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新型湿式除尘器的研制及其应用*

新型湿式除尘器的研制及其应用* 2011年12月09日 来源： 　　煤巷机械化掘进工作面是煤矿产尘量最多的尘源之一，其实测粉尘浓度高达800～3 000 mg/m3，且分散度高，其中对人体危害最大的粒径小于7 μm的呼吸性粉尘占85%以上，严重威胁矿井的安全生产和工人的身体健康。我国煤矿长期以来普遍采用喷雾洒水进行除尘，试验表明喷雾洒水对呼吸性粉尘的降尘效率为30%～50%，而采用降尘设备对呼吸性粉尘的降尘效率一般可达75%～90%。因此，必须研制高效实用的除尘设备来有效控制煤矿生产中的粉尘。为此在广泛调查和分析现有我国煤矿采用的国内外除尘设备所存在问题的基础上，针对机掘工作面的生产条件，经过大量的理论和实验研究，研制出了体积小、重量轻、移动安装方便、结构简单、性能稳定的高效实用除尘设备，并加工出了样机，在东庞煤矿2709机掘工作面进行了工业性试验。　　1　湿式除尘器的结构和除尘原理　　除尘器结构如图1所示，主要由上下导流叶片、脱水器、水箱、轴流风机、排浆阀和注水孔等组成。其除尘过程是含尘气体由进风口进入除尘器转弯向下的导流叶片冲击水面，较大的尘粒由于惯性作用落入水箱中，而较小的尘粒随气流以较高速度通过上导流叶片间的弯曲通道时，与激起的大量水滴充分碰撞而被捕获沉降。含尘含水的气流又在离心力的作用下，在除尘器内壁和上下导流叶片上形成一定厚度的水膜，将尘粒捕集下降。再由脱水器除掉气流中的水滴水雾后，经轴流风机排出到巷道中；其除尘机理主要是气流中的尘粒与液面和雾化液滴之间产生惯性碰撞、截留、扩散等作用。总之，这种除尘器具有水浴、水滴、离心力产生的水膜等3种除尘功能，因而可得到较高的降尘效率。经测定降尘器的总降尘效率在98%以上，呼吸性粉尘的除尘效率也达90%以上。另外，被水滴捕集落入水箱里的粉尘，沉积到水箱底部或随气流冲击不断搅动，当水箱中浓度达到一定值后，通过排浆阀定期排出，并冲洗水箱，由供水管补充新水。图1　除尘器结构示意1、2—下导流叶片；3—排浆阀；4—轴流风机；5—脱水器；6—上导流叶片；7—外壳；8—水面；9—注水孔；10—水箱2　湿式除尘器在掘进工作面中的应用2.1　通风除尘系统的合理确定　　合理的通风除尘系统，应能有效地控制掘进机产生的粉尘，并把含尘空气吸入除尘器中加以净化，提高降尘效率，为此用长压短抽通风除尘系统(图2)，该除尘系统管理、维护较简单，能有效排除瓦斯的积聚和滞留，实现粉尘的就地净化。图2　机掘工作面通风除尘系统及测定布置1—掘进机截割臂；2—吸风罩；3—软风筒；4—吸风筒；5—掘进机平台；6—司机处；7—转载处；8—除尘器；9—风机；10—桥式胶带输送机；11—压入式风筒　　由于本掘巷道的断面积为12.25 m2，故掘进过程中压入式风筒出风口距工作面的距离应小于15 m；除尘器进风口距工作面的距离应小于5 m，并超前掘进司机处。2.2　湿式除尘器的安装和使用方法　　由于井下工作条件的特殊性，要求除尘设备移动安装拆卸方便，并保证除尘设备与掘进机同步前进，减少工人的劳动强度。经过反复考虑，东庞煤矿2709工作面采用如图2所示的除尘系统安装方法。即除尘器和风机安装在桥式胶带输送机两侧，在掘进机两侧悬挂吸风筒，吸尘罩安装在掘进机截割臂上，它们之间分别用钢性和伸缩风筒连接除尘器与风机，这样在掘进机和桥式胶带输送机两侧分别形成两个独立的除尘系统，互不干扰，不影响掘进工人作业。由于一台除尘器的处理风量为60～70 m3/min，采用2台除尘器并联使用。每套除尘系统的阻力约为1 300 Pa左右，故选用2台JBT-42型防爆轴流通风机，电机功率为4 kW。　　在除尘器运行前(或每班开工时)，先用软管把除尘器中含尘污水放入巷道水沟中，再向水箱注入清水，由水位指示器指示一定的注水量，除尘设备运行一定时间后(约1天)再放污水和注清水各一次，操作比较简单。除尘设备、掘进机和压入式局部风机的供电线路要有风电闭锁装置。当局部风机一旦因故停止运转或工作面瓦斯超限时，除尘设备和掘进机便能及时断电，停止运转，只有压入式局部风机正常运转且工作面瓦斯浓度不超限的状态下，除尘设备和掘进的开关才能启动起来。2.3　试验结果和分析　　按上述试验方案的要求安装好除尘系统后，进行粉尘浓度测定，每组数据都是经过多班多次测定值的平均值。测定时压入式风筒出风口风量约为105　m3/min，除尘系统左、右两侧吸风筒的进风量分别为48　m3/min和53　m3/min，左、右轴流风机的排风量分别为59　m3/min和62　m3/min，这样整个除尘系统总进风量为101　m3/min，排风量为121　m3/min，约有20　m3/min

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