喷嘴是喷雾降尘系统中的关键元器件,其雾化能力直接影响到实际的降尘效果。本文以矿用旋芯式压力喷嘴为例,开展了喷嘴结构—雾化机理—雾场参数—降尘效果体系研究。在喷嘴内流场数值模拟上,利用Fluent软件模拟2 MPa压力下喷嘴内流场的产生和发展规律,总结影响喷雾内部流动特性的喷嘴结构参数。以出口截面的旋流和速度特征为切入点,研究结构参数对喷嘴内部流动特性、出口雾化角以及喷嘴内部阻力的影响。模拟结果表明,出口直径(D2)、旋芯角度(α2)、旋芯位置(l)和过水面积(A)是影响喷嘴雾化效果的主要结构因素。在喷嘴外雾场试验上,基于PDPA喷雾测试试验台设计了喷雾粒度—速度测定实验,获得喷嘴外雾场的微观粒度—速度联合分布特性,依照雾滴的动力学特征将喷嘴雾场划分为五个区域:混合区、扩张区、稳定区、衰减区和稀薄区。给出了每个区域的特点:混合区的小粒径雾滴易获得更大的轴向速度;扩张区的雾滴速度明显降低,大粒径雾滴不断分裂;稳定区的大粒径雾滴速度大,雾滴的破碎与碰撞共同作用使雾场的粒度与速度分布趋于一种相对稳定状态;衰减区的雾滴速度非常小,仍有部分大粒径雾滴在空气扰动下继续破碎。稀薄区是喷雾的最外围,与空气的速度差基本为0。压力增大,扩张区缩短的同时稳定区增加,入口/出口直径比增大,扩张区和稳定区提前。利用室内降尘试验初步探索了不同粒度煤尘沉降效率与雾场特性之间的关系,根据实验结果,进一步划分了雾场的降尘区间,即扩张区、稳定区和衰减区为喷雾的有效降尘区。稳定区为喷雾的最佳降尘区,呼吸性粉尘的最佳降尘区间在稳定区中后段。根据南屯煤矿93 下06综采工作面粉尘的主要来源及特性优化了采煤机外喷雾和架间喷雾用喷嘴,依据喷嘴雾场测试结果匹配喷嘴工作的压力参数,并结合现场应用检验改进后的喷雾降尘系统的降尘效果。现场实测表明,本文优化的喷雾降尘系统具有较好的除尘效果。