礦井粉塵防治_新技巧講座2[教學]

1、礦井粉塵防治新技術中 國 礦 業(yè) 大 學二一二年三月中國礦業(yè)大學周福寶 教授主要內(nèi)容一、泡沫抑塵技術二、潤濕劑噴霧降塵技術三、柔性附壁風筒輔助降塵技術 截留機理認為,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，當流動的氣體對著泡沫流動時，氣流將在泡沫的上游折轉而繞泡沫流過。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。截留效應慣性碰撞效應 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 泡沫降塵原理黏附效應 泡沫外表面具有黏附粉塵的功能,其捕塵機理如圖所示。當具有

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泡沫表面,被泡沫所黏附。擴散效應 微細塵粒(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。表面活性劑復配后產(chǎn)生協(xié)同效應和增效作用，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，對表面活性劑復配后的溶液進行煤塵沉降實驗，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，復配效果明顯。 二、潤濕劑噴霧降塵技術潤濕劑的復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 表面活性劑兩兩復配表面活性劑兩兩復配后，復配協(xié)調(diào)效果不明顯。表面活性劑加入助劑NCl后，復配協(xié)調(diào)效果不明顯。單體表面活性劑和助劑的復配二、潤濕劑噴霧降塵技術注：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)及試驗結果 以除塵劑除塵效果為研究對象，采用正交試驗設計方法設計試驗，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潤濕劑配方的正交實驗影響因素直觀分析表 指標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 .評價指標與試驗因素影響趨勢圖 試驗結果：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試驗結果分析 葛泉礦掘進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。噴霧降塵與除塵風機相結合的除塵方式。二、潤濕劑噴霧降塵技術現(xiàn)場應用 潤濕劑噴霧降塵技術降塵效果示意圖使用潤濕劑噴霧降塵技術時，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在葛泉礦11912綜掘工作面現(xiàn)場應用后，有效地治理了11912綜掘進工作面粉塵災害，改善了工人作業(yè)環(huán)境。 二、潤濕劑噴霧降塵技術應用效果分析4A3125A76365A-A1-筒體；2-條狀導風筒；3-掛鉤；4-錐狀出風筒；5-出風口； 6-筒壁出風口；7-風筒變徑。柔性

8、附壁風筒結構示意圖柔性附壁風筒包括柔性筒體，掛鉤，柔性筒體兩側壁上設有柔性條狀導風管，柔性條狀導風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風管的出風口，沿螺旋線方向向前開啟；筒體前端安裝錐狀風筒。整個柔性附壁風筒由阻燃、抗靜電材料制成，結構簡單、安裝拆卸，可對風流進行自然導向、分配，安全可靠，持久耐用，風筒長度小，可折疊，攜帶方便，適用于煤礦井下采用壓入式通風系統(tǒng)。其具體制作尺寸需根據(jù)應用地點的實際情況確定。三、柔性附壁風筒輔助降塵技術簡介由于條狀導風筒的存在，降低了附壁風筒末端出風口處的風速，減緩了掘進機掘進時產(chǎn)生的粉塵向巷道后方擴散的速度，使得大量的

9、粉塵在掘進機司機前方積聚。從附壁風筒條狀導風管出來的風流沿巷道壁形成具有一定動能的螺旋狀風流，產(chǎn)生良好的附壁效應，抑制粉塵飛揚。 柔性附壁風筒附壁效應示意圖當該風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，改善了掘進工作面作業(yè)環(huán)境。三、柔性附壁風筒輔助降塵技術工作原理LcLy掘進巷道污風新風壓入式風機壓入風筒除塵風機骨架式風筒附壁風筒 柔性附壁風筒現(xiàn)場應用示意圖當該風筒配合除塵風機使用時，這股螺旋狀風流

10、的動能就會在除塵風機吸風口吸入含塵空氣產(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，同時通過除塵風機的集塵風筒插入空氣帷幕內(nèi)，可將含塵風流吸入除塵器中加以凈化，從而為井下掘進機司機提供清潔的空氣環(huán)境。 三、柔性附壁風筒輔助降塵技術工作原理 葛泉礦掘進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。噴霧降塵與除塵風機相結合的除塵方式。三、柔性附壁風筒輔助降塵技術現(xiàn)場應用柔性附壁風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