風壓濾水磁化降塵裝置的研制與應用技術

韓國安董曰喜馬兵范唐忠義劉 濤

(1.淄博礦業集團有限責任公司陜西長武亭南煤業有限責任公司,陜西省咸陽市,713602;2.彬縣質量技術監督局,陜西省彬縣,713500)

風壓濾水磁化降塵裝置的研制與應用技術

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(1.淄博礦業集團有限責任公司陜西長武亭南煤業有限責任公司,陜西省咸陽市,713602;2.彬縣質量技術監督局,陜西省彬縣,713500)

分析了傳統的防塵設施存在的問題,介紹了風壓濾水磁化降塵裝置的主要結構、工作原理以及在亭南煤業公司的使用效果。

風壓濾水磁化降塵裝置 傳統防塵設備 主要結構 工作原理

礦井采、掘、運等生產工序中都會產生大量的粉塵,這些粉塵隨風流飛揚于作業空間和巷道中,會影響礦井的安全生產及職工健康。因此,在礦井生產過程中,防塵工作顯得尤為重要。

亭南煤業公司所屬井田主要可采煤層為4#煤層,經煤炭科學研究總院撫順分院對礦井4#煤層進行的煤塵爆炸性鑒定,4#煤層具有煤塵爆炸性,其火焰長度為400mm,抑制煤塵爆炸最低巖粉量為50%,煤塵爆炸指數為33.86%～35.62%。針對煤塵爆炸指數較高的實際情況,亭南煤業公司在現有各類綜合防塵措施的基礎上,在塵源的治理、防塵設施的改進及降塵效果等方面展開科技攻關,有效地遏制了煤塵事故的發生,改善了職工工作環境。

目前,在綜放工作面采取了采煤機內外噴霧、轉載點及兩巷道使用水幕、架間噴霧、放煤及移架噴霧等措施;綜掘工作面采取了使用除塵風機、凈化水幕、綜掘機內外噴霧等防塵措施;炮掘工作面采取了放炮噴霧、使用水炮泥、放炮前后灑水、凈化水幕等防塵措施。

1 傳統的防塵設施存在的問題

現有的防塵設施主要是水凈化,其原理主要是通過水霧捕捉粉塵而達到凈化風流的目的。傳統的水凈化防塵設施在現場使用以來,在產塵量大的地點粉塵濃度仍降不到《煤礦安全規程》規定的允許濃度,主要存在4點不足。

(1)隨著礦井生產規模的擴大,產生的礦塵及有毒、有害氣體也隨之增多,傳統的水凈化防塵設施降塵效果遠遠不能達到降塵及溶解有毒、有害氣體的要求。

(2)傳統的水凈化防塵設施水霧行程距離較近,形成的水霧范圍較小,降塵效果差。

(3)傳統的水凈化防塵設施噴頭經常被堵,需經常清洗或更換,安裝維護困難,也難以滿足使用現場經常遷移的需要。

(4)傳統的水凈化防塵設施用水量大,而且噴霧壓力低,霧化形成的小水珠獲得的動能小,不能有效捕塵。

2 風壓濾水磁化降塵裝置的主要結構

針對傳統的水凈化防塵設施存在的不足之處,亭南煤業公司研制了風壓濾水磁化降塵裝置,以適應現代化高產高效礦井治理粉塵的需要。

風壓濾水磁化降塵裝置主要由壓力容器(壓力容器中裝有永磁棒、100目過濾網)、噴霧裝置、底座及附屬裝置(附屬裝置由液壓雙向鎖和壓力表組成)構成,風壓濾水磁化降塵裝置結構見圖1。

圖1 風壓濾水磁化降塵裝置的結構示意圖

(1)壓力容器:主體為高300mm、?225mm的圓柱形水箱。在水箱的一側焊有兩個?10mm的直通,其中上邊直通為進風口,下邊直通為進水口,兩個直通的間距為100mm。在水箱頂部一側安有1個1.6 MPa的壓力表,另一側焊有1個?25mm的直通。在水箱內部設有26條 ?8mm、高200mm永磁棒(磁力不低于4000 GS)和100目的過濾網。

(2)噴霧裝置:由一根?10mm高壓膠管、伸縮鋼管及噴桿組成,噴桿根據需要可以是弧形或直桿,可調節其長度及噴頭個數,保證全斷面覆蓋巷道。

(3)底座:由120mm×1200mm槽鋼組成,長度根據噴桿長度調節。

(4)附屬裝置:由液壓雙向鎖與1.6 MPa的壓力表組成,液壓雙向鎖一側與壓力容器相連接,另一側連接兩個?10mm平面截止閥,分別為風截止閥和水截止閥。

3 風壓濾水磁化降塵裝置的工作原理

因天然輻射、空氣的電離、塵粒之間的碰撞、摩擦等作用,可使塵粒帶有電荷,可能是正電荷,也可能是負電荷;非金屬粉塵和酸性氧化物常帶正電荷,金屬粉塵和堿性氧化物常帶負電荷;美國亞利桑那大學研究表明,粒徑小于3μm的呼吸性粉塵一般帶負電荷,大顆粒粉塵帶正電荷或呈中性;帶有相同電荷的塵粒,互相排斥,不易凝聚降塵,帶有異電荷時,則互相吸引,加速降塵,因此有效利用粉塵的這種荷電性,也是降低粉塵濃度、減少粉塵危害的方法之一。

風壓濾水滋化降塵裝置就是把靜壓水通過進水口、液壓雙向鎖進入壓力容器后,通過永磁棒得以產生大量負離子,再經過100目過濾網得以濾去雜質;高壓風經過進氣口、液壓雙向鎖進入壓力容器后,將水由膠管壓出,經過噴桿、噴頭噴出帶有負電荷的水霧。由于礦井粉塵本身帶有正電荷,因此帶有負電荷的水霧噴出后會自動捕捉帶有正電荷的粉塵,大大增加了捕塵量,產生了極佳的降塵效果。

4 使用效果

(1)該降塵裝置結構簡單,體積小,重量輕,安裝方便,且不易損壞,便于井下現場的維護與管理,可滿足現場隨時遷移的需要,適用范圍廣泛。

(2)高壓風將水噴出后被霧化,霧化形成的小水珠獲得的動能大,霧化效果好,水霧行程長,形成的水霧范圍大,增加了降塵效果。

(3)帶有負電荷的水霧噴出后會自動捕捉到帶有正電荷的粉塵,大大增加了捕塵量(捕塵量成百倍的增加),有效抑制了塵源生成量,產生了極佳的降塵效果。風壓濾水磁化降塵裝置與傳統的水凈化防塵設施應用效果對比見表1。

表1 風壓濾水磁化降塵裝置與傳統水凈化防塵設施應用效果對比表

(4)液壓雙向鎖的應用避免了高壓風與靜壓水的相互溝通;壓力容器內設有100目過濾網,且能拆洗,杜絕了噴頭堵塞現象。

(5)該降塵裝置用水量小,減少了防塵用水量。

5 結語

目前,在國內的各項防塵措施中,如煤層注水、凈化水幕、放炮使用水炮泥、放炮前后沖刷巷道、采煤機或掘進機內外噴霧、使用除塵風機等,均沒有提到或采用過磁化降塵,風壓濾水磁化降塵裝置的研制與成功應用,填補了國內空白,提高了我國礦井的綜合防塵能力。

風壓濾水磁化降塵裝置在現場使用以來,對生產無任何負面影響,有效抑制了塵源生成量,大幅度提高了防塵設施的降塵效果,改善了井下職工工作環境,有效保障了職工的身體健康,降低了煤塵事故發生率,對礦井的安全生產起到了積極的作用,收到了很好的社會效益。同時,風壓濾水磁化降塵裝置的應用,有效地減少了防塵用水量,從節水、節約人工及減少影響生產時間方面計算,每年可為煤礦節約30余萬元,取得了較好的經濟效益。

[1]陜西長武亭南煤業有限責任公司.實驗室煤塵爆炸性鑒定報告表[R].咸陽:陜西長武亭南煤業有限責任公司,2009(4)

[2]國家安全生產監督管理總局,國家煤礦安全監察局.煤礦安全規程[M].北京:煤炭工業出版社,2010

[3]馬中飛.工業通風與防塵[M].北京:化學工業出版社,2006

(責任編輯 張艷華)

Development and application technology of air-pressing&water-filtration&magnetization dust removal device

Han Guoan1,Dong Yuexi1,Ma Bingfan1,Tang Zhongyi1,Liu Tao2
(1.Shannxi Changwu Tingnan Coal Mining Co.,Ltd,Zibo Coal Mining Group Co.,Ltd,Xianyang,Shannxi 713602,China;2.Binxian County Quality and Technical Supervision Bureau,Binxian,Shaanxi 713500,China)

Issues of the traditional dust removal installation are analyzed.Introduction is made on air-pressing&water-filtration&magnetization dust removal device in terms of structure,working principle and using result at Tingnan Coal Corp.

air-pressing&water-filtration&magnetization dust removal device,dust prevention equipment,main structure,working principle

TD714

A

韓國安(1983-),男,陜西鎮安人,畢業于西安交通大學,助理工程師,現在陜西長武亭南煤業有限責任公司從事煤礦生產技術工作。