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活性磁化水研制及喷雾除尘降温性能研究

活性磁化水研制及喷雾除尘降温性能研究

作者：王成凤青岛理工大学

学位级别：硕士

随着采掘机械化程度的提高和开采深度的增加,矿井粉尘污染、高温热害问题日益严重,威胁着井下工人的身体健康和企业的安全生产。喷雾除尘降温由于其具有方便快捷等特点得到了广泛的应用,但纯水喷雾对于疏水性强的粉尘除尘效率较低,纯水... 详细信息

随着采掘机械化程度的提高和开采深度的增加,矿井粉尘污染、高温热害问题日益严重,威胁着井下工人的身体健康和企业的安全生产。喷雾除尘降温由于其具有方便快捷等特点得到了广泛的应用,但纯水喷雾对于疏水性强的粉尘除尘效率较低,纯水喷雾雾化程度低、比热容低等也影响了降温效率,且目前对活性磁化水除尘降温综合性能研究不够深入。本文在理论分析的基础上,采用实验研究、数值模拟和工程应用设计等相结合的方法,从活性磁化水的研制实验、喷雾喷射条件模拟、喷雾除尘降温效果模拟及喷雾除尘降温装置优化设计等方面进行了研究。首先,通过实验研制了活性磁化水溶液,对溶液表面张力、粘度和比热容3类理化性能参数进行了实验测量。通过表面活性剂单体实验和复配实验,选出3组活性剂复配种类和3种复配质量比;在不同的磁场条件下进行磁化水实验,选出3组处理水的磁化条件;采用正交试验法,研究了表面活性剂与磁场磁化作用对水的协同效应,实验结果表明阴离子活性剂SDS和非离子活性剂XL40以6:4的质量比混合在150 m T的磁场强度下磁化80 s后,溶液的表面张力为27.6 m N/m、粘度为0.91 m Pa·s、比热容为4.632 k J/kg·K,溶液除尘降温性能有较大程度的改善。其次,通过数值模拟确定喷雾雾化较充分的喷射条件,对比得出活性磁化水较纯水在除尘、降温方面的优势。模拟结果表明,达到相同的雾化效果,活性磁化水喷雾所需的喷射压力比纯水小约63.7%,且喷雾场覆盖范围更大。在射流中心部位,纯水喷雾浓度平均为0.007 kg/m,而活性磁化水喷雾浓度可达0.01 kg/m,活性磁化水喷雾浓度提高了约42.9%。在喷雾降尘20 s后,巷道内粉尘浓度大大降低。随着进风速度的增加,巷道内粉尘浓度呈现出先增加后减小的趋势,在风速为2 m/s时,巷道内粉尘浓度最大。不同进风速度下,活性磁化水喷雾除尘的效率均高于纯水喷雾。粉尘初始浓度达到0.024 kg/m时,需采取延长喷雾降尘时间、增设喷嘴等措施提高降尘能力。使用单喷嘴进行局部降温,活性磁化水在风速为0.2～0.6 m/s时、纯水喷雾仅在0.2～0.4 m/s时,巷道内温度降到可接受水平。喷雾降温20 s后,活性磁化水喷雾在风速为2～4 m/s时、纯水喷雾仅在风速为3 m/s时,能将巷道10～50 m范围内温度降到可接受水平,活性磁化水喷雾降温效率提升。在进风温度达到35℃以上后,喷雾降温效果较差,应采取额外的降温措施。最后,围绕表面活性剂定量添加系统、磁化装置、喷雾除尘降温实验装置对活性磁化水喷雾系统进行了优化设计,并对相关设备进行选型和参数计算。本研究可为矿井下缓解粉尘污染和高温热害问题提供理论指导。

关键词：活性磁化水雾化条件喷雾除尘喷雾降温数值模拟

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活性磁化水控除粉尘技术在采煤工作面的应用

江西煤炭科技 2022年第3期 153-155,159页

作者：梁旺亮赵文曙韩晋生山西焦煤能源集团股份有限公司西铭矿山西太原030052

为有效解决西铭煤矿48712采煤面作业过程中产尘量大的问题,针对该面粉尘具有疏水性难于裹挟沉降的特点,试验和应用了活性磁化水控除粉尘技术。实践证明,通过采用“活化+磁化+局部封闭”的综合防尘措施,采煤面作业区域的时间加权平均全... 详细信息

为有效解决西铭煤矿48712采煤面作业过程中产尘量大的问题,针对该面粉尘具有疏水性难于裹挟沉降的特点,试验和应用了活性磁化水控除粉尘技术。实践证明,通过采用“活化+磁化+局部封闭”的综合防尘措施,采煤面作业区域的时间加权平均全尘降尘率≥86%,时间加权平均呼吸尘降尘率≥82%,工作面全尘最大浓度由1104.7 mg/m^(3),减至221.4 mg/m^(3),呼吸性粉尘最大浓度由662.6 mg/m^(3),减至151.3 mg/m^(3),为井工矿井相似条件工作面的粉尘治理提供了一种新型的控除尘工艺和技术,保障了矿工身体安康和矿井安全生产。

关键词：粉尘控制活性磁化水综合防尘

辛置矿2-208综采面活性磁化水降尘技术研究

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山西化工 2023年第8期43卷 186-188页

作者：卢俊奎霍州煤电集团山西霍州031400

辛置矿2-208综采面粉尘危害较大,以活性磁化水作为降尘介质向采煤机滚筒喷射。对比了矿井原有降尘用水喷雾、添加表面活性剂后的水溶液、磁化水、活性磁化水溶液四种降尘介质的降尘效率,结果显示:矿井原有降尘用水喷雾的降尘效果最差,... 详细信息

辛置矿2-208综采面粉尘危害较大,以活性磁化水作为降尘介质向采煤机滚筒喷射。对比了矿井原有降尘用水喷雾、添加表面活性剂后的水溶液、磁化水、活性磁化水溶液四种降尘介质的降尘效率,结果显示:矿井原有降尘用水喷雾的降尘效果最差,其次是表面活性剂水溶液和磁化水,活性磁化水的降尘效果最好,在多个测点的降尘率都达到了87%以上。

关键词：煤矿粉尘采煤面活性磁化水降尘效果

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综掘工作面活性磁化水降尘技术与试验

山东煤炭科技 2022年第7期40卷 97-99页

作者：岳鹏韩晓莉山西大平煤业有限公司山西长治046203 山西惠丰特种汽车有限公司山西长治046203

为降低综掘工作面粉尘浓度,以大平煤业3111工作面回风顺槽综掘面为工程背景,分析了掘进面粉尘主要来源为掘进机截割破煤、巷道支护时采用的风钻工艺以及运输过程中的扬尘等。提出了采用活性磁化水进行综掘工作面降尘,并进行了工程试验... 详细信息

为降低综掘工作面粉尘浓度,以大平煤业3111工作面回风顺槽综掘面为工程背景,分析了掘进面粉尘主要来源为掘进机截割破煤、巷道支护时采用的风钻工艺以及运输过程中的扬尘等。提出了采用活性磁化水进行综掘工作面降尘,并进行了工程试验。试验结果表明,活性磁化水喷雾时,综掘工作面全尘除尘效率82.21%,呼尘除尘效率80.87%。

关键词：综掘工作面喷雾降尘活性磁化水现场试验

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煤矿井下活性磁化水降尘技术应用研究

煤矿机械 2018年第8期39卷 132-134页

作者：王怀增李修磊丁仰卫山东鲁泰控股集团有限公司鹿洼煤矿山东济宁272000

针对工作面呼尘比重大及现有技术降尘效率低的问题,基于表面活性剂与磁化协同理论,提出了活性磁化水降尘技术;通过溶液湿润性能试验,研究得出活性磁化水表面张力、接触角较纯水降低了60%以上;此外,针对煤矿井下工作空间狭窄的特点,设计... 详细信息

针对工作面呼尘比重大及现有技术降尘效率低的问题,基于表面活性剂与磁化协同理论,提出了活性磁化水降尘技术;通过溶液湿润性能试验,研究得出活性磁化水表面张力、接触角较纯水降低了60%以上;此外,针对煤矿井下工作空间狭窄的特点,设计了一套活性磁化水系统,实现了低浓度活性剂准确添加及持续高效获得活性磁化水的目的;经现场应用表明,该降尘技术对全尘及呼尘除去效率较纯水增加了40%以上,极大改善了井下工作环境。

关键词：综采工作面活性磁化水分散度降尘效率

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活性磁化水降尘实验研究

煤矿现代化 2018年第1期27卷 94-96页

作者：丁仰卫王怀增孟庆奇山东鲁泰控股集团有限公司鹿洼煤矿山东济宁272350

为有效的降低矿井粉尘浓度,本文提出了活性磁化水降尘技术,研究了水喷雾、磁化水喷雾、表面活性剂水喷雾和活性磁化水喷雾对不同煤质粉尘的降尘效率,结果表明:水喷雾的降尘率为30.90%,磁化水喷雾的降尘率为67.20%,表面活性剂水喷雾的降... 详细信息

为有效的降低矿井粉尘浓度,本文提出了活性磁化水降尘技术,研究了水喷雾、磁化水喷雾、表面活性剂水喷雾和活性磁化水喷雾对不同煤质粉尘的降尘效率,结果表明:水喷雾的降尘率为30.90%,磁化水喷雾的降尘率为67.20%,表面活性剂水喷雾的降尘率为80.96%,活性磁化水喷雾的降尘效率为88.60%。同时,研究了活性磁化水对不同煤种(气煤、肥煤和无烟煤)的降尘效率。

关键词：矿尘表面活性剂活性磁化水降尘效率

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综采工作面活性磁化水防尘技术研究

能源与环保 2020年第10期42卷 52-58,66页

作者：李建功平顶山天安煤业股份有限公司十矿河南平顶山467001

煤矿生产是环境较为封闭的井下作业,具有一定的特殊性,作业空间湿度高、生产环境复杂,其中粉尘是危害最大的因素之一,会对机器和人体造成不同程度的损害。粉尘的危害主要由两方面决定:煤尘能够燃烧,在浓度较高时还会爆炸;粉尘会危害人... 详细信息

煤矿生产是环境较为封闭的井下作业,具有一定的特殊性,作业空间湿度高、生产环境复杂,其中粉尘是危害最大的因素之一,会对机器和人体造成不同程度的损害。粉尘的危害主要由两方面决定:煤尘能够燃烧,在浓度较高时还会爆炸;粉尘会危害人的身体健康。以平煤股份十矿-320 m水平己四采区东翼下段的己15-16-24130工作面为研究对象,研究磁化水除尘的方法及原理,通过对比分析优选出活性磁化水添加剂,在该工作面试验后具有良好的除尘效果,大大增加了可见度、降低了空气中悬浮的煤尘。研究对该矿井其他工作面除尘工作具有指导意义。

关键词：综采工作面煤尘危害除尘方法活性磁化水

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生辉煤业综放面活性磁化水防尘技术研究

煤 2023年第1期32卷 1-4,9页

作者：毕建乙山西临汾西山生辉煤业有限公司山西临汾041000

针对生辉煤业综放面喷雾用水润湿能力弱、雾化效果差导致降尘率低下的问题,引进综放面活性磁化水喷雾降尘技术并在20100综放面开展试验。通过在试验室对煤样进行测试,发现活性磁化水湿润能力强,与纯水相比,其接触角、降尘效率、粉尘沉... 详细信息

针对生辉煤业综放面喷雾用水润湿能力弱、雾化效果差导致降尘率低下的问题,引进综放面活性磁化水喷雾降尘技术并在20100综放面开展试验。通过在试验室对煤样进行测试,发现活性磁化水湿润能力强,与纯水相比,其接触角、降尘效率、粉尘沉降时间均显著提高,并研发出高效制备活性磁化水工艺。活性磁化水喷雾降尘技术在20100综放面现场应用表明:工作面粉尘浓度明显减少,全尘平均降尘效率为88.49%、呼吸性粉尘平均降尘效率为84.71%,显著改善了工作面的作业环境。

关键词：喷雾接触角活性磁化水分散度降尘效率

煤矿井下磁化水与表面活性剂高效协同降尘技术

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煤炭学报 2017年第11期42卷 2900-2907页

作者：秦波涛周群李修磊王俊王怀增丁仰卫中国矿业大学煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116 山东鲁泰控股集团有限公司鹿洼煤矿山东济宁272000

为更有效地防治井下易于飘散的小粒径粉尘,基于表面活性剂与磁化协同降尘理论,通过溶液表面张力、接触角性能测试实验,研究了磁化对溶液湿润降尘性能的影响,研发了一种能与磁化发生良好增效作用的活性添加剂,研究得出磁化与活性剂耦合... 详细信息

为更有效地防治井下易于飘散的小粒径粉尘,基于表面活性剂与磁化协同降尘理论,通过溶液表面张力、接触角性能测试实验,研究了磁化对溶液湿润降尘性能的影响,研发了一种能与磁化发生良好增效作用的活性添加剂,研究得出磁化与活性剂耦合作用能提高溶液湿润粉尘性能的最佳磁化参数,即磁场强度350 m T、水流速度4 m/s,并以此结合脉动切割磁化与螺旋扰流的高效磁化原理,发明了一套井下降尘用活性磁化水的高效磁化装置及系统,经现场应用表明:0.03%复配活性剂溶液经高效磁化装置在最佳磁化参数的脉动切割磁化作用下,其降尘能力提高9%以上;相对于现有水喷雾降尘技术,该新型降尘技术对井下全尘及呼尘的除去效率分别提高了31.79%,44.94%,改善了井下工作环境。

关键词：综采工作面粉尘活性磁化水磁化装置降尘效率