高压喷雾在掘进工作面应用研究

论文摘要

本文对掘进工作面高压喷雾降尘机理,影响因素,降尘效率,新型喷雾除尘器及降尘系统工作机理进行了研究。首先分析了掘进工作面二次产尘机理及目前掘进面喷雾降尘系统存在的问题,提出了掘进工作面高压水喷雾除尘的设想。通过对高压喷雾射流的破碎、降尘机理、单颗水滴捕尘效率和雾流特性的理论分析和研究,得出了粉尘在水滴附近运动方程的一种解析解,并在此基础上建立了单体雾粒捕集粉尘效率的数学模型。该模型显示:影响雾粒捕集粉尘的两个主要因素是雾粒的粒度和雾粒相对于空气气流的速度,这二者与水射流的压力和喷嘴结构有关。其次,研究了水的特性、喷嘴参数以及系统参数等因素对雾化效果的影响和雾流特性对降尘效果的影响。为了更好的除却二次粉尘,根据高压喷雾除尘理论和涡流除尘理论,设计研制了一种反吹风高压除尘器,该型除尘器吸风量大除尘效率高。再次,在对影响喷雾降尘效果因素研究的基础上,设计了掘进工作面机载高压喷雾除尘系统,研究表明收尘口的布置位置和角度影响除尘器的降尘效果。最后,对掘进工作面机载高压喷雾除尘系统进行了工业试验并对试验结果进行了分析。试验结果表明该系统设计合理,降尘效果显著,具有很高的推广价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 煤矿降尘的工业背景分析
• 1.1.1 煤尘的危害性分析
• 1.1.2 喷雾降尘研究现状
• 1.1.3 矿尘治理方法和发展方向
• 1.2 掘进工作面高压喷雾降尘
• 1.2.1 掘进工作面产尘机理分析
• 1.2.2 掘进工作面高压降尘存在的问题
• 1.2.3 掘进工作面高压喷雾降尘的提出
• 1.3 本课题的主要研究目标和内容
• 1.4 本章小结
• 2 高压喷雾在掘进工作面降尘应用的理论分析
• 2.1 高压喷雾降尘的机理
• 2.1.1 水射流的雾化
• 2.1.2 高压喷雾捕尘机理概述
• 2.1.3 粉尘绕雾粒运动分析
• 2.1.4 雾粒捕集粉尘效率分析
• 2.2 高压射流特性分析
• 2.2.1 高压连续射流的结构和形式
• 2.2.2 雾流中雾粒的粒度与分散性
• 2.2.3 高压水射流的几何特性
• 2.2.4 雾粒的带电效应
• 2.3 本章小结
• 3 影响喷雾降尘效果的因素分析
• 3.1 水的特性对喷雾降尘效果的影响
• 3.1.1 水的物理特性对水射流雾化的影响
• 3.1.2 湿润剂对喷雾效果的影响
• 3.1.3 水中杂质对喷雾系统的影响
• 3.2 喷嘴对喷雾性能的影响
• 3.2.1 喷嘴选型对雾化效果的影响
• 3.2.2 喷嘴参数对喷雾性能的影响
• 3.3 喷雾系统参数的合理匹配对雾化效果的影响
• 3.3.1 喷雾压力对雾化效果的影响
• 3.3.2 喷嘴直径、压力与雾滴直径的匹配关系
• 3.3.3 喷雾流量对雾化效果的影响
• 3.4 雾流特性对降尘效果的影响
• 3.4.1 高压喷雾雾流的形式及尺寸与降尘效率的关系
• 3.4.2 雾粒在雾流中运动的平均速度对降尘效率的影响
• 3.4.3 雾流中的雾粒粒度分布对降尘效率的影响
• 3.4.4 喷雾系统布置和喷雾时机对降尘效果的影响
• 3.4.5 喷雾雾粒的带电性对降尘的影响
• 3.5 本章小结
• 4 掘进面引风-高压喷雾除尘器研制
• 4.1 引风-喷雾除尘技术
• 4.1.1 高压细喷雾除尘原理
• 4.1.2 引风-喷雾除尘原理
• 4.1.3 引风-喷雾除尘器的整体性能要求
• 4.2 引风-喷雾除尘器的设计
• op的选择'>4.2.1 通风机转速、输出功率计算和回流区长度L_op的选择
• 4.2.2 扰流器设计
• 4.3 本章小结
• 5 综掘工作面高压喷雾降尘系统设计
• 5.1 降尘系统技术设备选型
• 5.1.1 喷嘴的选型
• 5.1.2 喷雾泵和过滤器组的选型
• 5.1.3 湿润剂添加方法和装置
• 5.2 反吹风除尘器在掘进机上的布置
• 5.2.1 EBZ160 掘进机简介
• 5.2.2 反吹风高压喷雾除尘器简介
• 5.2.3 除尘器在掘进机上布置
• 5.3 参数匹配
• 5.4 本章小结
• 6 反吹风高压除尘系统掘进面工业试验
• 6.1 试验环境
• 6.2 实验器材
• 6.3 数据测量
• 6.4 试验结果分析
• 7 结论
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录