输煤巷道煤尘运移规律及治理技术研究

【摘要】： 本文以巷道内皮带输煤系统作为研究对象,采用理论分析、实验研究,现场测试和数值模拟相结合的方法,在不同条件下对巷道内皮带输煤系统煤尘的运移、沉降和二次飞扬的规律,以及皮带输煤系统煤尘治理技术和优化除尘参数进行了基础研究。 本文采用稀相气固两相流理论,对输煤巷道内煤尘颗粒与气体耦合运动进行了研究,分别对输煤巷道内煤尘颗粒进行了动力学分析,建立了球状煤尘颗粒沉降运动力学模型,建立了不规则形状煤尘颗粒群悬浮速度力学模型,建立了巷道内煤尘颗粒悬浮运动方程,建立了巷道内悬浮煤尘颗粒群运动方程。并结合阜新五龙矿一区段运输平巷作为沉积煤尘分布实验巷道,对沉积煤尘分布进行了测试和分析,得出沉积煤尘的粒径随运移距离的增加而越来越小,主要是因为大颗粒煤尘能够在自身重力作用下而沉降,湍流扩散作用对其影响较小;而小颗粒煤尘受到湍流扩散影响较大,沉降相对比较困难;且沉积煤尘粒径主要在1~100μm,其中位径为11~24μm。 通过理论分析及实验方法对沉积煤尘颗粒在风流中二次飞扬进行了研究,得到冲击力是煤尘二次飞扬的主要动力。同时,得出尘粒的重力及水滴对煤尘颗粒的表面张力是限制尘粒飞扬的主要因素,并对在一定条件下,扬尘风速、尘粒湿度、尘粒粒径三者之间关系进行了研究,从而为皮带输煤系统采取喷雾降尘措施阻止沉积煤尘的飞扬提供理论依据。 利用FLUENT流体动力学软件对输煤巷道内煤尘运移、沉降规律进行了数值模拟,建立了尘粒悬浮风速与粒径关系和沉积煤尘二次飞扬扬尘风速与粒径之间的关系,以及巷道内皮带输煤系统转载点处煤尘在不同风速下的扩散规律。同时,通过模拟验证了单个沉积煤尘颗粒飞扬与沉积颗粒群飞扬机理的不同。 以上述理论研究作为基础,确定巷道内皮带转载点处采用密闭负压控尘技术为主,皮带输煤系统采用粉尘浓度超限自动喷雾降尘技术为辅的除尘方案,同时对巷道除尘参数进行了优化研究。