矿井粉尘防治_新技巧讲座2[教学]

1、矿井粉尘防治新技术中 国 矿 业 大 学二一二年三月中国矿业大学周福宝 教授主要内容一、泡沫抑尘技术二、润湿剂喷雾降尘技术三、柔性附壁风筒辅助降尘技术 截留机理认为,粒子有大小而无质量或粒径小于5m时，不同大小的粒子都跟着气体的流线而流动。如图所示，当流动的气体对着泡沫流动时，气流将在泡沫的上游折转而绕泡沫流过。如果在某一流线上的粒子中心正好使dp/2 能接触到泡沫，则该粒子被截留。截留效应惯性碰撞效应 在惯性碰撞中，粒子沿流线运动绕流时,由于惯性作用而偏离流线,与泡沫相撞而被捕集,如图中虚线所示。一、泡沫抑尘技术 泡沫降尘原理黏附效应 泡沫外表面具有黏附粉尘的功能,其捕尘机理如图所示。当具有

2、一定速度的泡沫向粉尘运动,粉尘经过碰撞、截留和扩散等一系列作用后到达泡沫表面,被泡沫所黏附。扩散效应 微细尘粒(dp试剂4(55.7)试剂1(45.1)试剂3(39.5)试剂2(25.4)。试剂2的接触角最小，实验的润湿性能最好，试剂4的接触角最大，单独使用润湿效果不佳。表面活性剂复配后产生协同效应和增效作用，有时能出现单一表面活性剂所没有的功能。煤尘沉降实验简单易行，并且比较能说明溶液对煤尘润湿能力的强弱，对表面活性剂复配后的溶液进行煤尘沉降实验，煤尘沉降时间越短，除尘效果越好。 单体表面活性剂和助剂的复配试剂名称试剂浓度（%）Na2SO4（g）加Na2SO4平均沉降时间（s）单体平均沉降时

3、间（s）沉降时间降低百分比（%）试剂10.40.54658.621.5试剂20.40.510.514.226.1试剂30.40.520.120.62.4试剂40.40.567.3681.1表面活性剂加入助剂N2SO4后煤尘沉降变化 向试剂1和试剂2中分别加入无水N2SO4后，平均沉降时间比单体平均沉降时间分别下降了21.5%和26.1%，下降幅度比较大，复配效果明显。 二、润湿剂喷雾降尘技术润湿剂的复配实验试剂名称试剂浓度（%）NaCl（g）加NaCl平均沉降时间（s）单体平均沉降时间（s）沉降时间降低百分比（%）试剂10.40.55658.64.4试剂20.40.513.614.24.2试剂

4、30.40.520.420.61.0试剂40.40.567.8680.3表面活性剂加入助剂NCl后煤尘沉降变化 表面活性剂两两复配表面活性剂两两复配后，复配协调效果不明显。表面活性剂加入助剂NCl后，复配协调效果不明显。单体表面活性剂和助剂的复配二、润湿剂喷雾降尘技术注：试验时试剂2做成100ml的溶液，助剂1和助剂2加入溶液中兑成混合溶液配方。 水平因素试剂2（g）助剂1（g）助剂2（g）10.10.20.120.30.40.230.50.60.3 正交设计因素表 试验号因素煤尘平均沉降时间（s）试剂2（g）助剂1(g)助剂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正交试验数据及试验结果 以除尘剂除尘效果为研究对象，采用正交试验设计方法设计试验，通过直观分析和方差分析寻确定影响配方除尘效果的显著因子，最后找到除尘剂的最佳配方的优化设计。选取四个因素三个水平的正交表L9(34) 二、润湿剂喷雾降尘技术润湿剂配方的正交实验影响因素直观分析表 指标综合平均值因素试剂2（g）助剂1(g)助剂2(g)煤尘平均沉降时间K157.0647.5441.80K224.0030.4033

6、.34K330.3433.4635.86k128.5323.7720.90k212.0015.2016.67k315.1716.7317.93R16.538.574.43通过直观分析方法，利用正交试验所得试验数据，分别计算Ki、ki和R .评价指标与试验因素影响趋势图 试验结果：在试剂2为0.3g，助剂1为0.4g，助剂2为0.2g时，煤尘平均沉降时间应为最小，除尘剂配方的除尘效率最好 。二、润湿剂喷雾降尘技术试验结果分析 葛泉矿掘进工作面粉尘治理原状葛泉矿煤质坚硬，硬度系数为13，机械化开采程度高，开采强度大，煤尘亲水性差，产尘量极大。 概况 11912掘进工作面防尘措施 防治粉尘效果产尘量

7、较大，平均全尘粉尘浓度达到600 mg/m3以上，工作面10m范围内能见度不到2m。喷雾降尘与除尘风机相结合的除尘方式。二、润湿剂喷雾降尘技术现场应用 润湿剂喷雾降尘技术降尘效果示意图使用润湿剂喷雾降尘技术时，平均全尘粉尘浓度由631.2 mg/m3降到了88.5 mg/m3，全尘平均降尘效率为85.98% 。润湿剂喷雾降尘技术在葛泉矿11912综掘工作面现场应用后，有效地治理了11912综掘进工作面粉尘灾害，改善了工人作业环境。 二、润湿剂喷雾降尘技术应用效果分析4A3125A76365A-A1-筒体；2-条状导风筒；3-挂钩；4-锥状出风筒；5-出风口； 6-筒壁出风口；7-风筒变径。柔性

8、附壁风筒结构示意图柔性附壁风筒包括柔性筒体，挂钩，柔性筒体两侧壁上设有柔性条状导风管，柔性条状导风管沿柔性筒体成螺旋线型布置，一端与柔性筒体的筒壁相连、贯通，另一端则是柔性条状导风管的出风口，沿螺旋线方向向前开启；筒体前端安装锥状风筒。整个柔性附壁风筒由阻燃、抗静电材料制成，结构简单、安装拆卸，可对风流进行自然导向、分配，安全可靠，持久耐用，风筒长度小，可折叠，携带方便，适用于煤矿井下采用压入式通风系统。其具体制作尺寸需根据应用地点的实际情况确定。三、柔性附壁风筒辅助降尘技术简介由于条状导风筒的存在，降低了附壁风筒末端出风口处的风速，减缓了掘进机掘进时产生的粉尘向巷道后方扩散的速度，使得大量的

9、粉尘在掘进机司机前方积聚。从附壁风筒条状导风管出来的风流沿巷道壁形成具有一定动能的螺旋状风流，产生良好的附壁效应，抑制粉尘飞扬。 柔性附壁风筒附壁效应示意图当该风筒配合润湿剂喷雾除尘系统使用时，这种有效地封闭粉尘、防止粉尘向外扩散的空气帷幕，就为含有润湿剂的喷雾与粉尘相互接触提供了充足的时间，增加了喷雾润湿粉尘的几率，可有效地提高润湿喷雾除尘系统的除尘效率。这样就大大地提高了综掘工作面的降尘效率，改善了掘进工作面作业环境。三、柔性附壁风筒辅助降尘技术工作原理LcLy掘进巷道污风新风压入式风机压入风筒除尘风机骨架式风筒附壁风筒 柔性附壁风筒现场应用示意图当该风筒配合除尘风机使用时，这股螺旋状风流

10、的动能就会在除尘风机吸风口吸入含尘空气产生的轴向速度的共同作用下大大增加，从而可在掘进机司机工作区前方建立起可阻挡粉尘向外扩散的空气帷幕。 这样有效地封闭了掘进机工作时产生的粉尘，防止粉尘向外扩散，同时通过除尘风机的集尘风筒插入空气帷幕内，可将含尘风流吸入除尘器中加以净化，从而为井下掘进机司机提供清洁的空气环境。 三、柔性附壁风筒辅助降尘技术工作原理 葛泉矿掘进工作面粉尘治理原状葛泉矿煤质坚硬，硬度系数为13，机械化开采程度高，开采强度大，煤尘亲水性差，产尘量极大。 概况 11912掘进工作面防尘措施 防治粉尘效果产尘量较大，平均全尘粉尘浓度达到600 mg/m3以上，工作面10m范围内能见度不到2m。喷雾降尘与除尘风机相结合的除尘方式。三、柔性附壁风筒辅助降尘技术现场应用柔性附壁风筒与润湿剂喷雾系统配合使用时，平均全尘粉尘浓度由100.4 mg/m3降到了88.5 mg/m3，使润湿剂喷雾的全尘平均降