礦用濕式除塵風(fēng)機(jī)的研制*

陳　虎，李先保

（1.江西工業(yè)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江西萍鄉(xiāng)337055；2.江西安源通風(fēng)設(shè)備有限公司，江西萍鄉(xiāng)337055）

礦用濕式除塵風(fēng)機(jī)的研制*

陳虎1，李先保2

（1.江西工業(yè)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江西萍鄉(xiāng)337055；2.江西安源通風(fēng)設(shè)備有限公司，江西萍鄉(xiāng)337055）

隨著我國(guó)煤礦采掘機(jī)械化水平不斷提高，煤礦掘進(jìn)工作面粉塵污染問題日益嚴(yán)重，導(dǎo)致煤塵爆炸隱患增大，煤礦塵肺病人數(shù)逐年增多。礦用濕式除塵風(fēng)機(jī)能有效的消除產(chǎn)塵點(diǎn)氣體中的大部分有毒有害成分，有效地保護(hù)工人免受塵、毒侵害，同時(shí)起到避免煤塵爆炸的作用。介紹了一種礦用濕式除塵風(fēng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)及工作原理、技術(shù)創(chuàng)新、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)特點(diǎn)等，該設(shè)備在部分煤礦試用，效果良好。

礦用濕式除塵風(fēng)機(jī)；除塵器；研制

煤炭工業(yè)在我國(guó)能源工業(yè)中占有非常重要的戰(zhàn)略性地位，隨著我國(guó)煤礦采掘機(jī)械化水平的不斷提高，煤礦粉塵危害問題越來越嚴(yán)重，帶來的嚴(yán)重后果是煤塵爆炸隱患增大，煤礦塵肺病人數(shù)逐年增多，因此，煤礦井下粉塵治理問題受到政府主管部門和科研機(jī)構(gòu)的普遍重視［1］。

煤礦井下粉塵治理的重點(diǎn)是采煤工作面和掘進(jìn)工作面。據(jù)資料顯示，綜采和綜掘工作面的粉塵濃度高達(dá)2 000 mg/m3，其中，呼吸性粉塵（Φ≤10 μm）所占比例高達(dá)20%左右，總粉塵和呼吸性粉塵均嚴(yán)重超標(biāo)達(dá)100倍以上［2］。綜采工作面，在采煤機(jī)采煤過程中，利用采煤機(jī)噴霧降塵（內(nèi)噴霧和外噴霧）技術(shù)，可使該處總粉塵濃度和呼吸性粉塵濃度降低84.7%和67.5%，在液壓支架處，利用自動(dòng)高壓噴霧降塵技術(shù)，可使支架下風(fēng)10 m處的總粉塵濃度和呼吸性粉塵濃度分別降低74.6%和61.1%。掘進(jìn)工作面，利用掘進(jìn)機(jī)噴霧降塵（內(nèi)噴霧和外噴霧）技術(shù)和除塵器抽塵凈化技術(shù)，可使該處的總粉塵濃度和呼吸性粉塵濃度分別降低78.9%和63.2%［3］。以上除塵技術(shù)存在除塵效率低（尤其是呼吸性粉塵除塵效率），耗水量大等問題，為有效控制煤礦主要產(chǎn)塵點(diǎn)的粉塵濃度，國(guó)內(nèi)外科研院所、高校等對(duì)除塵器抽塵凈化技術(shù)做了眾多研究，除塵技術(shù)主要有干式除塵和濕式除塵兩種，由于干式除塵存在除塵效率低、處理風(fēng)量小等缺點(diǎn)，故研究重點(diǎn)是濕式除塵技術(shù)。本文所述礦用濕式除塵風(fēng)機(jī)由進(jìn)風(fēng)筒、煤礦用防爆抽出式對(duì)旋局部通風(fēng)機(jī)、供水噴霧系統(tǒng)、經(jīng)緯濕式除塵器和氣水分離器等組成，經(jīng)檢測(cè)檢驗(yàn)，該設(shè)備的總除塵率≥98%，呼吸性粉塵的除塵率≥90%，經(jīng)產(chǎn)品技術(shù)查新，設(shè)備的除塵性能已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

1　主要結(jié)構(gòu)及工作原理

礦用濕式除塵風(fēng)機(jī)由進(jìn)風(fēng)筒、煤礦用防爆抽出式對(duì)旋局部通風(fēng)機(jī)、供水噴霧系統(tǒng)、除塵器、氣水分離器和騎乘器組成，外形結(jié)構(gòu)如圖1所示。礦用濕式除塵風(fēng)機(jī)除塵器主要由噴霧頭、供水系統(tǒng)、過濾板、氣水分離器組成，外形結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖1　礦用濕式除塵風(fēng)機(jī)外形示意圖

圖2　除塵器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

礦用濕式除塵風(fēng)機(jī)主要工作原理是供水系統(tǒng)高壓水流經(jīng)噴霧頭形成水霧，噴向纖維（經(jīng)緯振弦過濾柵）過濾板形成水幕，含塵空氣經(jīng)煤礦用防爆抽出式對(duì)旋局部通風(fēng)機(jī)壓向過濾板與水霧混合，附有水幕的纖維使水霧與含塵空氣的混合物凝結(jié)、滯留，高壓氣體沖擊纖維產(chǎn)生振動(dòng)，部分混合物在自重、水流或振動(dòng)作用下沿纖維向下移動(dòng)至除塵器底部進(jìn)入氣水分離器，大部分混合物在高壓氣體作用下直接進(jìn)入氣水分離器，氣水分離器將混合物分離后，污水由排污口排出除塵器外，清潔水進(jìn)入循環(huán)過濾水箱重新經(jīng)供水系統(tǒng)循環(huán)使用，經(jīng)除塵器凈化后的空氣從氣水分離器出口排出。由于氣流使過濾板的纖維振動(dòng)，加劇了水霧與含塵氣體中粉塵的沖突，有效地提高了對(duì)粉塵的捕獲率，實(shí)現(xiàn)一次除塵，同時(shí)，也使纖維過濾板實(shí)現(xiàn)自清潔。在氣水分離器中粉塵與水霧再次混合，再次實(shí)現(xiàn)粉塵捕捉，實(shí)現(xiàn)二次除塵。通過兩次除塵，有效地提高了除塵效率，同時(shí)，經(jīng)氣水分離器分離后的清潔水進(jìn)入循環(huán)供水系統(tǒng)循環(huán)利用，有效地提高了水的利用率。

1.1高效除塵器

高效除塵器采用經(jīng)緯振弦過濾柵捕塵技術(shù)，以高吸附性的纖維作為過濾載體。除塵器采用封閉箱式結(jié)構(gòu)，高壓供水系統(tǒng)經(jīng)管路接入除塵器內(nèi)部，由噴嘴將水霧化噴向過濾柵，過濾柵在氣流的沖擊作用下振動(dòng)，具有自清潔功能。為保證除塵效率，安裝過濾柵的過濾板采用經(jīng)緯布置，布置多少可按現(xiàn)場(chǎng)條件組合安裝。

1.2高效低噪隔爆風(fēng)機(jī)

隔爆風(fēng)機(jī)是整個(gè)除塵風(fēng)機(jī)的工作動(dòng)力，要求風(fēng)量大、壓力高、噪聲低。除塵風(fēng)機(jī)的效率主要體現(xiàn)在能量的轉(zhuǎn)換上，一般的除塵風(fēng)機(jī)的效率只有50%，本除塵風(fēng)機(jī)采用高效低噪隔爆風(fēng)機(jī)（雙隔爆電機(jī)、雙葉輪），效率可達(dá)82%。由于除塵風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到了2 900 r/min，會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲，為使井下工人有一個(gè)較好的工作環(huán)境，避免噪音污染，該除塵風(fēng)機(jī)采用帶雙消聲器的對(duì)旋隔爆風(fēng)機(jī)。

帶雙消聲器的對(duì)旋隔爆風(fēng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示。

1.3氣水分離器

含塵空氣經(jīng)除塵風(fēng)機(jī)除塵后，由于濕式噴霧的原因，排出空氣中含有大量水分，采用旋流器（導(dǎo)葉）加過濾板式氣水分離裝置，使空氣中的水霧在離心力和旋流器的作用下分離，并從排污口排出，達(dá)到進(jìn)一步凈化空氣的目的，并保持工作場(chǎng)所的空氣干燥舒適。

2　主要技術(shù)參數(shù)

礦用濕式除塵風(fēng)機(jī)經(jīng)國(guó)家安全生產(chǎn)重慶礦用設(shè)備檢測(cè)檢驗(yàn)中心檢驗(yàn)，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《礦用除塵器通用技術(shù)條件》（MT159-2005）和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，主要技術(shù)參數(shù)如下：

總粉塵除塵效率≥98%；呼吸性粉塵除塵效率≥90.6%；工作噪聲≤84.2 dB；液氣比≤0.6 L/m。

圖3　帶雙消聲器的對(duì)旋隔爆風(fēng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

3　主要技術(shù)特點(diǎn)

3.1除塵率高

采用長(zhǎng)壓短抽通風(fēng)除塵系統(tǒng)，能有效地實(shí)現(xiàn)粉塵的就地凈化，特別是對(duì)呼吸性粉塵有較高除塵效率，是新一代高性能除塵設(shè)備。經(jīng)技術(shù)檢測(cè)，總粉塵除塵效率≥98%，呼吸性粉塵除塵效率≥90%。

3.2布局獨(dú)特

該除塵風(fēng)機(jī)采用臥式布局，具有斷面小、結(jié)構(gòu)緊湊、整體性強(qiáng)等特點(diǎn)。以KCS-180D為例，尺寸為：D·L·B·H=570 mm×3 530 mm×1 608 mm× 1 714 mm。

3.3安全可靠

該礦用濕式除塵風(fēng)機(jī)采用安全可靠的FBC型防爆抽出式軸流局部通風(fēng)機(jī)為動(dòng)力，利用水做凈化劑，阻力小、噪聲低、防爆安全。

3.4機(jī)理先進(jìn)

KCS型濕式除塵風(fēng)機(jī)采用噴淋式除塵機(jī)理，在除塵過程中，利用霧化并帶有一定能力的水滴來捕捉進(jìn)風(fēng)口吸進(jìn)的帶塵風(fēng)流中的粉塵顆粒，后通過出風(fēng)口脫水，達(dá)到凈化空氣的目的。

3.5節(jié)約資源

采用了獨(dú)特高效的氣水分離器，污水脫除及氣水分離效率高，耗水量小，液氣比≤0.6 L/m，耗水量?jī)H20 L/min。能使水循環(huán)利用，有效節(jié)約水資源。定時(shí)排污、換水對(duì)作業(yè)環(huán)境不會(huì)造成污染。

3.6組裝便捷、使用方便

該除塵風(fēng)機(jī)體積小、重量輕、移動(dòng)安裝方便，可根據(jù)作業(yè)場(chǎng)所需求，采用多種方法安裝與掘進(jìn)巷道通風(fēng)除塵配套使用。

4　總結(jié)

礦用濕式除塵風(fēng)機(jī)對(duì)煤、巖巷掘進(jìn)、錨噴工作面及其他產(chǎn)生親水性粉塵的產(chǎn)塵點(diǎn)具有高效消除氣體中的有毒有害成分的作用。產(chǎn)品經(jīng)批量生產(chǎn)使用，受到用戶好評(píng)，現(xiàn)已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。

［1］劉鍇，李哲，紀(jì)之磊.小型干式除塵器在礦井粉塵治理技術(shù)中的應(yīng)用與研究［D］.綿陽：西南科技大學(xué)，2009.

［2］王永寶，趙崇河，張慶國(guó).采煤機(jī)噴霧系統(tǒng)噴嘴噴霧仿真分析研究［D］.太原：太原理工大學(xué)，2010.

［3］劉家偉.濕式振弦除塵風(fēng)機(jī)在綜采工作面的應(yīng)用［J］.礦業(yè)工程，2008（02）：54-56.

［4］周剛，程衛(wèi)民，王剛，等.綜掘工作面封閉式除塵工藝［J］.煤礦安全，2009（03）：22-24.

［5］孔玉全.巖巷綜掘工作面除塵系統(tǒng)的改進(jìn)［J］.煤礦機(jī)電，2010（06）：100-101.

［6］孔健，李國(guó)慶.協(xié)莊煤礦綜掘工作面煤塵防治技術(shù)研究［J］.科技信息（科學(xué)教研），2008（25）：36.

The Development of the Mine Wet Dust-Removal Fan

CHEN Hu1，LI Xian-bao2
（1.Jiangxi Vocational College of Industry&Engineering，Pingxiang337055，China；2.Jiangxi Anyuan Ventilating Equipment Co.，Ltd.，Pingxiang337055，China）

By Chinese coal mining mechanization level enhancing，it is increasingly serious that the pollution problem about the coal mine tunneling working surface dust.It results that the number of patients having coal dust Lung disease，who work in coal，is increasing year by year.The mining wet removal dust fan can effectively eliminate most toxic and harmful ingredients in the gas and effectively protect workers from the dust and poison damage.At the same time，it can effectively avoid the coal dust explosion.This paper introduces the structure，working principle，technology，main technical parameters and technical characteristics about a kind of the mining wet removal dust fan.The equipment now is used in some coal mine and the effect is good.

mine wet dust-removal fan；electrostatic precipitator；development

TD562

B文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：1009-9492（2015）12-0050-03

10.3969/j.issn.1009-9492.2015.12.014

陳虎，男，1980年生，甘肅張掖人，碩士，工程師/副教授。研究領(lǐng)域：礦山機(jī)電及礦山機(jī)械。已發(fā)表論文20篇。

（編輯：向飛）

*江西省教育廳青年科學(xué)基金項(xiàng)目（編號(hào)：GJJ11263）

2015-06-04