基于声波-化学试剂对微细颗粒煤尘凝聚实验方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开基于声波

【技术实现步骤摘要】
基于声波
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化学试剂对微细颗粒煤尘凝聚实验方法及装置


[0001]本专利技术涉及燃煤细颗粒物凝聚实验
，特别是涉及基于声波
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化学试剂对微细颗粒煤尘凝聚实验方法及装置。

技术介绍

[0002]煤矿在掘进或回采的过程中会产生大量煤尘；据统计，煤巷在掘进过程中每分钟能产生818.3mg/m3粉尘，严重污染井下工作环境。研究表明，长期处于高粉尘浓度的工作环境会导致不可逆的、致命性的肺部疾病，目前主要表现为尘肺病(CWP)、慢性阻塞性肺病、肺结核、慢性支气管炎、肺气肿等；由国际职业健康协会2019年公布的职业病数据可知，尘肺病确诊病例占所有职业病例的90％，并以每年2.0～2.5万例的速度逐年增长。因此，开展煤矿井下煤尘的防治试验，控制工作面粉尘浓度，对改善工作面环境，保障工人们的身体健康有着重要意义。
[0003]目前煤矿降尘技术主要分3种：通风除尘、煤层注水除尘及喷雾除尘。通风除尘作为目前应用最广泛的降尘方式，具有能耗少、维护成本低、省水省电的优势，常见手段有除尘风机、调节风量、附壁风筒技术等，但由于其降尘效率低，通常只作为综合降尘手段之一。煤层注水是指通过向煤层钻孔注入压力水，使得煤层含水量增加，极大减少了采掘过程中产尘量。煤层注水的效果明显，但高压注水设备费用高，且环境适用性差。喷雾除尘方式分为综掘机内外喷雾、转载点喷雾、巷壁冲洗、泡沫除尘等，具有效率高、成本低、易于实现等优点，目前被广泛用于矿井除尘。但喷雾的喷嘴易被堵塞、维护困难，工作面湿度大，化学试剂喷雾导致机器容易锈蚀，增加了生产成本。为了研究喷雾降尘的效果，很多学者通过风巷试验，模拟煤矿在开采过程中的产尘，然后通过喷雾装置进行除尘；在此基础上还通过添加润湿剂、团聚剂等化学试剂提高除尘效率。研究表明，仅仅通过喷雾方式降尘效率可以达到80％以上，但其降尘效果主要作用于大颗粒粉尘，作为引发尘肺病的主要因素——微细颗粒煤尘(空气动力学直径小于10μm)并未得到有效控制。近年来针对细颗粒物提出新型处理技术，即运用物理或化学手段，先将细颗粒物团聚为大颗粒物，再由传统方法脱除，但这种方法目前多见于燃煤过程烟气微细颗粒的控制，少有针对井下掘进、开采过程中产生的微细颗粒煤尘(呼吸性粉尘)进行研究。
[0004]目前已经有了声波
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化学试剂共同作用对燃煤细颗粒物的凝聚实验装置，该装置主要针对燃煤管道烟气中颗粒物的沉降。而针对煤矿掘进过程中的风巷模拟与烟气管路中的颗粒有所不同，由于煤矿掘进过程的模拟巷道为水平巷道，而燃煤烟气模拟管道是垂直方向，二者粉尘运动方向不同，因此针对烟气因此现有的实验装置不能实现模拟煤矿掘进过程中声波
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化学试剂共同作用对微细颗粒煤尘的凝聚实验。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种基于声波
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化学试剂对微细颗粒煤尘凝聚实验方法及装置，以解决上述现有技术存在的问题，能实现模拟煤矿掘进过程中声波
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化学试剂共同作用
对微细颗粒煤尘的凝聚实验。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]本专利技术提供一种基于声波
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化学试剂对微细颗粒煤尘凝聚实验装置，包括风巷，所述风巷横向固定布置；煤尘产尘系统，其设于风巷一端，用于产生煤尘，并将煤尘输送至风巷内；声波系统，其设于风巷内，用于产生并监测设定频率及声压级的声波；喷雾系统，能够向风巷内喷雾，从而模拟井下喷雾降尘过程；粉尘浓度监测系统，其设置于风巷内，用于监测煤尘浓度及粒径分布。
[0008]可选的，所述风巷为采用透明材质制成的长方体通道结构，其一端与所述煤尘产生系统连接。
[0009]可选的，所述煤尘产生系统包括煤尘发生装置，用于产生一定浓度和粒径的气溶胶，所述煤尘发生装置内设有煤尘储存筒，用于储存含有微细颗粒煤尘的气溶胶，所述煤尘储存筒外接有空气压缩泵，所述煤尘储存筒的出口处设有煤尘分散器，所述煤尘发生装置靠近煤尘分散器的一侧开设有煤尘出口，所述煤尘出口处设有过滤装置，主要用于过滤大颗粒煤尘；所述煤尘出口末端与所述风巷的进口端连通。
[0010]可选的，所述声波系统包括声源系统，所述声源系统依次连接有信号发生器和功率放大器，所述声波系统一侧连接有声波检测传感器。
[0011]可选的，所述喷雾系统包括试剂储液箱，所述试剂储液箱内用于存储降尘试剂；所述试剂储液箱连接有单向自吸喷射泵，所述单向自吸喷射泵通过高压管路连接有多个压力雾化喷嘴，多个所述压力雾化喷嘴依次设于所述风巷内顶部。
[0012]可选的，所述粉尘浓度监测系统包括矿用粉尘采样器，其置于风巷出口端位置处，能够分别测定降尘后全尘和呼吸性粉尘的浓度。
[0013]可选的，还包括尾气处理系统，所述尾气处理系统包括与所述风巷的出口端连通的排风管路，所述排风管路内依次设有一次过滤装置和二次过滤装置，用于处理实验过程产生的废气保证健康环境。
[0014]可选的，所述高压管路上设有压力计和流量计。
[0015]本专利技术还提供一种基于声波
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化学试剂对微细颗粒煤尘凝聚实验方法，包括如下步骤：
[0016]向风巷内通入微细颗粒煤尘，监测煤尘浓度及粒径分布，并将数据存储；
[0017]打开声波系统，监测声波不同频率和声压级降尘后的煤尘浓度及粒径分布，并将数据存储；
[0018]打开喷雾系统，监测化学喷雾和声波协同作用后的煤尘浓度及粒径分布；改变声波频率和声压级，持续监测煤尘浓度及粒径分布，并将数据存储；
[0019]将存储的数据分析对比。
[0020]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0021]本专利技术采用横向风巷作为模拟掘进巷道的系统，能够真实模拟井下掘进过程中微细颗粒煤尘的运动及分布特征。可以实现声波
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化学试剂协同作用对微细颗粒煤尘的凝聚，在煤尘的凝聚实验方面，采用声波增强凝聚效果的试验台较少。粉尘发生装置与以往有所不同，针对燃煤细颗粒物的发生装置主要采用在发电厂收集的烟气，该过程产尘量有限。本专利技术装置主要采用改装碎煤机装置，大量的产生煤尘，可以达到模拟掘进面高粉尘的要求。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为本专利技术基于声波
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化学试剂对微细颗粒煤尘凝聚实验装置局部布置示意图；
[0024]图2为本专利技术煤尘产尘系统示意图；
[0025]图3为本专利技术喷雾系统示意图；
[0026]图4为本专利技术尾气处理系统示意图；
[0027]附图标记说明：1
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风巷，2
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声波系统，3
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粉尘本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于声波
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化学试剂对微细颗粒煤尘凝聚实验装置，其特征在于：包括风巷，所述风巷横向固定布置；煤尘产尘系统，其设于风巷一端，用于产生煤尘，并将煤尘输送至风巷内；声波系统，其设于风巷内，用于产生并监测设定频率及声压级的声波；喷雾系统，能够向风巷内喷雾，从而模拟井下喷雾降尘过程；粉尘浓度监测系统，其设置于风巷内，用于监测煤尘浓度及粒径分布。2.根据权利要求1所述的基于声波
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化学试剂对微细颗粒煤尘凝聚实验装置，其特征在于：所述风巷为采用透明材质制成的长方体通道结构，其一端与所述煤尘产生系统连接。3.根据权利要求1所述的基于声波
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化学试剂对微细颗粒煤尘凝聚实验装置，其特征在于：所述煤尘产生系统包括煤尘发生装置，所述煤尘发生装置内设有煤尘储存筒，所述煤尘储存筒外接有空气压缩泵，所述煤尘储存筒的出口处设有煤尘分散器，所述煤尘发生装置靠近煤尘分散器的一侧开设有煤尘出口，所述煤尘出口处设有过滤装置；所述煤尘出口末端与所述风巷的进口端连通。4.根据权利要求1所述的基于声波
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化学试剂对微细颗粒煤尘凝聚实验装置，其特征在于：所述声波系统包括声源系统，所述声源系统依次连接有信号发生器和功率放大器，所述声波系统一侧连接有声波检测传感器。5.根据权利要求1所述的基于声波
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化学试剂对微细颗粒煤尘凝...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖鹏，赵波，刘潇潇，李树刚，程玥颖，林海飞，双海清，陈紫溪，陈丽萍，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：