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1、（充填工艺中配套新型湿式除尘工艺及装备研究）可 行 性 研 究 报 告(封面)(晋煤集团科技开发计划申报项目)项目简要内容(逐格正书，总共不超过50个字)：提 要通过对充填过程中产尘特点及分布规律的研究，开发配套的除尘工艺及新型机载式除尘装备，降低粉尘浓度给职工提供良好的工作环境。申请总费用(万元)： 140 。其中：技术开发费技术咨询费技术服务费工程费设备费材料费30101507510 注：各项费用预算明细及其依据见正文中详述。本项目承担者(科、队)签章：本报告撰写人：晋树青电话： 电话：3636522单位技术负责人(签章)：二 一 一 年 七 月 十 九 日 晋煤集团科技开发计划项目项目名
2、称：充填工艺中配套新型湿式除尘工艺及装备研究承担单位：晋煤集团凤凰山矿，武汉科技大学项目负责人： 李永浍 陈旺生联系电话：13700506476 15697181999起止年限： 2012年 1 月 至 2012 年 12 月一、项目提出背景（现状及存在问题）随着我国煤矿高产高效矿井建设的不断深入 ,工作面单产不断提高 ,矿井生产越来越集中。沿空留巷技术的应用显示了其煤炭回收率高、巷道掘进率低、采掘衔接合理、技术经济效益显著等优点，多年来一直是我国煤炭开采的重要技术发展方向。凤凰山矿是晋城煤业集团下属的一座年设计生产能力为400万t的大型现代化矿井。经多年开采，主采的3号煤层储量已经枯竭。为此
3、,从实现企业长远发展的需要出发，为了回收传统采矿方式中留设的保安煤柱，晋煤集团对凤凰山矿开展了沿空留巷的工业性试验，并取得了实验的成功，目前该技术正在逐步向各大生产矿井普及推广。方圆集团海阳富兰克公司生产的HBMD40/10110S型煤矿用混凝土泵在此项工程中大显身手，以良好的性能和稳定可靠的品质协助山西晋煤集团无煤柱完成最后开采的沿空留巷工艺试验成功。但是，因为充填材料主要由直径8mm、15mm及30mm以内的粉料，混凝土充填材料充填设备给料过程中产生大量的粉尘，粉尘浓度普遍超标严重，造成工人工作环境十分恶劣，时刻威胁着安全生产和工人的身体健康。因此，完全有必要针对沿空留巷工艺配套的煤矿用混
4、凝土泵给料口粉尘控制工艺及配套新型降尘装备展开研究，实现有效控制工作环境中粉尘扩散，改善工作面的劳动卫生条件，提高矿井生产的安全性。二、项目立项的必要性及市场需求分析粉尘是矿山井下主要自然灾害之一。目前，沿空留巷墙体充填材料的基本组分为水泥、粉煤灰、砂石骨料、复合外加剂和水，因此采掘和充填过程中产生大量粉尘。据实测表明综采工作面的粉尘浓度高10003000 mgm3，且分散度高，其中粒径小于7微米的呼吸性粉尘占85以上。若采用一般的降尘措施，难以除去这些呼吸性粉尘。因此，必须研制新的除尘方法来控制混凝土配料及给料过程中工作环境中的粉尘，这对保证作业环境的良好，保障工人的身体健康，促进矿山安全生
5、产，有着极其重要的现实意义。充填开采是绿色开采发展新方向，对我国煤炭资源开采意义重大。随着充填开采工艺的成熟与日趋完善，国内外大型矿业集团将更为广泛的推广应用。而充填过程中产生的大量粉尘时刻威胁这安全生产和工人的身心健康。因此，进行充填工艺中配套新型湿式除尘工艺及装备研究研究不仅具有广泛的市场需求前景，而且有深远的社会价值。三、相关领域国内外技术现状、发展趋势及国内现有工作基础为解决井下充填开采工艺充填工艺过程中工作环境中空气中粉尘浓度的超限问题，国内外科研工作者和工程技术人员进行了大量的理论和实践研究，取得了一些研究成果。但由于井下工作条件的特殊性，有些问题一直没有得到很好地解决。根据国内外
6、粉尘控制的经验表明，对人员集中和粉尘浓度高的工作地点应安装高效实用的除尘设备。对于大于50 微米的粗尘，各种除尘器都有一定的除尘效果。对于小于7微米的呼吸性粉尘，使用文丘里除尘器、袋式过滤除尘器、自激式湿式除尘器和静电除尘器等能得到满意的效果。但在这些高效除尘器中存在造价高、阻力大、流量小，或体积大、重量大等问题，因而都不能直接应用到矿山井下。长期以来，矿山普遍采用喷雾洒水除尘措施，试验表明喷雾洒水对呼吸性粉尘的除尘效率为3050，且耗能高。四、项目目标、主要研究内容、技术指标 本研究开发的新型高效矿用湿式除尘系统是一种创新的机载式除尘系统，能提高除尘效率，且耗能低。它包括抽出对旋通风机、除尘
7、器箱体、调风器、负压正压风筒、除尘器承载车、掘进机风筒支架、带式转载机风筒支架等，可以实现除尘装置与充填装备的同步移动。主要研究内容：1.充填工艺现场环境调研，包括（1）粉尘的采样及粉尘特性的检测和分析；（2）对现场粉尘尘量进行计算，合理地确定除尘系统所需的风量和风压；（3）巷道风流特性的测定，以确定其对粉尘扩散的影响。2.除尘方案的初步确定，包括：（1）根据矿井下空间小，产尘量大，产尘点可移动的特点，确定采用体积小、效率高的机载式湿式除尘工艺；（2）采用先进的CFD技术，进行巷道内风流场的三维仿真数值分析，研究开采时风流对粉尘扩散的影响。3.除尘系统的研发和设计，包括：（1）移动式吸尘罩的研
8、发；（2）湿法除尘工艺设计，包括新型高效喷头的研发；（3）除尘器箱体的研发；（4）除尘器承载车、掘进机风筒支架、带式转载机风筒支架等部件的设计及制造（4）抽出对旋通风机及其电机的防爆技术措施设计；（6）除尘系统控制系统及其防爆技术措施设计；（7）井下除尘系统运行的安全技术措施设计。4. 除尘系统的安装、调试和监测上述各项工作完成后，对除尘器的处理风量、除尘效率、漏风率、粉尘排放浓度、阻力等进行测定，并依据相关的标准进行评价。五、项目实施方案、技术关键（包括技术难点、创新点）实施方案：充填工艺中配套新型湿式除尘工艺及装备研究对井下充填工作现场环境进行调研，提出初步除尘方案利用CFD技术，研究巷道
9、风流对粉尘扩散的影响根据前期调研，对井下除尘系统进行详细的工艺、控制和施工设计绘制施工图，撰写研究报告、设计说明书进行粉尘浓度监测，达到国家标准，项目验收。设备的制作及现场安装、调试技术难点和创新点在于：1. 本研究开发的充填工艺中与充填装备（HBMD40/10110S型煤矿用混凝土泵）配套新型高效矿用湿式除尘系统是一种创新的机载式除尘系统，能提高除尘效率，且耗能低。它包括抽出对旋通风机、除尘器箱体、调风器、负压正压风筒、除尘器承载车、掘进机风筒支架、带式转载机风筒支架等，可以实现除尘装置与充填装备同步移动。2. 将CFD技术用于巷道通风设计，能实现巷道风流的三维仿真，此技术具有创新性和前瞻性
10、。3. 除尘装置捕集气流中的粉尘主要分2个阶段来实现：(1)在进风入水段弯曲通道内依靠离心力来捕集较粗尘粒；(2)气流冲击水面依靠水浴水膜来捕集较细尘粒。因此，该除尘装置具有水浴、水滴、离心力产生的水膜3种除尘功能，其总除尘效率达98，呼吸性粉尘除尘效率达90，且具有防爆、无电火花、安全性能好、体积小、重量轻、操作简单、耗水量低、造价低等优点。特别适用在煤矿掘进岩巷的通风除尘。4. 具有自主知识产权的高效水雾喷头的研发和设计。六、项目承担单位和协作单位的支撑条件、组织措施、原辅材料供应、企业公用设施等配套条件课题承担单位凤凰山矿是晋煤集团骨干矿井之一，拥有一大批现场实践经验丰富的工程技术人员，
11、进行过多项科研项目的研究。雄厚的技术力量、丰富的实践经验、优良的内部环境和先进的技术设备，为课题的完成奠定了良好的基础和条件。武汉科技大设计研究院成立于1980年，隶属武汉科技大学。现有工程技术人员72人，其中注册工程师21人；具有国家建设部颁发的建筑工程设计乙级资质和冶金工程设计乙级资质，面向市场承接各类工业与民用建筑、建筑装饰、岩土工程和冶金工程的设计以及工程经济技术咨询。资源与环境工程学院下设的安全与环境工程系作为武汉科技大设计研究院的重要人才培养基地和工程技术支撑，多年来培养了大量的工程技术人员，并开展了卓有成效的科学研究工作，拥有一批具有丰富工程经验和科研能力的教师队伍，副教授以上职
12、称的有12人，其中教授9人。近年来所从事的国家级及省部级科研项目达十余项，横向科研项目达四十余项，并广泛开展与冶金企业的科研合作，主要承担除尘技术的研究、设计、工程总承包、设备加工及运营、咨询服务等工作。近年主要从事的相关工程有：1、武钢焦化公司除尘系统排放浓度监测，2005，72、烧结厂四烧车间机头电除尘器灰斗及输灰系统大修工程,2005，83. 安徽省耐火材料厂除尘系统设计，20074. 高效收集高比电阻烟尘的双极电除尘器的研发及中试，20085、乌龙泉矿潜孔钻机除尘器系统设计，2010，116. 武钢焦化厂三回收焦炉煤气含尘浓度及水份测试，2010七、项目计划进度项目研究工作计划在201
13、2.2-2012.12间完成。各项工作的进度安排如下：2012年2-3月，对现状调查研究及项目开发设计阶段。2012年4-7月，除尘系统详细设计阶段。2012年8-10月，安装及调试阶段。2012年11-12月，总结分析阶段。八、投资概算（资金使用明细）(单位：万元)（1）技术咨询费 10万元具体包含：项目的现场调研、资料的收集整理、专业机构的信息查新及文献远程传递费用。（2）技术开发费 30万元具体包括： 风流场测试仪器购置及现场试验与数据分析处理费 10万元 粉尘浓度测试仪器购置及现场试验、实验室仪器分析与处理 10万元 高压雾化试验平台搭建、相关仪器仪表购置与试验费 10万元（3）设备研
14、发费用 75万元 高压文丘里双流体雾化喷嘴研发及加工费 10万元 矿用混凝土充填泵机载湿式除尘系统研制及附属配件购置 25万元 矿用混凝土充填泵机载式可移动吸气罩及双流体气幕射流研制及附件购置 25万元 湿式集尘风机高压泵站系统 15万元（4）材料费 10万元具体包含：实验室试验及现场试验测试所需的线材、管材、高压密封及阻燃材料等相关费用。（5）技术服务费用 15万元矿用混凝土充填泵机载湿式除尘系统研制及移动式吸气罩现场安装、调试及结构优化 5万元矿用混凝土充填泵机载湿式集尘风机及风幕安装调试及风流控制优化 10万元合计： 140 万元九、经济效益和社会效益分析煤矿粉尘的危害及造成的损失是非常巨大的，且不说煤尘爆
