支架放煤涌出H2S防治技术及应用

0 引 言

在矿井的开采中,往往会伴随着H2S气体的产生,当其浓度达到50×10-6时,会使接触人员产生咳嗽或眼睛红肿疼痛等症状;浓度继续增加可能会危胁生命。从物化性质分析,H2S较为活泼,会很快腐蚀金属及其他材质仪器,浓度达到0.043～0.460时,会有爆炸隐患[1-5]。H2S浓度较高是煤矿开采中常见问题,至今,我国新疆等多个地区的近百矿井有过H2S气体异常的记录。国内外学者、专家从成因、H2S形成机理以及防治措施等方面进行了研究,形成了较为系统的治理措施[6-10]。本文以乌东煤矿为研究背景进行了综采工作面的H2S灾害治理技术研究和工艺参数优化。在乌东煤矿的开采过程中,H2S气体异常涌出,高于相关规程规定(6.6×10-6)近700倍,矿井H2S必须引起重视。由于放顶煤技术工艺的特性,在放煤时会有大量H2S气体涌出,工作面H2S也主要是这一部分,因此有必要对支架放煤时H2S气体的涌出规律监测、分析,并结合喷洒液吸收H2S气体试验研究,提出防治措施优化参数,进行H2S治理,为相似矿井综采工作面的H2S气体防治提供借鉴和参考。

某电厂2×300MW供热机组使用风氧化煤、煤矸石、煤泥等混合煤作为燃料，锅炉底渣参数具体如表2。机组满负荷运行时，800℃～900℃的底渣排放量为49.2t/h，可知底渣热损失是锅炉热损失中很重要的一部分。由于输渣皮带的承受温度的限制，冷渣器排渣温度低于100℃～150℃[13]。本项目将锅炉排渣余热用来加热供热回水，减少汽轮机抽汽，提高机组的发电量。

1 支架放煤扰动H2S扩散分布规律

在北区的+575水平45号煤层西翼综采工作面设置了气体测点。由于该工作面煤层较厚,故沿放煤支架下风流方向及后部放煤空间至支架人行道方向布点,并采用CD4型H2S便携仪进行监测。

1.1 支架放煤下风流沿程方向H2S扩散分布规律

在生产中放煤时,由于放煤机的上下运动和后部溜槽运煤的扰动,会有H2S涌出,且随着其后部气体的流动而流动。

分别在不同位置设置了5个测点进行气体监测(1.5、3.0、4.5、6.0、7.5 m)。 采用 10-6 为计数单位,监测结果如图1所示。可以看出：由于放煤涌出的H2S体积分数具有随距离增加而减小的趋势;且在4.5 m后,H2S减小趋势变弱,这可能是由于受到了后溜槽运煤扰动涌出的H2S二次叠加的影响。

  

图1 H2S在下风流向分布Fig.1 Return airflow distribution of hydrogen sulfide

1.2 支架后溜槽至人行道方向H2S扩散分布规律

分别在支架后溜槽、后溜槽与支架人行道中部、支架人行道靠近后立柱等处布点进行观测,结果如图2所示。可以看出,在后部煤体阻挡作用下,放煤时涌出的H2S会向人行道方向流动,并且随距离的增加有逐渐减小的趋势。

2 喷洒吸收液治理H2S的影响因素

2)经实验室试验和现场实践得出喷洒吸收液治理H2S的最佳工艺参数为：喷雾压力8 MPa,吸收液浓度0.9%,喷向滚筒的水雾流量70 L/min左右,放煤口和下风流跟踪H2S拦截喷洒吸收液装置适合开启3组。该条件下测得下风流6 m处后溜槽H2S浓度降至186×10-6,吸收效率86.1%。

  

图2 H2S沿人行道方向变化Fig.2 Hydrogen sulfide changes along the sidewalk

2.1 喷洒吸收液治理煤矿H2S实验室系统建立

参考文献(References)：

  

图3 喷洒吸收液治理H2S实验室试验系统Fig.3 Laboratory test system of spray absorption liquid to control hydrogen sulfide

2.2 风速的影响

[1]魏俊杰,邓奇根,刘明举.煤矿H2S的危害与防治[J].煤炭技术,2014,33(10)：269-272.WEI Junjie,DENG Qigen,LIU Mingju.Hazards of hydrogen sulfide and control measures in coal mines[J].Coal Technology,2014,33(10)：269-272.

  

图4 吸收效率随风速变化Fig.4 Absorption efficiency varies with wind speed

2.3 喷洒液量的影响

风速为2 m/s,H2S体积分数100×10-6,吸收液流量设置在18～54 L/min的4个等差档次,浓度分别设置了 0.1%、0.2%、0.5%和 1%,将喷头压力设置在8 MPa,试验结果如图5所示。可以看出,吸收液浓度不变的情况下,单纯增加喷雾流量,H2S气体的吸收效率变大,但当到达临界值时增加量逐渐减小,并趋于稳定。即在一定范围内,吸收效率和流量增加量呈正比关系。化学喷洒吸收液体的浓度为0.2%,液体的流量从27 L/min增加到最大值时,气体的吸收效率增加了近2%。试验中,化学喷洒吸收液的流量不变,而将低浓度的吸收液换成高浓度的吸收液,发现吸收效果与浓度在一定的范围内呈正相关关系。如液体流量为27 L/min,将吸收液的浓度从0.1%增至0.5%后,气体的吸收效果增加了近15%。因此,当单纯增加化学喷洒吸收液体吸收效果不显著的情况下,适当提高液体中化学成分的浓度,可对吸收效率产生积极的影响。

本质上，企业实现节能管理目标，可以提升企业的市场竞争力，有效地降低企业的生产经营成本，还可以快速实现节能降耗目标。而将能源计量管理模式应用到实际管理工作中，是实现节能管理目标的有效途径。目前，要保证能源计量工作充分发挥作用，企业管理者应做好带头工作，严格依照能源计量工作标准进行具体的能源消费控制工作，并在此基础上强化评价考核力度，落实责任追究制度，进而保证企业获得可持续发展[2]。

  

图5 吸收效率随流量变化Fig.5 Absorption efficiency varies with flow rate

2.4 涌出浓度的影响

试验风速1 m/s,化学喷洒吸收液浓度0.2%,液体流量18、27和54 L/min,液体压力为8 MPa,气体浓度50×10-6～200×10-6。试验结果如图6所示。

绍兴文理学院生命科学学院每年约有3%～4%左右的毕业生由于种种原因不能顺利毕业或获得学士学位，但是其中绝大多数是因为学业方面的问题，如未修满学分，未通过英语四、六级考试，未通过省计算机二级VB等级考试，未获得创新学分，等等.这可能影响到毕业生的就业和发展前途，个别毕业生会表现出沮丧或怨愤情绪，随时可能引发学生的心理危机.这时教务管理人员工作的关键，就是要指导学生顺利完成学业，帮助学业上有困难的同学，提醒掉以轻心只在乎考研和就业的同学不要忽略最基本的学业.

  

图6 吸收效率随涌出浓度变化Fig.6 Absorption efficiency varies with effluent concentration

由图6看出,当其他条件不变时,气体的吸收效率与其涌出量呈负相关关系。液体流量为18 L/min时,气体的涌出量从初始的最小值增加到最大值200×10-6时,其吸收效率为90.4%,与初始相比降低了6%;涌出浓度降低一半,液体流量从最小值增加到最大值时,气体吸收效率增加3.6%。因此,如果气体涌出量突然增加致使吸收效果减弱时,可通过增大流量来提高吸收效率。

3 喷洒吸收液治理支架放煤涌出H2S工艺

采用特制的喷洒化学液进行中和,在正对放煤口处布置化学液体喷洒装置(图7)。考虑到放煤口处采用设施可能会有气体溢出,在支架尾梁的下方布置拦截装置(图8)。

[2]张可亮等.2017年新三板市场年度回顾和点评[EB/OL].新华社中国金融信息网，http：//stock.xinhua08.com/a/2018 0116/1745192.shtml

  

图7 正对放煤口喷洒吸收液装置示意Fig.7 Schematic of coal caving department spray absorbent device

3.1 喷雾装置设计及布置

考虑到+575试验综采工作面支架放煤气体的浓度、工作面的风量等因素,通过计算得出完全吸收放煤口H2S所需喷雾装置流量约60 L/min。根据乌东矿+575试验工作面支架放煤空间并考虑到所喷吸收液有效覆盖放煤涌出H2S的空间范围,放煤口正对喷雾装置安装在支架尾梁2个千斤顶下方正对放煤口方向;喷雾装置主体为外径φ27 mm、壁厚5 mm的无缝钢管,长度1 m,喷雾装置上安装10个PZ型喷嘴,喷嘴内芯选型为φ2.5 mm。

(2)平均压溃载荷Pm(Mean crush force)，定义为总吸能E与压溃位移δ的比值，见式(2)：

  

图8 放煤口扩散H2S拦截喷雾示意Fig.8 Caving department diffusion hydrogen sulfide interception spray diagram

支架下风流拦截喷雾装置安装在支架尾梁下方靠近下风流侧,与风流方向成70°夹角;喷雾装置主体为外径 φ27 mm、壁厚5 mm的无缝钢管,长度1.2 m,喷雾装置上安装 7个 PZ型喷嘴,内芯φ2.5 mm。

3.2 喷雾流量的影响

现场试验时,通过更换喷嘴内芯孔径以及阀门调节,得出不同喷雾流量,流量通过喷雾系统中的SGS型双功能水表测得,喷雾压力取8 MPa,化学吸收液浓度为0.9%,治理效果与流量关系如图9所示。可以看出：①当将喷嘴处的液体压力笃固定时,H2S的治理效率与喷嘴处的液体流量呈正相关关系。设置喷嘴处液体流量50 L/min不变,通过在特定点处安装设置的气体监测仪对H2S的浓度进行监测,测得回风中,距离工作面1.5 m处的H2S浓度均值仅为573.4×10-6,与喷液相比,未喷液前减小了 751.8×10-6,降低效率为 56.7%;当喷雾流量为70 L/min时,测得放煤口下风流1.5 m处的后溜槽上方H2S浓度均值为432.4×10-6,相比未喷液前减小了856.2×10-6,降低效率为 66.4%;当喷雾流量为100 L/min时,测得放煤口下风流1.5 m的后溜槽上方H2S浓度均值为397.4×10-6,相比未喷液前减小了827.2×10-6,降低效率为67.5%。②当将流量增大到临界值时,流量增大的治理效果不明显。流量为70 L/min,气体的吸收效率为66.4%;增大化学喷洒吸收液体流量至100 L/min,效果增加仅为67.5%。因此,适合急倾斜厚煤层综采工作面喷洒吸收液治理支架放煤涌出H2S的喷雾流量约70 L/min。

  

图9 喷洒吸收液不同流量条件下H2S治理效果测试Fig.9 Hydrogen sulfide treatment effect test of spray absorption liquid under different flow conditions

3.3 喷洒吸收液浓度的影响

喷洒吸收液压力为8 MPa,喷洒吸收液流量约70 L/min,喷洒吸收液浓度分别取 0.9%、1.1%及1.3%,吸附液浓度与治理效果关系如图10所示。可知,①喷洒吸收液为0.9%时,测得放煤口下风流1.5 m 处的后溜槽上方 H2S均值为 432.4×10-6,相比未喷液前减小了 856.2×10-6,降低效率为66.4%;喷洒吸收液增加到1.1%时,测得放煤口下风流1.5 m处的后溜槽上方 H2S均值为404.2×10-6,比未喷液前减小了821.2×10-6,H2S降低效率为67%;喷洒吸收液增至1.3%时,测得放煤口下风流1.5 m的后溜槽上方 H2S均值为395.2×10-6,比未喷液前减小了 868.4×10-6,H2S降低效率为68.7%。②在喷雾压力及喷雾流量一定条件下,化学喷洒吸收液体浓度达到临界值0.9%时,再增加浓度并没有对吸收效率有较大影响。液体浓度增至1.1%和 1.3% 时,效率仅增加 0.6% 和 2.3%。 因此,适合该矿综采工作面的喷洒吸收液治理支架放煤涌出H2S的吸收液配比浓度约0.9%。

  

图10 喷洒不同吸收液浓度条件下H2S治理效果测试Fig.10 Sulfate reduction test with different concentration of absorbing liquid

3.4 支架下风流喷雾拦截组数的影响

为降低H2S扩散浓度,在支架尾梁下方安装喷洒吸收液装置,利用其喷洒吸收液水雾对下风流中的H2S进行拦截捕捉并净化吸收。现场试验时,喷雾压力8 MPa,喷洒吸收液浓度0.9%。由支架下风流不同拦截喷雾组数时H2S治理效果测试如图11所示。可以看出：① 一定范围内,H2S气体的吸收效率与喷雾装置的开启组数呈正相关关系。在开启1组装置时,下风侧6 m处监测H2S浓度为747.6×10-6;再开启1组装置时,浓度减弱到608.4×10-6,降低效果分别超过了40%和50.5%;继续开启1组喷洒装置时,此处测得浓度已低至451.2×10-6,与之前未采取措施时相比,H2S吸收效率高达65.5%,与之前分别开启1组和2组喷洒装置相比较,H2S的吸收效率分别提升22.1%和12%。②通过工程实践看出,开启正对着放煤口的喷洒装置时,向外扩散的H2S浓度明显降低;再将风流沿程方向的喷洒装置打开,可以增加H2S的吸收效率。打开工作面中设置的全部装置,测得在下风侧6 m的后溜槽处,H2S的平均值有了较为明显的降低(186×10-6),与采取喷洒措施之前比较,降低1 154×10-6,H2S的吸收效率高达86.1%。

  

图11 支架下风流不同拦截喷雾组数时H2S治理效果测试Fig.11 Hydrogen sulfide treatment effect test with different back pack air flow interception spray group

4 结 论

1)采用现场实测分析方法,得出支架放煤涌出规律：H2S浓度与距支架放煤口距离呈负相关关系,一定范围内,距放煤口越远,气体浓度越低。由于受H2S二次叠加影响,在距支架放煤口4.5 m后,H2S扩散过程中减小量较小;由于受到支架后部风流流场和后部溜槽煤体的遮挡,支架放煤涌出的H2S部分向支架人行道方向扩散,且在后部溜槽至人行道方向上呈现逐步减小的扩散分布规律。

喷洒液体通过化学反应进行H2S气体吸收是现在业内公认的有效治理技术之一。但是因为没有进行针对性的研究,致使吸收效率只能达到60%。通过改变治理技术条件进行模拟,以深入了解各影响因素的作用,提高治理效果。目前使用的吸收液的主要化学添加成分为CaCO3,但中和反应后形成的尾液不稳定,有H2S挥发出来,因此,在溶液中加入代号为WT的高效氧化剂,直接将溶液中吸收的硫元素变为单质硫。

132例MCN患者中MCN-nIC 115例(87.1%)，其中MCN伴低-中度异型增生113例(85.6%)，MCN伴高度异型增生2例(1.5%)；MCN-IC 17例(12.9%)。MCN-nIC与MCN-IC的比例为6.8∶1。

模拟试验系统如图3所示。根据实际情况将风速设置为 0.5 ～ 3.0 m/s、H2S 浓度为 50×10-6～200×10-6。改变微压计、风机及变频器等设施,得到模拟试验所需外部条件;通过喷吸收液净化H2S模拟装置、H2S发送系统控制喷洒液浓度;通过调节喷吸收液装置、吸收液供应泵站控制液体喷洒量,尾液、尾气处理装置可避免环境污染。

[2]彭本信,郦宗元,张建华,等.乌达矿区H2S综合防治技术[J].煤炭科学技术,1992,20(9)：23-27.

参数设置：吸收液浓度 0.2%,流量 18、27、54 L/min,压力 8 MPa;风速0.5、1.0、2.0、3.0 m/s。 试验结果如图4所示。可以看出,当条件固定时,吸收效率和风速成反比。当流量为27 L/min时,风速由初始值增至最高值,吸收效率从峰值的97.1%减小到83.3%。原因是：流量一定,随风速增大,液体流动加快,液体中的化学分子没有完全接触空气中的H2S,导致吸收效果下降。风速不变时单纯增大液体的流量,吸收效率有变大的趋势。如风速为2 m/s时,将流量从初始值逐渐增大到最终值的过程中,气体的吸收效率增加了8.7%。因此,风速和气体吸收效率成反比,但在风速不变的情况下,适当增大吸收液流量,对H2S气体的吸收有积极影响。

近年来，校园欺凌事件层出不穷，严重损害了中小学生的身心健康，也造成了恶劣的社会影响。农村地区乡镇初中是校园欺凌事件的高发地。农村初中生群体多为留守青少年，家庭教育缺失、农村地区社会环境杂乱、学校及教师管理方法落后等因素都极易导致校园欺凌事件的发生。本文对江苏省S县的五所乡镇初中的学生进行调查，分析当前校园欺凌的现状，并提出相应的对策，以期进一步推动校园欺凌治理工作。

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珠海毗邻港澳，素有“百岛之市”之称，特殊的地理位置，催生了水上客运的繁荣发展，年均旅客水上出行达1100万人次，而客船运营、海事安全监管也积累了丰富的经验。交流期间，珠海海事局的执法人员向学员们介绍珠海独具特色的高速客船监督管理经验，安排学员们先后到达珠海高速客轮有限公司、珠海太阳鸟游艇制造有限公司、江龙船艇科技股份有限公司，着重了解我国在高速客船营运安全、客船建造标准和检验方面的内容。

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