煤矿井下作业时将产生大量粉尘,其中包含的呼吸性粉尘具有粒径微小、分散度较高且极易吸附的特征,并且会随呼吸进入肺部,长期在此高浓度的环境下呼吸将对肺部产生不可逆的伤害。喷雾降尘技术在降尘方面应用广泛,其中最常见的为高压喷雾技术,该技术形成的水雾对于大颗粒粉尘具有较好的沉降效果,但对粒径微小的呼吸性粉尘捕集效率不佳。研究发现气液两相流喷雾技术所形成的水雾,其粒径能接近呼吸性粉尘粒径,并对呼吸性粉尘具有高效的沉降作用,是新型的高效雾化降尘技术,但有关该技术的雾化机理、影响因素研究等方面仍有欠缺,本文重点针对对喷雾粒径、喷嘴布局等因素对呼吸性粉尘除尘效率影响进行了深入的实验研究。首先详细介绍高压喷雾实验平台的搭建,包括平台整体结构、喷雾单元的布局、仪器设备的选择等方面。实验平台是在目前国内最大除尘通道中搭建,横截面达到4m²,使得实验环境更接近真实巷道,搭建该平台的目的是对比高压喷雾降尘技术与气液两相流喷雾降尘技术的优劣性。在喷雾系统中另一个重要的一个环节就是喷嘴,作为喷雾形成的主体,它的喷雾效果将直接影响到实验结果。对实验所用喷嘴进行Fluent流体模拟仿真,通过观察腔体内气水体积比、流速等影响喷雾粒径的因素,分析喷雾雾化过程并以此作为喷嘴工艺参数优化的标准。随后对喷嘴进行粒径测量标定,发现当气压0.25MPa时粒径最小且均匀度好,喷雾粒径D₅₀平均值为20μm,当气压小于0.25MPa时粒径在32～96μm范围变化,但气压越小越不均匀。确定喷雾粒径后进行降尘率影响因素的研究。首先根据之前的标定数据,测试不同喷雾粒径时的除尘率,其中大颗粒水雾由高压喷雾系统提供,结果显示水雾颗粒越小除尘率越高,最高可达72.52%,水雾粒径为25μm;然后研究喷雾单元支架之间间距对除尘率的影响,主要是为了解决喷雾间相互碰撞消耗的问题,结果为当支架间距大于2m后水雾之间的碰撞几乎消除;最后研究在每个喷雾单元上喷嘴的数量和位置与除尘率的关系,结果显示每排支架安装4个喷嘴效果最佳,位置在支架顶端或者支架两侧对除尘率影响不大。为验证前文关于喷雾粒径与除尘率关系的基础实验,在神东集团哈拉沟煤矿实地进行高压喷雾降尘与气液两相流喷雾降尘对比的工程实验,根据现场设计出特定的实验方案,实验结果显示各测试点的除尘率在开启气液两相流喷雾系统时相对于原有高压喷雾系统提高26.4%～58.1%不等,工程实验结果与实验室内模拟实验结果相符。