随着采矿业生产规模的不断发展,粉尘危害、职业健康以及环境污染等问题已经成为国家和民众关心的热点。粉尘危害作为煤炭行业六大自然灾害之一,其危害主要体现在导致尘肺病和引起环境污染两个方面。本文运用理论分析、数值模拟计算和实验研究的方法,系统地进行了湿式共振弦栅过滤影响因素的理论分析、内部流场气液两相流的数值模拟、除尘效率性能参数实验、除尘器的制作与应用四个主要部分的研究。主要内容及结论如下:(1)基于喷雾降尘和弦栅过滤除尘理论,分析了从单个液滴与粉尘的碰撞、截流、扩散等作用,得出各作用机理的总降尘效率经验式;利用质量守恒定律,分析得出液滴群与粉尘作用的捕尘效率公式;结合微重力流体力学,基于弦栅水膜平衡力学方程,分析弦栅过滤过程中水膜的破裂、形成的条件和力学方程,推导出弦栅过滤截面的有效水膜面积计算公式。(2)利用Solidworks三维建模软件建立弦栅过滤数值计算物理模型,Fluent软件计算弦栅过滤气液两相流的内部流场;连续相(气相)选择Realizable k-ε湍流方程计算,液相(液滴)选择DPM模型计算追踪不同工况下的运动轨迹。在分析单列弦栅过滤效率的前提下,选择合适两列弦栅过滤模型进行系统研究,得出共振弦栅过滤气相的速度场和压力场分布,以及各计算工况的弦栅过滤内部流场的液滴分布和过滤效率。(3)基于弦栅过滤除尘实验平台,开展了不同孔径喷嘴、不同过滤风速、不同喷雾压力作用下共振弦栅的除尘性能实验,结果表明:除尘阻力随着过滤风速的增大而增大,与供水压力关系不大。当水压保持不变时,风速在1~2 m/s时,全尘的除尘效率随着风速的增大而增大;当风速大于2 m/s时,全尘除尘效率随着过滤风速的增大仅小幅度的增大。在过滤风速保持不变时,除尘效率随着喷雾压力的增大呈先增大后减小的变化趋势,即存在一个最佳水压条件下的除尘效率峰值,各孔径喷嘴的在不同的过滤风速下最佳除尘效率对应的供水压力存在差异。(4)基于除尘实验结果,设计了湿式共振弦栅过滤除尘器,并应用在凡口铅锌矿井下破碎硐室的除尘系统改造项目中。两台除尘器运行一段时间后,利用粉尘采样器采样分析,应用结果表明多级湿式共振弦栅过滤除尘器的除尘效果良好,1#除尘器全尘质量浓度下降了9.3 mg/m~3,呼吸性粉尘的质量浓度下由2.5 mg/m~3下降到0.17 mg/m~3;2#除尘器全尘质量浓度下降了8.23 mg/m~3,呼吸性粉尘的质量浓度下由2.7 mg/m~3下降到0.1 3mg/m~3。改造后破碎硐室内粉尘浓度不仅符合作业场所的规范要求,而且经除尘净化后的风流满足井下进风流风质的要求。