.0m 平面粒径小于25~30μm 及z 方向绝对速度大于2m /s 的雾滴所占比例如图3所示,两平面相交直线上的雾滴浓度分布如图4所示㊂(a )y =2.5m平面(b )z =3.0m 平面图2 不同横向风速条件下y =2.5m㊁z =3.0m平面上雾滴质量浓度的分布图图3 不同风速下z =3.0m 平面上雾滴粒度小于25~30μm 及绝对速度大于2m /s的雾滴分布图图4 z =3.0m㊁y =2.5m 两平面相交直线上的雾滴质量浓度变化曲线 从图2(a)中可以看出,喷雾形成射流的弯曲段末端在1m /s 横向风速时与喷嘴的垂直距离约为4.0m,2m /s 横向风速时约为2.4m,3m /s 横向风速时约为1.8m㊂说明在其他条件相同时横向风速越小,喷雾的射程越远㊂从图2(b)及图3~4可以看出:1m /s 风速时,喷雾射流断面为规则的扁卵石形,雾滴最高质量浓度点到喷嘴偏移的距离为0.3m,其值为0.12kg /m 3;2m /s 风速时,断面发展成马蹄状,雾滴最高质量浓度点到喷嘴偏移的距离为1.2m,其值为0.08kg /m 3;3m /s 风速时,断面无明显的马蹄状,偏移距离为2.0m,雾滴质量浓度的峰值约为0.03kg /m 3,表明射流已进入弯曲段的末端㊂说明横向风速越小,到达同一平面时雾滴的浓度越大,且到喷雾的偏移距离越小,对喷雾效果的影响也越小㊂从图3和图4可以看出,3种不同横向风速时雾粒粒度分布的区别不是很大,粒径小于25~30μm 的雾滴所占比例都约为70%,这是因为喷雾粒径主要与喷雾压力及喷嘴形式有关㊂也可以看出1m /s 风速时,绝对速度大于2m /s 雾滴所占比例约为80%;2m /s 风速时,雾滴所占比例约为30%;3m /s 风速时,雾滴所占比例约为5%㊂说明横向风速越大,雾滴速度衰减越快,到达同一位置时雾粒的速度越小,喷雾效果也越不明显㊂㊃44㊃3.3 喷雾压力对喷雾效果的影响选取喷雾压力分别为8.0㊁10.0㊁12.5MPa 进行计算,设置综采工作面横向风速均为2m /s,得到z =3.0m 平面㊁y =2.5m 平面上雾滴质量浓度的分布图,如图5所示;z =3.0m 平面粒径小于25~30μm 及z 方向绝对速度大于2m /s 的雾滴所占比例如图6所示,两平面相交直线上的雾滴质量浓度变化曲线如图7所示㊂(a )y =2.5m平面(b )z =3.0m 平面图5 不同喷雾压力条件下y =2.5m㊁z =3.0m平面上雾滴质量浓度分布图图6 不同喷雾压力下z =3.0m 平面上雾滴粒度小于25~图7 z =3.0m㊁y =2.5m 两平面相交直线上的雾滴质量浓度变化曲线从图5(a)中可以看出,喷雾形成射流的弯曲段末端在喷雾压力8.0MPa 时与喷嘴的垂直距离约为2.4m,10.0MPa 时约为2.6m,12.5MPa 时约为3.0m㊂说明在其他条件相同时喷雾压力越高,喷雾的射程越远㊂从图5(b)可以看出,在喷雾压力8.0MPa 时,马蹄状断面雾滴最高质量浓度点到喷嘴偏移的距离为1.2m,其值为0.08kg /m 3;10.0MPa 时,马蹄状断面雾滴最高质量浓度点到喷嘴偏移的距离为1.0m,其值为0.09kg /m 3;12.5MPa 时,马蹄状断面雾滴最高质量浓度点到喷嘴偏移的距离为0.8m,其值为0.10kg /m 3㊂说明喷雾压力越大,到达同一平面时雾滴浓度越大,偏移距离越小㊂从图6和图7可以看出,在喷雾压力8.0MPa 时粒径小于25~30μm 的雾滴所占比例约为70%,绝对速度大于2m /s 雾滴所占比例约为30%;10.0MPa 时粒径小于25~30μm 的雾滴所占比例约为80%,绝对速度大于2m /s 雾滴所占比例约为45%;12.5MPa 时粒径小于25~30μm 的雾滴所占比例约为90%,绝对速度大于2m /s 雾滴所占比例约为65%㊂说明在其他条件一定的情况下,喷雾压力越大,雾化效果越好,风流对射流的影响越小,到达同一平面的雾滴粒径越小,速度越大,喷雾效果也越好㊂4 结论1)横向风速由1m /s 增加到3m /s 过程中,喷雾射程由4.0m 降低到1.8m,距喷嘴2m 的垂直平面上雾滴最高质量浓度由0.12kg /m 3下降到0.03kg /m 3,绝对速度大于2m /s 的雾粒所占比例由80%减少到5%㊂说明横向风速越高,对喷雾特性的影响越大,雾滴速度衰减越快,射程越近,到达同一平面时的雾滴浓度及速度越小,且偏移距离越大㊂㊃54㊃2)喷雾压力由8.0MPa 升高到12.5MPa 过程中,喷雾射程由2.4m 增加到3.0m,距喷嘴2m 的垂直平面上雾滴最高质量浓度由0.08kg /m 3增加到0.10kg /m 3,绝对速度大于2m /s 的雾粒所占比例由25%增加到65%,粒径小于25~30μm 的雾滴所占比例由70%增加到90%㊂说明喷雾压力越高,喷雾效果越好,雾滴的抗风扰能力越强,射程越远,到达同一平面时的雾滴粒径越小,雾滴浓度及速度越大,且偏移距离越小㊂3)通过数值计算的方法可以较好地模拟综采工作面支架顶部安设喷嘴喷雾在风流中的特性变化规律,可为综采工作面喷雾降尘系统工艺参数的选取及性能优化提供一种新的方法㊂参考文献:[1]李德文.粉尘防治技术的最新进展[J ].矿业安全与环保,2000,27(2):10-12.[2]张延松.高压喷雾及其在煤矿井下粉尘防治中的应用[J ].重庆环境科学,1994,16(12):32-36.[3]周刚.综放工作面喷雾降尘理论及工艺技术研究[D ].青岛:山东科技大学,2009.[4]马素平,寇子明.喷雾降尘机理的研究[J ].煤炭学报,2005(3):298-300.[5]马素平,寇子明.喷雾降尘效率的研究与分析[J ].太原理工大学学报,2006(3):327-330.[6]金春玉.空心圆锥雾化喷嘴喷雾实验与数值研究[D ].上海:上海交通大学,2017.[7]王福军.计算流体动力学分析[M ].北京:清华大学出版社,2004.[8]杨胜来.综采工作面粉尘运移和粉尘浓度三维分布的数值模拟研究[J ].中国安全科学学报,2001,11(4):61-64.[9]王鹏飞,刘荣华,汤梦.煤矿井下高压喷雾雾化特性及其降尘效果实验研究[J ].煤炭学报,2015(9):872-876.[10]徐厚学,施国华,郑彦奎.综采面采煤机割煤粉尘分布特性及防治技术[J ].煤矿安全,2013(3):39-43.[11]陈贵,王德明,王和堂,等.大断面全岩巷综掘工作面泡沫降尘技术[J ].煤炭学报,2016(11):63-65.[12]聂文,程卫民,周刚,等.掘进面喷雾雾化粒度受风流扰动影响实验研究[J ].中国矿业大学学报,2017(3):273-276.[13]程卫民,聂文,姚玉静,等.综掘工作面旋流气幕抽吸控尘流场的数值模拟[J ].煤炭学报,2011(8):839-843.[14]程卫民,聂文,周刚,等.煤矿高压喷雾雾化粒度的降尘性能研究[J ].中国矿业大学学报,2011(2):189-194.[15]周刚,程卫民,王刚.综放工作面粉尘场与雾滴场耦合关系的实验研究[J ].煤炭学报,2010(10):835-838.[16]程卫民,周刚,左前明.喷嘴喷雾压力与雾化粒度关系的实验研究[J ].煤炭学报,2010(8):753-757.(责任编辑:陈玉涛 )(上接第41页)硫煤,且硫的赋存形态复杂,硫化铁硫和有机硫含量都较高,其中有机硫高达1.92%,属复杂难选高硫煤㊂2)利用化学碱进行高硫煤脱硫,考察了碱的种类㊁NaOH 质量浓度㊁反应温度㊁反应时间等因素对脱硫效果的影响,确定了较为合理的工艺条件,在常压低温下不能有效降低煤中的硫分㊂3)通过 三因素三水平”正交试验研究,确定了各因素的主次顺序及最佳水平㊂在常压下利用一定质量的NaOH 在较高温度(200℃)下与高硫煤发生反应,在优化条件下进行脱硫试验,产品硫分可降至2.50%左右,灰分可降低至12.0%左右㊂参考文献:[1]张彦军,郑闰,张超凡,等.煤炭微波热解技术研究进展[J ].煤炭科学技术,2017,45(12):205-211.[2]王海珍.我国煤炭消费的区域差异及影响因素研究[D ].徐州:中国矿业大学,2016.[3]中华人民共和国国家统计局.能源消费总量[EB /OL ].[2018-5-3].http :// /easyquery.htm ?cn =C01.[4]阮仁晖,谭厚章,王学斌,等.高碱煤燃烧过程细颗粒物排放特性[J ].煤炭学报,2017,42(4):1056-1062.[5]文虎,李成会,费金彪,等.高硫煤二次氧化自燃特性参数的实验研究[J ].矿业安全与环保,2015,42(3):1-4.[6]胡颖,沈怡青,胡维淳,等.高硫煤的清洁利用[J ].煤炭加工与综合利用,2017(7):87-89.[7]魏强,唐跃刚,李薇薇,等.煤中有机硫结构研究进展[J ].煤炭学报,2015,40(8):1911-1923.[8]焦东伟,胡廷学,金会心,等.高硫煤脱硫技术及展望[J ].能源工程,2010(4):55-58.[9]喻舒.煤炭燃前脱硫技术[J ].电站系统工程,2005,21(5):41-42.[10]国家质量监督检验检疫总局.煤炭质量分级第1部分:灰分:GB /T 15224.1 2010[S ].北京:中国质检出版社,2010.[11]国家质量监督检验检疫总局.煤炭质量分级第2部分:硫分:GB /T 15224.2 2010[S ].北京:中国质检出版社,2010.[12]国家质量监督检验检疫总局.煤的工业分析方法:GB /T 212 2008[S ].北京:中国标准出版社,2008.[13]赵金成,戚桢华,马英华,等.以稀碱和稀盐酸两步处理脱除煤中矿物质和硫Ⅱ.脱硫作用及机理[J ].燃料化学学报,1993,21(2):185-190.(责任编辑:李 琴)㊃64㊃。
