粉塵是誘發(fā)職業(yè)性塵肺病的主要元兇，近年我國(guó)年均新增報(bào)告塵肺病1.15萬例，在各類職業(yè)病中占比約八成。塵肺病危害最為突出的礦山行業(yè)，每年的致死人數(shù)已超過生產(chǎn)安全事故的死亡人數(shù)。粉塵控制不當(dāng)還易誘發(fā)爆炸，其單次事故的破壞威力和致災(zāi)范圍甚于瓦斯等燃爆性氣體，極大威脅人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。

^{鑒于粉塵防治的嚴(yán)峻形勢(shì)，國(guó)家制定了《塵肺病防治攻堅(jiān)行動(dòng)方案》《健康中國(guó)行動(dòng)（2019—2030年）》發(fā)展戰(zhàn)略（其第九條為“職業(yè)健康保護(hù)行動(dòng)”）。國(guó)家應(yīng)急管理部出臺(tái)《工貿(mào)企業(yè)粉塵防爆安全規(guī)定》，進(jìn)一步規(guī)范了粉塵防爆安全工作；國(guó)家衛(wèi)生健康委員會(huì)等17個(gè)部門聯(lián)合發(fā)布《國(guó)家職業(yè)病防治規(guī)劃（2021—2025年）》，要求“大力推進(jìn)塵肺病防治攻堅(jiān)行動(dòng)，源頭治理力度進(jìn)一步加大”。}

^{在粉塵防治領(lǐng)域，廣泛應(yīng)用的纖維類過濾除塵技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)粉塵的有效控制，這種傳統(tǒng)方法的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于工藝簡(jiǎn)單、對(duì)粉塵適應(yīng)性強(qiáng)。但對(duì)于地下開采、隧道掘進(jìn)等空間受限、設(shè)備集中、持續(xù)移動(dòng)的作業(yè)場(chǎng)所，除塵系統(tǒng)致力于小型化設(shè)計(jì)、過濾風(fēng)速追求上限運(yùn)行，且過濾除塵的氣流還兼具稀釋作業(yè)區(qū)有毒有害氣體等通風(fēng)作用。濾阻大、清灰難、搬遷繁重、濾芯易堵塞的問題嚴(yán)重制約著高產(chǎn)塵、大通風(fēng)量作業(yè)場(chǎng)所（乃至普通作業(yè)區(qū)域）過濾除塵系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運(yùn)行。因此，提升過濾除塵的高效低阻性能、實(shí)現(xiàn)除塵系統(tǒng)的長(zhǎng)效穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的科學(xué)與應(yīng)用研究?jī)r(jià)值，服務(wù)于國(guó)家職業(yè)病防治規(guī)劃和“面向人民生命健康”等國(guó)家戰(zhàn)略。}

^{在國(guó)家自然科學(xué)基金、江西省杰出青年自然科學(xué)基金、江西省主要學(xué)科學(xué)術(shù)和技術(shù)帶頭人培養(yǎng)計(jì)劃青年人才項(xiàng)目、國(guó)家衛(wèi)生健康委粉塵危害工程防護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金等項(xiàng)目的支持下，南昌大學(xué)李建龍副教授團(tuán)隊(duì)圍繞健康中國(guó)行動(dòng)，聚焦于高產(chǎn)塵、大通風(fēng)量作業(yè)場(chǎng)所的粉塵防控問題，構(gòu)建了密集褶皺式結(jié)構(gòu)除塵濾芯流場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算模型和方法，提出了錯(cuò)流—端流耦合過濾除塵新技術(shù)，研發(fā)了協(xié)同式脈沖對(duì)撞噴吹清灰除塵濾芯高效再生技術(shù)，助力過濾除塵裝備的長(zhǎng)效穩(wěn)定運(yùn)行。}

本項(xiàng)研究主要成果包括：

（1）針對(duì)巷/隧道環(huán)境潮濕粉塵黏結(jié)“糊袋”，尤其是濾料褶間易堵塞的難題，發(fā)明了過濾面為深褶和淺褶相間的梯形密集褶式結(jié)構(gòu)濾芯，構(gòu)建了基于噴吹壓力調(diào)和平均加權(quán)的綜合性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，充分體現(xiàn)了黏結(jié)堵塞導(dǎo)致的清灰盲區(qū)對(duì)過濾性能的影響。

（2）針對(duì)傳統(tǒng)（端流）過濾除塵系統(tǒng)濾阻上升快、清灰頻繁導(dǎo)致濾塵效果不穩(wěn)定、除塵率惡化等問題，將錯(cuò)流過濾與端流過濾“類并聯(lián)”式有機(jī)結(jié)合，研發(fā)了錯(cuò)流-端流耦合過濾除塵新技術(shù)。利用錯(cuò)濾單元以較小且穩(wěn)定的濾阻分流提前潔凈氣體，僅讓濃縮的含塵氣體進(jìn)入端濾單元，極大降低整體過濾阻力；且錯(cuò)濾促進(jìn)塵粒團(tuán)聚增強(qiáng)微細(xì)粉塵去除，實(shí)現(xiàn)端濾塵餅結(jié)構(gòu)疏松化和清灰難度的降低。

（3）針對(duì)褶皺式除塵濾芯清灰不良的普遍問題，提出了新型協(xié)同式對(duì)撞脈沖噴吹方法，在筒型濾芯底部新增輔助噴嘴，通過主、輔噴吹按預(yù)定的出口壓力比例和時(shí)間差協(xié)同式啟閉，實(shí)現(xiàn)兩股氣流碰撞位置及運(yùn)移的控制，利用碰撞形成的集中靜壓依次對(duì)筒型濾芯各區(qū)域?qū)嵤爸饌€(gè)擊破”式清灰。協(xié)同式對(duì)撞脈噴突破了除塵濾芯傳統(tǒng)單向點(diǎn)源式噴吹的局限性，顯著提升了脈沖噴吹作用的均勻性和整體清灰性能。

研發(fā)了分段對(duì)噴和成組對(duì)噴兩種模式改進(jìn)對(duì)撞式脈沖噴吹清灰工藝，揭示了分段對(duì)噴既提升對(duì)撞噴吹的整體強(qiáng)度也提升噴吹效率、成組對(duì)噴顯著提升噴吹效率但犧牲了部分噴吹強(qiáng)度的規(guī)律，獲得了分段對(duì)噴和成組對(duì)噴模式的最佳控制方案。

（4）針對(duì)巷/隧道用長(zhǎng)箱體形除塵器逐排間歇清灰存在二次揚(yáng)塵、濾芯間清灰不均勻制約過濾效率的難題，揭示了正序、逆序和跳序等清灰策略對(duì)剝離粉塵運(yùn)移的影響，提出了正序跳序組合式逐排間歇清灰策略，提高了清灰率150%以上。

（5）針對(duì)剝離粉塵回吸制約濾芯在線清灰效率的難題，首創(chuàng)了拖尾式間歇脈沖噴吹的方法，揭示了間歇尾噴適時(shí)限制過濾氣流的恢復(fù)、為剝離塵餅下落爭(zhēng)取更充足時(shí)間的作用機(jī)制，獲得了間歇尾噴脈沖次數(shù)、脈沖間隔等關(guān)鍵參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了在線脈噴清灰條件下抑制剝離粉塵回吸的突破。

基于上述創(chuàng)新成果，參與研發(fā)的“巷道干式濾筒過濾除塵技術(shù)”入選國(guó)家衛(wèi)生健康委員會(huì)《粉塵危害工程防護(hù)先進(jìn)適宜技術(shù)指南（2022年）》，“礦用干式過濾除塵系統(tǒng)”入選原國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局《煤礦安全生產(chǎn)先進(jìn)適用技術(shù)裝備（2018年）》；獲江蘇省科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)（2021年）。

成果來源

李建龍，陳源正，林子捷，吳泉泉，吳代赦. 除塵濾筒脈噴清灰技術(shù)研究進(jìn)展與展望[J].金屬礦山，2022（11）：23-35.

作者簡(jiǎn)介

驗(yàn)室主任。《金屬礦山》青年專家學(xué)術(shù)委員，《地質(zhì)與勘探》、《成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）》青年編委，成都理工大學(xué)首屆優(yōu)秀研究生導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)成員，“自然資源部西藏主要成礦帶大型-特大型礦床勘查評(píng)價(jià)和研究科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”和“自然資源部高層次科技創(chuàng)新人才工程科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”骨干成員，主要從事青藏高原及周緣銅多金屬礦床的研究與找礦勘查工作，先后參與多個(gè)大型-超大型礦床的勘查評(píng)價(jià)，主持國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃專題、四川省自然科學(xué)基金及各類橫向項(xiàng)目10余項(xiàng)，發(fā)表文章70余篇，主編專著2部，參編教材2部

李建龍

南昌大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院副教授、博士、碩士研究生導(dǎo)師，美國(guó)弗吉尼亞聯(lián)邦大學(xué)訪問學(xué)者、中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)研究院訪問學(xué)者，入選省級(jí)青年人才，主要從事工業(yè)粉塵控制技術(shù)及裝備研究。主持國(guó)家自然科學(xué)基金2項(xiàng)以及江西省杰出青年基金、江西省主要學(xué)科學(xué)術(shù)和技術(shù)帶頭人培養(yǎng)計(jì)劃青年項(xiàng)目、中國(guó)博士后科學(xué)基金、省自然科學(xué)基金、國(guó)家衛(wèi)生健康委粉塵危害工程防護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題等10余項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文50余篇（一作/通信的TOP期刊論文9篇），授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利40余項(xiàng)、授權(quán)美國(guó)專利3項(xiàng)，登記計(jì)算機(jī)軟著7項(xiàng)，主參編教材2部、出版專著2部。獲江蘇省科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)、中國(guó)職業(yè)安全健康協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)、江西省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)等省部級(jí)獎(jiǎng)7項(xiàng)，國(guó)家級(jí)教學(xué)創(chuàng)新大賽三等獎(jiǎng)1項(xiàng)、校級(jí)教學(xué)成果獎(jiǎng)3項(xiàng)，獲南昌大學(xué)“十大教學(xué)標(biāo)兵”提名獎(jiǎng)，指導(dǎo)學(xué)生參加學(xué)科競(jìng)賽獲國(guó)家級(jí)獎(jiǎng)20余項(xiàng)。兼任《金屬礦山》《南昌大學(xué)學(xué)報(bào)（工科版）》《中國(guó)粉體技術(shù)》等期刊（青年）編委，《Atmosphere》期刊客座編委。

主要學(xué)術(shù)成果如下：

（1）建立了濾料捕集粉塵分布不均勻條件下的過濾通用計(jì)算模型，定義了濾筒表面塵餅分布均勻度，揭示了三角形褶結(jié)構(gòu)濾筒在過濾后期阻力上升加快的規(guī)律，突破了過濾阻力隨質(zhì)量清灰率單調(diào)降低的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)；修正了適用于濾料或除塵系統(tǒng)內(nèi)部存在泄漏時(shí)的過濾性能計(jì)算模型，揭示了濾料品質(zhì)因子、過濾風(fēng)量、濾阻、除塵率與泄漏率之間的變化規(guī)律，指出泄漏存在條件下過高濾料精度會(huì)導(dǎo)致過濾性能惡化的實(shí)際問題。相關(guān)研究成果發(fā)表在《安全與環(huán)境學(xué)報(bào)》《Separation and Purification Technology》《Process Safety and Environmental Protection》《Atmosphere》等期刊。

（2）提出了除塵濾芯新型協(xié)同式對(duì)撞脈沖噴吹方法，實(shí)現(xiàn)主輔噴吹氣流碰撞形成的集中靜壓依次對(duì)筒型濾芯各區(qū)域?qū)嵤爸饌€(gè)擊破”式清灰，研發(fā)了分段對(duì)噴和成組對(duì)噴改進(jìn)對(duì)撞式脈沖噴吹的模式，突破了除塵濾芯傳統(tǒng)單向點(diǎn)源式噴吹的局限性，顯著提升了脈沖噴吹作用的均勻性和整體清灰性能，有效抑制了褶皺式除塵濾芯清灰不良的普遍問題。相關(guān)研究成果發(fā)表于《Powder Technology》《Separation and Purification Technology》《Aerosol and Air Quality Research》等期刊，授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利（ZL202010896433.5、ZL202110348254.2）2項(xiàng)；相關(guān)論文獲臺(tái)灣氣膠協(xié)會(huì)2024年度最佳學(xué)術(shù)論文獎(jiǎng)。

（3）探索了面向大風(fēng)量作業(yè)場(chǎng)所的新型錯(cuò)濾–端濾耦合除塵技術(shù)，揭示了錯(cuò)流過濾粉塵層顆粒蠕移、濺移、躍移和懸移等現(xiàn)象，明晰了錯(cuò)濾促進(jìn)了塵粒團(tuán)聚變大有利于微細(xì)塵粒的去除的作用機(jī)制，得到了錯(cuò)流比對(duì)耦合除塵系統(tǒng)過濾壓降、過濾性能的影響規(guī)律；揭示了長(zhǎng)箱體形除塵器正序、逆序和跳序等逐排間歇清灰策略對(duì)剝離粉塵運(yùn)移的影響，提出了正序跳序組合式逐排間歇清灰策略，顯著提升了除塵濾筒有效清灰率。代表性研究成果發(fā)表在《環(huán)境工程學(xué)報(bào)》《Powder Technology》《Particulate Science and Technology》，授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利ZL202011528085.2、ZL202111346445.1、ZL202210043770.9。

《金屬礦山》簡(jiǎn)介

《金屬礦山》由中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究總院股份有限公司和中國(guó)金屬學(xué)會(huì)主辦，主編為中國(guó)工程院王運(yùn)敏院士，現(xiàn)為北大中文核心期刊、中國(guó)科技論文統(tǒng)計(jì)源期刊（中國(guó)科技核心期刊）、中國(guó)精品科技期刊（F5000頂尖學(xué)術(shù)論文來源期刊）、中國(guó)百?gòu)?qiáng)報(bào)刊、RCCSE中國(guó)核心學(xué)術(shù)期刊（A）、中國(guó)期刊方陣雙百期刊、國(guó)家百種重點(diǎn)期刊、華東地區(qū)優(yōu)秀期刊，被美國(guó)化學(xué)文摘（CA）、美國(guó)劍橋科學(xué)文摘（CSA）、波蘭哥白尼索引（IC）、日本科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)（JST）等世界著名數(shù)據(jù)庫(kù)收錄。主要刊登金屬礦山采礦、礦物加工、機(jī)電與自動(dòng)化、安全環(huán)保、礦山測(cè)量、地質(zhì)勘探等領(lǐng)域具有重大學(xué)術(shù)價(jià)值或工程推廣價(jià)值的研究成果，優(yōu)先報(bào)道受到國(guó)家重大科研項(xiàng)目資助的高水平研究成果。根據(jù)科技部中國(guó)科技信息研究所發(fā)布的《2024中國(guó)科技期刊引證報(bào)告（核心版）》，《金屬礦山》核心總被引頻次位列26種礦業(yè)工程技術(shù)學(xué)科核心期刊第1位；根據(jù)中國(guó)知網(wǎng)發(fā)布的《中國(guó)學(xué)術(shù)期刊影響因子年報(bào)》（2024版），《金屬礦山》學(xué)科影響力位居73種礦業(yè)期刊第9位。

編排：戴穎熠

審核：王小兵

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