顺煤层钻孔空气雾化捕尘的理论研究.pdf

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1、·34·蟮寡分(第43卷第11期)顺煤层钻孔空气雾化捕尘的理论研究贾明群，王建彬，王力(中国煤炭科工集团西安研究院，陕西西安710077)摘要：为了更好地解决顺煤层空气钻进细微煤粉污染问题，研究了空气雾化钻进孔内细微水雾捕尘机理，分析了雾粒大小和风速对捕集煤粉效果的影响。采用CFD有限元软件中DPM模型对7种工况流场进行了模拟，分别对不同工况下小于5Om的雾粒占比和捕尘效率进行了分析。研究结果表明：风速在23m／s下，水的质量流量为0．25kg／s左右时，捕尘效果最好。关键词：细微煤粉；顺煤层钻孔；捕尘

2、效率；空气雾化中图分类号：TD714文献标志码：A文章编号：1003—496X(2012)11—0034—03TheoreticalResearchonCatchingDuststhAtomizingAirintheCoalSeamDrillingJIAMing—qun，WANGJian—bin，WANGLi(nResearchInstituteofChinaCoalTechnology&EngineeringGroupco，Xi'an710077，China)Abstract：Inordertosol

3、vethedustpollutionpro~emfromcoalseambyairdrilling，itstudiedthemechanismofcatchingdustswithat-omizedair—finewaterindrilling．analyzedtheeffectsofspraydropletandwindspeedoncatchingcoaldusts．ItsimulatedsevenkindsofflowfieldconditionsbyusingtheDPMmodelofCFDfi

4、niteelementsoftware，analyzedtherationoflessthan50mspraydropletandeficiencyofremovaldustsindiferentconditions．rheresuhsshowedthat：whenthespeedofwindat23m／s，thewatermassflowatabout0．25kds，ithadthebestefectfordustremova1．Keywords：finecoaldusts；coalsearadril

5、ling；eficiencyofdustremoval；airatomizing顺煤层空气钻进过程中，孔口除尘设施对返出空间湿度达到100％，饱和后的水汽会直接在尘粒的煤粉尤其是细微煤粉(直径<10m)除尘效率明上凝结，使粒径不断增大，基于凝聚、湿润作用，研究显不足，而细微煤粉可以被人直接吸入进人人的呼显示，利用细微水雾捕集、沉降lOm以下粉尘，要吸道，对人体的危害最大。通过研究显示，利用细微求雾粒粒径<50m，并且雾化粒径越小捕集效果水雾可以实现捕集细微煤粉。越显著。进入环空的细微水雾在风力作用下，具

6、有了水1雾化钻进捕尘机理及影响因素平速度和向上悬浮速度，此时细微水雾因质量小，所空气雾化钻进是利用雾化装置将破碎后的水需的悬浮力也相对小，因此能保持以较高的速度运雾，随同压缩空气注入钻孔，实现孔内捕集煤粉，在动，随同风流分布到整个环形钻孔空间，因此能在孔内实现捕集煤粉。图1为单个雾粒捕尘示意图，图风流作用下携煤粉返出孔口的方法，其中煤粉在孔内的分布和雾粒大小是影响捕尘效果的关键因素。1．1雾化钻进捕尘机理流体动力学认为，在含尘空间固体表面总是吸y附气体的，当向空间注入水雾后，它与液体接触而将、＼＼．气体

7、排斥离开表面，原来的固相一气相界面消失，形成新的固相一液相界面，达到捕集作用。更细。的、与粉尘粒径相近的雾粒流能从气流中除去粉尘，．当雾粒太细小时，在捕集粉尘之前会迅速蒸发直到／基金项目：“十二五”国家重大科技专项基金资助项目(2011ZX05041—002—002)图1单个雾粒捕尘示意图蟮鸯分(2012—11)·35·中d为雾粒粒径，Y是极限捕尘距离，在Y范围内粉具有亲水性、黏性等，使煤粉颗粒之间凝聚，并且所有煤尘颗粒均能被捕集，煤粉颗粒2和风流同步湿润后的煤粉更易于聚团，增大了钻进回转阻力，此进行绕

8、雾粒流动，因质心所在的流线与极限捕尘距时可以增大风速，利用强大的风速破坏煤粉颗粒之离小于Y，被雾粒拦截粘附其上；颗粒1体积最小，间凝聚。在钻孔内最容易悬浮，与细微水雾发生惯性碰撞的2仿真模拟及结果分析几率最大；颗粒3体积相对最大，在重力作用下遇雾粒后发生惰性凝结被湿润，为凝并捕集。细微水雾随同压风注入钻杆孔内、经钻头水眼1．2雾粒大小与被捕集煤粉关系返出孔口，其流动过程是一个复杂的气液两相流问1)雾粒大小与被捕集煤粉粒径关系J。题，CFD有