【摘要】：粉塵污染控制是綠色礦山建設(shè)的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。目前,礦山粉塵治理主要技術(shù)包括布袋除塵、噴霧降塵及水浴捕塵等,相對(duì)而言,水浴除塵器具有更高的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。但現(xiàn)有的水浴除塵技術(shù)存在處理效果不穩(wěn)定、次生污染較嚴(yán)重、能量利用率不高和對(duì)疏水性粉塵防治效果較差等不足。因此,開發(fā)高效低能耗的除塵裝備與技術(shù)對(duì)于礦山環(huán)保具有重要意義。本文設(shè)計(jì)了一種垂直管簇水浴除塵器(VMTS)。采用親水性石礦粉塵和疏水性煤塵作為試驗(yàn)塵。基于計(jì)算流體力學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)和介觀尺度力學(xué)理論,對(duì)氣液固多相流耦合、水浴管氣流分布特征、塵粒在氣流場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)行為、塵粒捕獲行為進(jìn)行了計(jì)算和分析,考察了初始液位、風(fēng)量和節(jié)流高度對(duì)VMTS氣液耦合壓力脈動(dòng)特征、能耗和塵粒捕獲率的影響及規(guī)律,基于界面化學(xué)方法對(duì)捕塵液進(jìn)行了改性研究,并考察了捕集液改性對(duì)VMTS性能的影響。建立了塵粒-液膜粘附與脫附模型。結(jié)果表明,粒徑小于50μm的塵粒具有較強(qiáng)的自粘結(jié)性,且粉塵密度越小自粘結(jié)性越強(qiáng);石礦粉塵在RH65%時(shí)粘結(jié)性大幅提高,與水膜粘附即被捕獲;煤粉塵受到水膜的排斥力作用,塵粒粒徑越小越難以被水膜捕獲。研究了VMTS氣液耦合特征。結(jié)果顯示,水浴管底部氣穴尺度變化與氣壓波動(dòng)之間存在聯(lián)動(dòng)現(xiàn)象,當(dāng)耦合頻率與液池頻率相近時(shí)產(chǎn)生共振,此時(shí)VMTS能耗利用率和除塵效率下降;通過在液池上方安裝節(jié)流強(qiáng)度為0.298的多孔節(jié)流板能很好的抑制液池共振�？疾榱私Y(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù)對(duì)VMTS性能的影響。結(jié)果顯示,VMTS的綜合能耗與過流面積呈反比,與風(fēng)量和初始液位成正比;能量耗散率與風(fēng)量呈負(fù)相關(guān),與液位呈正相關(guān);VMTS安裝節(jié)流板后對(duì)2.5μm、10μm和30μm塵粒捕集率均升高。研究了捕集液改性及其對(duì)節(jié)流型VMTS性能的影響。結(jié)果顯示,捕集液改性最佳配方為W106:AOE-15=0.12%:0.06%;采用改性捕集液后節(jié)流型VMTS對(duì)粉塵C的除塵效率提高了4.6~6.2個(gè)百分點(diǎn);總能耗降低了2.3%~2.7%,能量耗散率提高了7個(gè)百分點(diǎn)(達(dá)到83%)。研究還發(fā)現(xiàn),除塵器內(nèi)部存在的“雪崩效應(yīng)”、液位失衡以及粉塵與捕塵介質(zhì)間的潤(rùn)濕性是制約除塵效率的主要原因;氣液耦合共振是導(dǎo)致能量利用率較低的重要原因;通過安裝多孔節(jié)流板以及捕集液改性可以有效解決上述問題。本文研究為垂直管簇水浴除塵器的工業(yè)化應(yīng)用奠定了關(guān)鍵理論基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TD714.4
【圖文】：

備研究、提高多種除塵技術(shù)的協(xié)同降塵效率、降低能耗和提礦山顆粒物減排乃至全國粉塵污染防治工作必將起到巨大的的提出(Subject Support)水浴除塵器的突出問題元碎石有限公司（以下簡(jiǎn)稱“新開元”）為例，該公司車間用布袋除塵器除塵。布袋除塵器的除塵效率與布袋、空氣濕南，雨季較長(zhǎng)，空氣濕度較大；另外，采用濕法生產(chǎn)工藝的大、石礦粉塵吸濕性較強(qiáng)，導(dǎo)致塵粒吸濕后粘結(jié)聚團(tuán)、堵塞可以看出，在布袋除塵器運(yùn)行情況下依然能明顯觀察到空的丁達(dá)爾現(xiàn)象，說明氣流通過布袋時(shí)的阻力較大，車間內(nèi)的吸而向外擴(kuò)散。雖然通過更換濾布能達(dá)到理想的除塵效果，器的綜合成本。

圖 1-2 自激式水浴除塵器Figure1-2 Self-excited dust scrubber圖 1-4 自激式除塵器排塵現(xiàn)象Figure1-4 Scene of dust exhaust by self-exciteddust scrubber分析認(rèn)為導(dǎo)致上述問題的主要原因如下：（1）兩通道氣流負(fù)荷和液位不一致。在額定風(fēng)量下，根據(jù)安裝在除塵器外部的液位指示器觀察發(fā)現(xiàn)，距離風(fēng)機(jī)入口較遠(yuǎn)一側(cè)（圖 1-7a）的液位低于距離風(fēng)機(jī)入口較近一側(cè)（圖 1-7b），兩側(cè)液位差值在 5~10cm 范圍內(nèi)波動(dòng)�？梢酝茰y(cè)：在圖 1-7a 所示氣流通道內(nèi)，越過上“C”形板平臺(tái)的液體量較少，水花對(duì)平臺(tái)造成持續(xù)沖刷，所以積泥量較少；在圖 1-7b 所示氣流通道內(nèi)，上“C”形板平臺(tái)被液相淹沒，塵粒在液相脈動(dòng)作用下在壁面沉積。（2）通風(fēng)除塵系統(tǒng)抽風(fēng)量不穩(wěn)定。由于通風(fēng)除塵系統(tǒng)的集塵罩安裝在顎式破碎機(jī)受料槽兩側(cè)，料槽空氣過流面積受間歇性卸料的影響。卸料后料層較厚，所以氣流過流面積縮小，除塵器的風(fēng)壓增大、風(fēng)量降低，除塵器風(fēng)機(jī)基本處于空載狀態(tài)，引起風(fēng)機(jī)強(qiáng)烈震動(dòng)形成噪音，車間內(nèi)粉塵得不到足夠的誘導(dǎo)氣流而向周圍擴(kuò)散。隨著料層厚度降低通風(fēng)量增大，抽吸氣流流量和壓力增大，漂浮塵粒隨

圖 1-2 自激式水浴除塵器Figure1-2 Self-excited dust scrubber圖 1-4 自激式除塵器排塵現(xiàn)象Figure1-4 Scene of dust exhaust by self-exciteddust scrubber分析認(rèn)為導(dǎo)致上述問題的主要原因如下：（1）兩通道氣流負(fù)荷和液位不一致。在額定風(fēng)量下，根據(jù)安裝在除塵器外部的液位指示器觀察發(fā)現(xiàn)，距離風(fēng)機(jī)入口較遠(yuǎn)一側(cè)（圖 1-7a）的液位低于距離風(fēng)機(jī)入口較近一側(cè)（圖 1-7b），兩側(cè)液位差值在 5~10cm 范圍內(nèi)波動(dòng)�？梢酝茰y(cè)：在圖 1-7a 所示氣流通道內(nèi)，越過上“C”形板平臺(tái)的液體量較少，水花對(duì)平臺(tái)造成持續(xù)沖刷，所以積泥量較少；在圖 1-7b 所示氣流通道內(nèi)，上“C”形板平臺(tái)被液相淹沒，塵粒在液相脈動(dòng)作用下在壁面沉積。（2）通風(fēng)除塵系統(tǒng)抽風(fēng)量不穩(wěn)定。由于通風(fēng)除塵系統(tǒng)的集塵罩安裝在顎式破碎機(jī)受料槽兩側(cè)，料槽空氣過流面積受間歇性卸料的影響。卸料后料層較厚，所以氣流過流面積縮小，除塵器的風(fēng)壓增大、風(fēng)量降低，除塵器風(fēng)機(jī)基本處于空載狀態(tài)，引起風(fēng)機(jī)強(qiáng)烈震動(dòng)形成噪音，車間內(nèi)粉塵得不到足夠的誘導(dǎo)氣流而向周圍擴(kuò)散。隨著料層厚度降低通風(fēng)量增大，抽吸氣流流量和壓力增大，漂浮塵粒隨

【參考文獻(xiàn)】

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