粉塵是誘發(fā)職業(yè)性塵肺病的主要元兇，近年我國年均新增報告塵肺病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)，每年的致死人數已超過生產安全事故的死亡人數。粉塵控制不當還易誘發(fā)爆炸，其單次事故的破壞威力和致災范圍甚于瓦斯等燃爆性氣體，極大威脅人們的生命和財產安全。

^{鑒于粉塵防治的嚴峻形勢，國家制定了《塵肺病防治攻堅行動方案》《健康中國行動（2019—2030年）》發(fā)展戰(zhàn)略（其第九條為“職業(yè)健康保護行動”）。國家應急管理部出臺《工貿企業(yè)粉塵防爆安全規(guī)定》，進一步規(guī)范了粉塵防爆安全工作；國家衛(wèi)生健康委員會等17個部門聯合發(fā)布《國家職業(yè)病防治規(guī)劃（2021—2025年）》，要求“大力推進塵肺病防治攻堅行動，源頭治理力度進一步加大”。}

^{在粉塵防治領域，廣泛應用的纖維類過濾除塵技術可實現對粉塵的有效控制，這種傳統方法的技術優(yōu)勢在于工藝簡單、對粉塵適應性強。但對于地下開采、隧道掘進等空間受限、設備集中、持續(xù)移動的作業(yè)場所，除塵系統致力于小型化設計、過濾風速追求上限運行，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作用。濾阻大、清灰難、搬遷繁重、濾芯易堵塞的問題嚴重制約著高產塵、大通風量作業(yè)場所（乃至普通作業(yè)區(qū)域）過濾除塵系統的高效穩(wěn)定運行。因此，提升過濾除塵的高效低阻性能、實現除塵系統的長效穩(wěn)定運行具有重要的科學與應用研究價值，服務于國家職業(yè)病防治規(guī)劃和“面向人民生命健康”等國家戰(zhàn)略。}

^{在國家自然科學基金、江西省杰出青年自然科學基金、江西省主要學科學術和技術帶頭人培養(yǎng)計劃青年人才項目、國家衛(wèi)生健康委粉塵危害工程防護重點實驗室開放基金等項目的支持下，南昌大學李建龍副教授團隊圍繞健康中國行動，聚焦于高產塵、大通風量作業(yè)場所的粉塵防控問題，構建了密集褶皺式結構除塵濾芯流場的數值計算模型和方法，提出了錯流—端流耦合過濾除塵新技術，研發(fā)了協同式脈沖對撞噴吹清灰除塵濾芯高效再生技術，助力過濾除塵裝備的長效穩(wěn)定運行。}

本項研究主要成果包括：

（1）針對巷/隧道環(huán)境潮濕粉塵黏結“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構濾芯，構建了基于噴吹壓力調和平均加權的綜合性能評價指標，充分體現了黏結堵塞導致的清灰盲區(qū)對過濾性能的影響。

（2）針對傳統（端流）過濾除塵系統濾阻上升快、清灰頻繁導致濾塵效果不穩(wěn)定、除塵率惡化等問題，將錯流過濾與端流過濾“類并聯”式有機結合，研發(fā)了錯流-端流耦合過濾除塵新技術。利用錯濾單元以較小且穩(wěn)定的濾阻分流提前潔凈氣體，僅讓濃縮的含塵氣體進入端濾單元，極大降低整體過濾阻力；且錯濾促進塵粒團聚增強微細粉塵去除，實現端濾塵餅結構疏松化和清灰難度的降低。

（3）針對褶皺式除塵濾芯清灰不良的普遍問題，提出了新型協同式對撞脈沖噴吹方法，在筒型濾芯底部新增輔助噴嘴，通過主、輔噴吹按預定的出口壓力比例和時間差協同式啟閉，實現兩股氣流碰撞位置及運移的控制，利用碰撞形成的集中靜壓依次對筒型濾芯各區(qū)域實施“逐個擊破”式清灰。協同式對撞脈噴突破了除塵濾芯傳統單向點源式噴吹的局限性，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)了分段對噴和成組對噴兩種模式改進對撞式脈沖噴吹清灰工藝，揭示了分段對噴既提升對撞噴吹的整體強度也提升噴吹效率、成組對噴顯著提升噴吹效率但犧牲了部分噴吹強度的規(guī)律，獲得了分段對噴和成組對噴模式的最佳控制方案。

（4）針對巷/隧道用長箱體形除塵器逐排間歇清灰存在二次揚塵、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剝離粉塵運移的影響，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限制過濾氣流的恢復、為剝離塵餅下落爭取更充足時間的作用機制，獲得了間歇尾噴脈沖次數、脈沖間隔等關鍵參數，實現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”入選國家衛(wèi)生健康委員會《粉塵危害工程防護先進適宜技術指南（2022年）》，“礦用干式過濾除塵系統”入選原國家安全生產監(jiān)督管理總局《煤礦安全生產先進適用技術裝備（2018年）》；獲江蘇省科學技術一等獎（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研究進展與展望[J].金屬礦山，2022（11）：23-35.

作者簡介

驗室主任。《金屬礦山》青年專家學術委員，《地質與勘探》、《成都理工大學學報（自然科學版）》青年編委，成都理工大學首屆優(yōu)秀研究生導師團隊成員，“自然資源部西藏主要成礦帶大型-特大型礦床勘查評價和研究科技創(chuàng)新團隊”和“自然資源部高層次科技創(chuàng)新人才工程科技創(chuàng)新團隊”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，先后參與多個大型-超大型礦床的勘查評價，主持國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃專題、四川省自然科學基金及各類橫向項目10余項，發(fā)表文章70余篇，主編專著2部，參編教材2部

李建龍

南昌大學資源與環(huán)境學院副教授、博士、碩士研究生導師，美國弗吉尼亞聯邦大學訪問學者、中國安全生產科學研究院訪問學者，入選省級青年人才，主要從事工業(yè)粉塵控制技術及裝備研究。主持國家自然科學基金2項以及江西省杰出青年基金、江西省主要學科學術和技術帶頭人培養(yǎng)計劃青年項目、中國博士后科學基金、省自然科學基金、國家衛(wèi)生健康委粉塵危害工程防護重點實驗室開放課題等10余項，發(fā)表學術論文50余篇（一作/通信的TOP期刊論文9篇），授權國家發(fā)明專利40余項、授權美國專利3項，登記計算機軟著7項，主參編教材2部、出版專著2部。獲江蘇省科學技術一等獎、中國職業(yè)安全健康協會科學技術一等獎、江西省科學技術進步二等獎等省部級獎7項，國家級教學創(chuàng)新大賽三等獎1項、校級教學成果獎3項，獲南昌大學“十大教學標兵”提名獎，指導學生參加學科競賽獲國家級獎20余項。兼任《金屬礦山》《南昌大學學報（工科版）》《中國粉體技術》等期刊（青年）編委，《Atmosphere》期刊客座編委。

主要學術成果如下：

（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，揭示了三角形褶結構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量清灰率單調降低的傳統認識；修正了適用于濾料或除塵系統內部存在泄漏時的過濾性能計算模型，揭示了濾料品質因子、過濾風量、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導致過濾性能惡化的實際問題。相關研究成果發(fā)表在《安全與環(huán)境學報》《Separation and Purification Technology》《Process Safety and Environmental Protection》《Atmosphere》等期刊。

（2）提出了除塵濾芯新型協同式對撞脈沖噴吹方法，實現主輔噴吹氣流碰撞形成的集中靜壓依次對筒型濾芯各區(qū)域實施“逐個擊破”式清灰，研發(fā)了分段對噴和成組對噴改進對撞式脈沖噴吹的模式，突破了除塵濾芯傳統單向點源式噴吹的局限性，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。相關研究成果發(fā)表于《Powder Technology》《Separation and Purification Technology》《Aerosol and Air Quality Research》等期刊，授權國家發(fā)明專利（ZL202010896433.5、ZL202110348254.2）2項；相關論文獲臺灣氣膠協會2024年度最佳學術論文獎。

（3）探索了面向大風量作業(yè)場所的新型錯濾–端濾耦合除塵技術，揭示了錯流過濾粉塵層顆粒蠕移、濺移、躍移和懸移等現象，明晰了錯濾促進了塵粒團聚變大有利于微細塵粒的去除的作用機制，得到了錯流比對耦合除塵系統過濾壓降、過濾性能的影響規(guī)律；揭示了長箱體形除塵器正序、逆序和跳序等逐排間歇清灰策略對剝離粉塵運移的影響，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)境工程學報》《Powder Technology》《Particulate Science and Technology》，授權國家發(fā)明專利ZL202011528085.2、ZL202111346445.1、ZL202210043770.9。

《金屬礦山》簡介

《金屬礦山》由中鋼集團馬鞍山礦山研究總院股份有限公司和中國金屬學會主辦，主編為中國工程院王運敏院士，現為北大中文核心期刊、中國科技論文統計源期刊（中國科技核心期刊）、中國精品科技期刊（F5000頂尖學術論文來源期刊）、中國百強報刊、RCCSE中國核心學術期刊（A）、中國期刊方陣雙百期刊、國家百種重點期刊、華東地區(qū)優(yōu)秀期刊，被美國化學文摘（CA）、美國劍橋科學文摘（CSA）、波蘭哥白尼索引（IC）、日本科學技術振興機構數據庫（JST）等世界著名數據庫收錄。主要刊登金屬礦山采礦、礦物加工、機電與自動化、安全環(huán)保、礦山測量、地質勘探等領域具有重大學術價值或工程推廣價值的研究成果，優(yōu)先報道受到國家重大科研項目資助的高水平研究成果。根據科技部中國科技信息研究所發(fā)布的《2024中國科技期刊引證報告（核心版）》，《金屬礦山》核心總被引頻次位列26種礦業(yè)工程技術學科核心期刊第1位；根據中國知網發(fā)布的《中國學術期刊影響因子年報》（2024版），《金屬礦山》學科影響力位居73種礦業(yè)期刊第9位。

編排：戴穎熠

審核：王小兵

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