巷道综合喷雾降尘技术研究

论文摘要

近年来,随着煤矿生产工程中机械化程度的提高,巷道内空气中的粉尘含量急剧上升,严重威胁着矿井的安全生产和现场工人的安全与健康。因此,研制出巷道综合降尘装置是当前煤矿安全生产中亟待解决的问题之一。本文在对当前国内外巷道粉尘治理技术综合分析的基础上,提出了采用喷雾降尘这一简单、安全、有效的降尘方法。结合现场生产实际对尘源的产生进行了分析;并对降尘机理进行了研究;建立了巷道粉尘数学模型,找出了影响降尘效果的两个主要因素——喷雾压力及喷嘴结构,即高压喷雾比普通喷雾雾粒细(接近粉尘半径)、雾粒分布均匀、雾流涡流强度大、荷电雾粒多等优点;而喷嘴的结构直接影响雾化性能和可靠性(防堵塞),进而对喷嘴的结构进行了研究,喷嘴采用双头导流折返形状。最后,选用红外传感器和粉尘浓度传感器分别进行对来往行人的检测和粉尘浓度的检测,选用C8051F单片机作为中央控制单元,开发出了具有自动检测巷道粉尘浓度和智能控制喷雾降尘硬件系统,该系统在实验室条件下进行了模拟测试,可以达到预期的控制喷雾降尘效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 选题背景
• 1.1.2 粉尘危害
• 1.1.3 选题意义
• 1.2 巷道粉尘综合防治国内外现状
• 1.2.1 煤尘控制技术介绍
• 1.2.2 不同作业岗位的防尘措施
• 1.3 巷道粉尘的基本情况
• 1.3.1 概述
• 1.3.2 巷道粉尘的主要来源
• 1.4 本课题的主要研究工作
• 2 喷雾降尘的理论研究
• 2.1 矿尘的有关概念和性质
• 2.2 喷雾分析
• 2.2.1 雾流形成
• 2.2.2 喷雾的结构和形式
• 2.3 雾流
• 2.3.1 高效喷雾雾流的形式及参数
• 2.3.2 雾流水中的分布
• 2.3.3 雾流中的雾粒粒度分布
• 2.3.4 雾粒在雾流中的平均速度
• 2.3.5 高效喷雾降尘应用中的主要参数
• 2.3.6 压力对喷雾效果影响的试验研究
• 2.3.7 总结系统设计的依据
• 2.4 喷雾降尘机理的研究
• 2.4.1 常规喷雾降尘机理
• 2.4.2 扩散捕尘的机理
• 2.4.3 碰撞与截留综合效应分析
• 2.4.4 喷雾捕捉浮沉机制
• 2.4.5 总结设计依据
• 3 巷道喷雾降尘的研究
• 3.1 喷雾降尘数学模型的建立
• 3.1.1 影响粉尘沉降的主要因素
• 3.1.2 数学模型的建立
• 3.2 喷雾降尘效果的影响因素及分析
• 3.3 喷嘴的设计与改进
• 3.3.1 雾化喷嘴的类型
• 3.3.2 雾化因素
• 3.3.3 可靠性因素
• 3.3.4 结构设计
• 3.3.5 内部流道与口径匹配
• 3.3.6 喷口直径与长度
• 3.4 巷道喷雾降尘的研究
• 3.4.1 喷雾降尘方法
• 3.4.2 煤矿常用喷雾降尘装置及缺点
• 3.5 巷道粉尘浓度在线监控及智能喷雾系统
• 3.5.1 系统组成
• 3.5.2 工作原理
• 3.5.3 安装调试
• 4 智能喷雾降尘装置系统硬件组成及原理
• 4.1 系统基本功能及总体框图
• 4.1.1 系统基本功能
• 4.1.2 系统硬件总体框图
• 4.2 控制电路
• 4.2.1 Cygnal 8051F005 单片机介绍
• 4.2.2 A/D 转换器电路
• 4.2.3 时钟芯片DS1302
• 4.2.4 通信模块设计
• 4.3 系统所用的传感器选型
• 4.3.1 红外探测器
• 4.3.2 粉尘传感器的选型
• 4.4 系统软件设计
• 4.5 设计结果分析
• 5. 结论
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 附录1 装置电路图板
• 附录2 攻读学位期间公开发表论文