矿井粉尘防治新技术讲座.pptx

矿井粉尘防治新技术矿井粉尘防治新技术中中中中 国国国国 矿矿矿矿 业业业业 大大大大 学学学学二二二二 一一 二二 年年 三三 月月一一 二二 年年 三三 月月中国矿业大学中国矿业大学中国矿业大学中国矿业大学周福宝周福宝 教授教授教授教授主要内容主要内容一、泡沫抑尘技术一、泡沫抑尘技术一、泡沫抑尘技术一、泡沫抑尘技术二、润湿剂喷雾降尘技术二、润湿剂喷雾降尘技术二、润湿剂喷雾降尘技术二、润湿剂喷雾降尘技术三、柔性附壁风筒辅助降尘技术三、柔性附壁风筒辅助降尘技术三、柔性附壁风筒辅助降尘技术三、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。截留效应截留效应惯性碰撞效应惯性碰撞效应 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、泡沫抑尘技术一、泡沫抑尘技术 泡沫降尘原理泡沫降尘原理黏附效应黏附效应 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。扩散效应扩散效应 微细尘粒(dp92.1)试剂试剂4(55.7)4(55.7)试剂试剂1(45.1)1(45.1)试剂试剂3(39.5)3(39.5)试剂试剂2(25.4)2(25.4)。试剂。试剂2 2的接触角最小，实验的润湿性能最好，试剂的接触角最小，实验的润湿性能最好，试剂4 4的接触角最大，单独使用润湿效果不佳。的接触角最大，单独使用润湿效果不佳。p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表面活性剂加入助剂Na2SO4后煤尘沉降变化后煤尘沉降变化 p向试剂向试剂1和试剂和试剂2中分别加入无水中分别加入无水Na2SO4后，平均沉降时间比单体平均沉后，平均沉降时间比单体平均沉降时间分别下降了降时间分别下降了21.5%和和26.1%，下降幅度比较大，复配效果明显。，下降幅度比较大，复配效果明显。二、润湿剂喷雾降尘技术二、润湿剂喷雾降尘技术润湿剂的复配实验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30.40.520.420.61.0试剂40.40.567.8680.3表面活性剂加入助剂NaCl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表面活性剂两两复配后，复配协调效果不明显。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表面活性剂加入助剂NaCl后，复配协调效果不明显。后，复配协调效果不明显。单体表面活性剂和助剂的复配单体表面活性剂和助剂的复配二、润湿剂喷雾降尘技术二、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)10.10.20.138.620.10.40.222.330.10.60.324.740.30.20.215.650.30.40.39.860.30.60.110.670.50.20.317.180.50.40.113.590.50.60.214.9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二、润湿剂喷雾降尘技术润湿剂配方的正交实验润湿剂配方的正交实验影响因素直观分析表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K157.0647.5441.80K224.0030.403334K330.3433.4635.86k128.5323.7720.90k212.0015.2016.67k315.1716.7317.93R16.538.574.43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和和R.评价指标与试验因素影响趋势图评价指标与试验因素影响趋势图 试验结果：试验结果：在试剂在试剂2为为0.3g，助剂，助剂1为为0.4g，助剂，助剂2为为0.2g时，煤尘平均时，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二、润湿剂喷雾降尘技术试验结果分析试验结果分析 葛泉矿掘进工作面粉尘治理原状葛泉矿掘进工作面粉尘治理原状葛泉矿煤质坚硬，硬度系数为葛泉矿煤质坚硬，硬度系数为1 13 3，机械化开采程度，机械化开采程度高，开采强度大，煤尘亲水性差，产尘量极大。高，开采强度大，煤尘亲水性差，产尘量极大。p 概况概况p 11912掘进工作面防尘措施掘进工作面防尘措施p 防治粉尘效果防治粉尘效果产尘量较大，平均全尘粉尘浓度达到产尘量较大，平均全尘粉尘浓度达到600 mg/m600 mg/m3 3以上，工以上，工作面作面10m10m范围内能见度不到范围内能见度不到2m2m。喷雾降尘与除尘风机相结合的除尘方式。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二、润湿剂喷雾降尘技术现场应用现场应用 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使用润湿剂喷雾降尘技术时，平均全尘粉尘浓度由631.2 631.2 mg/mmg/m3 3降到了降到了88.5 mg/m88.5 mg/m3 3，全尘平均降尘效率为，全尘平均降尘效率为85.98%85.98%。润湿剂喷雾降尘技术在葛泉矿润湿剂喷雾降尘技术在葛泉矿1191211912综掘工作面现场应用后，综掘工作面现场应用后，有效地治理了有效地治理了1191211912综掘进工作面粉尘灾害，改善了工人作业综掘进工作面粉尘灾害，改善了工人作业环境。环境。二润湿剂喷雾降尘技术二、润湿剂喷雾降尘技术应用效果分析应用效果分析1-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三、柔性附壁风筒辅助降尘技术简介简介由于条状导风筒的存在，降低了附壁风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掘进时产生的粉尘向巷道后方扩散的速度，使得大量的粉尘在掘进机司机前方度，使得大量的粉尘在掘进机司机前方积聚。积聚。从附壁风筒条状导风管出来的风流沿巷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，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。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。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三、柔性附壁风筒辅助降尘技术工作原理工作原理 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，这股当该风筒配合除尘风机使用时，这股螺旋状风流的动能就会在除尘风机吸螺旋状风流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。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净化，从而为井下掘进机司机提供清洁的空气环境。洁的空气环境。三、柔性附壁风筒辅助降尘技术三、柔性附壁风筒辅助降尘技术工作原理工作原理葛泉矿掘进工作面粉尘治理原状葛泉矿掘进工作面粉尘治理原状葛泉矿煤质坚硬，硬度系数为葛泉矿煤质坚硬，硬度系数为1 13 3，机械化开采程，机械化开采程度高，开采强度大，煤尘亲水性差，产尘量极大。度高，开采强度大，煤尘亲水性差，产尘量极大。p 概况概况p 11912掘进工作面防尘措施掘进工作面防尘措施p 防治粉尘效果防治粉尘效果产尘量较大，平均全尘粉尘浓度达到产尘量较大，平均全尘粉尘浓度达到600 mg/m600 mg/m3 3以以上，工作面上，工作面10m10m范围内能见度不到范围内能见度不到2m2m。喷雾降尘与除尘风机相结合的除尘方式。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三、柔性附壁风筒辅助降尘技术现场应用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尘效率提高了11.86%柔性附壁风筒与除尘风机配合使用时，平均全尘粉尘浓度由142.7 mg/m3降到了123 mg/m3，使除尘风机的全尘平均除尘效率提高了13.78%。应用润湿剂喷雾降尘措施时使用附壁风筒与正常风筒降尘效果对比应用除尘风机降尘措施时使用附壁风筒与正常风筒降尘效果对比三、柔性附壁风筒辅助降尘技术三、柔性附壁风筒辅助降尘技术应用效果分析应用效果分析