除塵風機在掘進工作面的應用研究

2018-03-27 03:35:08文/劉志

中國煤炭工業 2018年11期

文 / 劉志

（作者單位：國家能源集團寧夏煤業集團清水營煤礦）

綜掘工作面粉塵濃度在不采取任何防塵措施的情況下普遍達到200mg/m3，嚴重超過標準規定，尤其是巖巷掘進工作面使用綜掘機掘進時，巖塵濃度更大、危害更大，作業人員容易導致塵肺病的發生，因此掘進工作面防塵是煤礦安全生產非常重要的工作。國家能源集團寧夏煤業集團清水營煤礦通過在總長約為600米，+1172m軌道石門巖巷掘進工作面使用除塵風機，使掘進工作面粉塵濃度大幅度下降，消除了礦井粉塵隱患，改善了作業環境，有效地預防和減少了塵肺病的發生，保障了礦井的安全生產及員工的職業健康。

一、掘進工作面除塵系統

1. 系統原理及其設備組成

圖1 掘進工作面長壓短抽除塵系統

圖2 除塵器

清水營煤礦掘進工作面除塵系統主要采用長壓短抽的形式（見圖1），由局部通風機為掘進工作面提供新鮮風，距掘進工作面50米范圍內設有附壁風筒，通過附壁風筒泄放一部分風，形成風幕，同時利用除塵風機將掘進工作面粉塵通過負壓風筒排出，最后再由巷道內的防塵噴霧和防塵簾進一步凈化空氣并降低掘進巷道內的粉塵濃度。其主要除塵設備包括掘進機的外噴霧系統、KCS多重過濾與碰撞礦用濕式除塵風機、附壁風筒或風分流器、風流凈化噴霧水幕、防塵簾等。

2. 除塵風機

除塵風機由隔爆對旋風機、除塵器和底座組成，其中隔爆對旋風機由隔爆電動機、葉輪和機座組成。除塵器（見圖2）采用封閉箱式結構，上面設有可以打開的檢修門，兩邊設有可以旋開的觀察窗，內設噴霧系統、W形除塵板和W形氣水分離板。

（1）噴霧系統特點

噴霧系統由閥門總成、噴霧管和噴頭等組成。噴霧系統噴出微米級的水霧，水霧化好，覆蓋范圍均勻，耗水量小。噴頭1噴出的水霧與氣流方向呈20°～30°夾角，噴頭2噴出的水霧與氣流方向垂直，這樣微米級水霧與吸入除塵器內的粉塵能充分混合，形成含塵水霧和水滴，提高了全塵和呼吸性粉塵的除塵效率。

（2）除塵板特點

除塵板以W形結構設計，采用多重過濾和碰撞方式來截留含塵水霧和水滴，提高了除塵效率。W形除塵板由除塵體、大孔篩網和提手組成，采用的是304不銹鋼材料，可達到免更換和減少維護費用的目的，而且每塊除塵板上帶有提手，可以單獨從除塵器上面抽出，便于清洗。篩板孔面積達90%，含塵水霧多次在除塵體上過濾和撞擊，被除塵體截留，提高了除塵效率，同時多塊除塵板在除塵器箱體內形成蛇形通道，減少了工作阻力，減小了電機的工作能耗和發熱，并達到均勻除塵。

二、除塵風機的工作原理及應用

1. 除塵原理

（1）慣性碰撞

含塵氣體在運動過程中與水霧液滴相遇時，在液滴前氣流開始改變方向，繞著液滴流動。而慣性大的塵粒要繼續保持原有的直線運動，和液滴發生碰撞。含塵液滴相互碰撞形成較大的液滴，含塵液滴與除塵板和氣水分離板發生碰撞被截留，截留后形成的污水經排污口流出。

（2）擴散

粒徑在0.1μm左右時，擴散是塵粒運動的主要因素。

2. 工作原理

除塵和氣水分離機理（見圖3）是將含塵空氣經過風機動力吸入粉塵收集器，在來流方向上設置的水噴霧器噴射出微米級的水霧，使粉塵濕潤、增重、凝集和滯留，便于除塵板捕捉除塵。同時噴霧器也對除塵板進行噴霧，使除塵板上的除塵載體富集水分，便于吸附粉塵。由于除塵板為W形，因此含塵水霧在高速氣流的帶動下，多次撞擊和穿透除塵板，除塵載體將含塵水霧截留下來，流入排污槽，最后從除塵器輸出干凈、不含水分的空氣。

三、除塵風機應用效率對比分析及效益

1. 除塵風機的應用效率

利用直讀式測塵儀對+1172m軌道石門掘進使用除塵風機前后的粉塵濃度進行測定對比（見表1），由表中粉塵濃度數據顯示，未使用除塵風機，綜掘機作業時全塵182mg/m3，呼塵62.6mg/m3；使用除塵風機，并利用長壓短抽的原理降塵后，全塵為20.2mg/m3，呼塵11.6mg/m3。由此可見，全塵濃度下降了89%，呼塵濃度下降了81%，有效地降低了掘進工作面掘進期間的粉塵濃度，為作業人員職業健康和礦井安全生產提供了保障。