綜掘工作面泡沫射流抑塵原理與方法

《綜掘工作面泡沫射流抑塵原理與方法》是依託中國礦業大學，由王德明擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：綜掘工作面泡沫射流抑塵原理與方法
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王德明
• 依託單位：中國礦業大學

項目摘要

針對綜掘工作麵粉塵產生量大、疏水性強且易隨風流彌散的特點，利用泡沫比水霧表面積和流量大及黏附性好的優勢，提出泡沫射流動態封閉環抑塵的新思路。為破解抑塵泡沫製備中發泡劑小比例定量添加的難題，研究利用射流汽蝕原理實現發泡劑小比例穩定添加的方法及特性；為克服現有抑塵泡沫製備過程中阻力損失大、泡沫出口壓力低和產泡能力弱的不足，研究多噴嘴射流螺旋網孔的低阻發泡原理與方法；為提高泡沫抑塵的有效性，研究綜掘面泡沫射流動態封閉環的形成方法及抑塵特性。通過本項目研究，闡明抑塵泡沫可靠製備和高效利用的原理與方法，為高效防治綜掘工作麵粉塵提供科學依據和創新技術。

結題摘要

礦塵可導致塵肺病和爆炸事故，是危害煤礦工人職業健康和礦井安全生產的最嚴重災害之一，而綜掘工作麵粉塵危害是我國煤礦井下最嚴重的地點。但國內外現採用的噴霧降塵和通風除塵技術難以滿足要求。項目針對綜掘麵粉塵防治的重大需求，攻克了泡沫製備與利用及發泡劑研製聯用除塵等技術難題，取得的主要成果如下： 設計了新式無喉管空化氣蝕射流泵，構建了空化射流泵性能測試系統，以數值模擬和實驗室實驗為手段，確定了射流泵關鍵性能參數；研究結果表明，射流泵壓力比（絕對出口壓力與絕對入口壓力的比值）低於臨界值（正常工作狀態與空化狀態的臨界點處出口絕對壓力與入口絕對壓力的比值）時進入空化狀態，吸液量達到極限值；新式射流泵可實現臨界壓力比0.5下的穩定吸液，提高了出口壓力，適用條件更廣。 設計了新型螺旋網孔低阻高效發泡器，將泡沫混合液的一維流動變為三維流動，提升了空氣與發泡液混合程度；構建了發泡性能測試系統，測定了工況參數對壓力梯度和產泡量的影響程度；研究結果表明，螺旋網孔結構長度為30~40cm時能最大程度保證泡沫均勻度，提升發泡倍數；發泡劑濃度為0.4%~0.75%時，發泡器頂部與底部之間壓力梯度的差異消失，泡沫能均勻充滿發泡器的橫截面；空氣流量為55m3/h時產泡量最佳。 研究了截割頭產塵區域特性，設計了新型內部漸縮噴嘴，通過實驗室和現場工業性試驗確定了噴嘴最優結構參數；研發了低成本高效除塵發泡劑，分析了非離子基團對表面活性劑抗硬水性的影響規律，揭示了發泡劑吸附潤濕煤塵機理及動態潤濕過程。 通過本項目的研究，獲中國煤炭工業科學技術一等獎1項，高等學校科學研究優秀成果科技進步二等獎1項（已公示）；發表學術論文15篇，其中SCI收錄9篇，EI收錄4篇；獲授權國家發明專利2項、申請國家發明專利2項；出版學術專著1部；項目組成員中1人入選“中國科協青年人才托舉工程”，1人獲“孫越崎青年科技獎”，3人晉升副教授；培養出博士1人、碩士1人。