《薄煤层半煤岩综掘工作面螺旋风幕与高效湿式过滤除尘系统》

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该课题来源于兖州煤业股份有限公司2010年计划项目,主要是针对兖州矿区薄煤层半煤岩综掘工作面进尺快、独头距离长、单位时间产量高等因素导致工作面现场粉尘浓度高的问题而提出的。课题结合井下的现场生产实际情况,采用理论分析、数值模拟、实验测定、现场观测相结合的方法对半煤岩综掘工作面螺旋风幕与高效湿式过滤除尘系统进行研究,以保证矿井的安全生产。该课题的研究内容主要包括以下几个方面:(1)建立了风流单相三维k-ε紊流模型和气相湍流-颗粒相湍流模型,采用SIMPLE算法对封闭前后综掘面的风流场和粉尘场进行了数值模拟。为综掘工作面除尘工艺技术的研究提供了理论基础。(2)详细阐述了螺旋喷嘴雾化机理,提出了空穴、湍流和空气动力共同作用的雾化模型。对液滴破裂机理、液体射流的破碎方式与破碎类型进行了分析,对喷雾降尘机理进行了探讨。(3)通过喷嘴雾化效果实验,从而优选了在薄煤层半煤岩综掘工作面喷雾使用的喷嘴。(4)半煤岩综掘工作面局部通风系统优化设计,确定了有利于除尘的综掘面局部通风方式,根据长压短抽局部通风系统的流场分析,提出了压入式风筒口与除尘风机风筒吸风口的相互位置关系匹配方案。(5)依据薄煤层半煤岩综掘面除尘技术设计原则,结合南屯煤矿半煤岩综掘面的实际情况,基于PLC自动化控制技术,研制了具有螺旋喷雾和齿形过滤功能的高效抽出式湿式过滤除尘器,形成了KTCS-500L半煤岩综掘工作面高效除尘系统。经过在生产现场的实际应用,取得了很好的降尘效果。课题研究成果达到的技术指标和参数主要有:(1)综掘工作面的总除尘效率≥97%,呼吸性粉尘降尘率≥95%;(2)综掘面粉尘浓度和粉尘粒径分布规律测定误差≤3%;(3)喷嘴雾化效果实验结果误差小于4%;(4)确定综掘面喷雾降尘用最优喷嘴;(5)研发半煤岩综掘工作面适用的除尘器,处理风量100-400m<'3>/min;(6)除尘器工作噪声≤75dB。

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