可吸入粉尘控制的长壁开采风流CFD模拟.pdfVIP

Simulationof AirflowPatternsfor DustControl 可吸入粉尘控制的长壁开采风流CFD模拟CFD Longwall Respirable 可吸入粉尘控制的长壁开采风流CFD模拟 Balusu Ren，Rao TingXiang (澳大利亚联邦科学与工业研究院勘探和采矿部) 摘要对于煤矿工作者来说，长壁工作面的粉尘管理是一项富有挑战性的课题，特别是对 于新一代的长壁工作面。为了调查长壁工作面的气流特点和可呼吸性粉尘在其间的散播，我们设 计了三种空间CFD模型来表示薄、中、厚三种长壁工作面，在30m3／s至80m’／s的通风口风流 范围内进行模拟。这些模型由整个采煤工作面的一部分和区段运输平巷组成，还包括长壁开采的 主要组成部分，比如支架、采煤机、防溢板、转载机(BSL)／破碎机和输送机。此外，还配有洗 尘器、采煤机清洁器、文氏管喷水器以及风帘，并有可选择不同模式的开关，以测试各种粉尘控 制选择的效果。 基本模式下的CFD结果显示巨大的风流向采煤机逆风处附近的走道转移，并以变化的速度 扫过采煤机附近的采煤工作面。在这些研究中，将模拟可呼吸性粉尘的流动形式作为一个单相流 模型。粉尘微粒弥散到各个位置，大部分来自采煤工作面散列的区域，与截割滚筒有一定的距 离。在连续的两相流(风流)中，粉尘粒通过随机性轨道模型弥散开。结果显示，长壁工作面中 可呼吸性粉尘的弥散和流动主要取决于相邻区域的粉尘排放量和气流组织形式。 基本CFD模型的研究结果以澳大利亚煤矿获得的现场数据为参照来进行校准和验证。模型的 风流速度和组织形式与长壁工作面操作中所调查的流通空气速度测量一致。因此，经过验证的模型 可以应用到广泛的参数研究中去，研究长壁工作面中各种对粉尘流动形式以及除尘控制的效果。 关键词可吸入粉尘；CFD模拟；粉尘弥散；模型验证 在南非和澳大利亚，CFD代码已在一些领域 得到了成功的应用，如掘进机和长壁工作面中采煤 Heerden 由于长壁开采操作的特点，一个长壁工作面中 机周围气流形式的模拟(SullivanVan et 可吸人粉尘的运动是一个复杂的过程。气载粉尘的 1993，Basulua1．1993)。掘进机研究成果用于检 排放、弥散和流动主要受到流通空气的传播速度和 测除尘器和通风系统的效能和测定喷气式风机附加 运动方式的影响。为了了解复杂长壁开采煤矿环境 物是否能够减少这种系统的副作用。CFD模型还 中的粉尘运动情况并评估各种粉尘控制技术的效 对研究设计除尘器不同人口的可行性并为入口选择 力，数字模型成为实验室实验和实地研究的必要补 最佳位置有帮助。 充。早期的数字模型研究只关注以从长壁开采现场 最近对长壁开采和掘进路线中粉尘问题CFD 收集数据为基础的实验式和统计模型的发展。近来 模拟的工作显示这项技术有利于传统数字模型对一 的一些研究以开始关注风流和粉尘的潜在机制，但 个三维空间中风流和粉尘运动情况的进一步理解 et 多数模型是一维或两维的(2D)，并不能用于理解(BalusuaL，2005)。CFD技术还为粉尘控制创 气流场的三维运动方式，也不能评定粉尘控制技术 新理论的初步概念测试提供了一个有力的工具。 的效力。