礦用皮帶滾筒摩擦試驗除塵裝置研究

趙峻漾

摘 要：在煤礦運輸設備阻燃輸送帶的安全性能檢測檢驗中，滾筒摩擦實驗結果是一項重要的判斷標準。在滾筒摩擦實驗過程中，由于滾筒和阻燃輸送帶間的持續摩擦，輸送帶因高溫會產生大量的一氧化碳、二氧化硫，燃燒不完全的氮氧化物，還有少量的多環芳烴等致癌物質，并且會產生大量煙塵，對環境污染較大。為了避免這些有害物質進入大氣環境中破壞生態平衡，也為了人們生活環境的健康發展，本文對螺旋環霧噴槽除塵裝置進行了研究，并提出了改進措施。

關鍵詞：滾筒摩擦試驗;螺旋環霧噴槽除塵裝置;改進措施

Abstract： In the inspection of the safety performance of the flame-retardant conveyor belt of the coal mine transportation equipment， the results of the drum friction test is an important criterion. In the process of cylinder friction experiment， due to the continuous friction between the cylinder and the flame-retardant conveyor belt， the conveyor belt will produce a large number of carbon monoxide， sulfur dioxide， incomplete combustion of nitrogen oxides， a small amount of polycyclic aromatic hydrocarbons and other carcinogens due to high temperature， and will produce a large number of smoke and dust， which will cause great environmental pollution. In order to prevent these harmful substances from entering the atmosphere and damaging the ecological balance， and for the healthy development of people's living environment， this paper studied the dust removal device of spiral ring fog spray tank， and put forward the improvement measures.

Keywords： roller friction test;dust removal device of spiral ring fog spray trough;improvement measures

《煤礦安全規程》2016版第三百七十四條第（一）條的規定：“采用非金屬聚合物制造的輸送帶、托輥和滾筒包膠材料等，其阻燃性能和抗靜電性能必須符合有關標準的規定。”[1]其中，滾筒摩擦試驗是檢驗阻燃性能的一項重要指標，須符合《煤礦用織物整芯阻燃輸送帶標準》（MT 914—2008）標準。而在實際檢測檢驗過程中，滾筒摩擦試驗由于皮帶持續摩擦，高溫產生的煙塵對環境污染較大，而在環境對人類影響日益嚴峻的情況下，對工業及附屬企業產生煙塵的管控更加嚴格。因此，本文對礦用皮帶滾筒摩擦試驗螺旋環霧噴槽除塵裝置進行研究[2]。

1 螺旋環霧噴槽除塵裝置結構及工作原理

1.1 結構

螺旋環霧噴槽除塵裝置主要由九部分組成，包括排氣風機、進水口、噴霧頭、煙道、螺旋管網、水箱、溢流孔、排污閥、排污管。具體如圖1所示。

1.2 工作原理

滾筒摩擦試驗過程中產生的煙塵由軸流排氣風機從滾筒摩擦試驗箱中送進煙道，螺旋管網一端堵死，另一端與供水裝置相連，在管路與水箱連接處有一水泵，通過管路向螺旋管網供水。水從各個噴霧頭噴出，在煙道里形成水噴霧，當煙塵從煙道通過時實現了一次凈化。煙道中的煙塵最后排入水箱，在水中凈化后排出干凈空氣。同時，噴霧凈化的煙塵水通過煙道流入水箱，可實現水的循環使用。水箱底部有排污管和排污閥，當水箱中有雜質時可通過其排出，以免雜質過多堵塞螺旋管路。水箱箱體設有溢流孔，水位過高時將自動排出，可以保證煙道進入水的深度，有效凈化煙塵及氣體。

2 除塵裝置的特點及改進措施

2.1 特點

該除塵裝置造價低廉，結構簡單，管路鋪設比較靈活，可根據場地實際空間進行設計和改造，體積小，所占空間少，煙塵凈化效果好，材料消耗主要為電和自來水，并且水資源能實現循環利用，符合國家節能環保的要求。

2.2 改進措施

為了保障該除塵裝置穩定工作，提高除塵效率，保證煙氣的有效凈化，提出以下四點改進措施，在實際應用中可以加以借鑒或者根據實際情況進行相應的技術改進。

2.2.1 裝置安裝設計。除塵裝置的煙道主要為鐵皮圍成的矩形或圓形管道，長度根據煙塵排放量的大小來設計安裝，一般為2～6 m。正常情況下，礦用皮帶滾筒摩擦試驗煙塵氣體排放量不大，可根據煙道截面積來增減煙道長度：如果根據現場空間大小所設計的煙道橫截面積較小，可以增加煙道長度;若煙道橫截面積較大，便可減少煙道長度。不論煙道長短，都要使煙道與水箱穩定連接。

煙道的設計還需考慮一些物理因素。由于地球自西向東旋轉，在條件允許的情況下，盡量使滾筒摩擦試驗機排煙口設置在東方，水箱在西方，煙塵徑直由東向西通過煙道，可以利用物體在地球自轉的慣性適度增快煙塵行進速度;另外可以使煙道由西向東傾斜一定角度，整體水箱處低，排風機處高的原則[3]。煙塵剛入煙道時溫度較高，集中在上部，可以高濃度通過螺旋管網噴霧降塵，又恰好利用重力水流順著煙道快速流入水箱，增加水霧凈化效率[4]。

另外在皮帶滾筒摩擦試驗工作量大、煙塵排放量高時，可在滾筒摩擦試驗機煙塵排放連接處并聯一組煙道，形成雙風機、水泵、螺旋管網凈化系統，更加高效地排除煙塵，如圖2所示。

2.2.2 增加氣體過濾材料。在除塵裝置實際工作中，螺旋管網水霧凈化煙塵較好，大量煙塵被水霧吸附，污水順延煙道壁流入水箱。但是，皮帶滾筒摩擦和燃燒試驗中還會產生一些不溶于水或者難溶于水的氣體，如CO、NO、芳烴物等，這些氣體隨著煙道進入水箱中，通過水箱排出進入大氣，對環境也會造成一定的污染，對人類健康造成危害。CO可以直接燃燒生成水和二氧化碳，但NO和其他有害氣體在正常條件下較難燃燒，不宜采用燃燒的方法去除有害氣體。因此，在此裝置中加入一些氣體過濾材料以過濾有害氣體[5-6]。

對于氣體過濾材料，生活中常用的吸附甲醛的有活性炭包、PP棉等，還有一些吸附性強的吸附材料，雖然過濾效果好，可達到99%以上，但價格昂貴、過濾速率慢、成本較高，不適用于本試驗。本試驗采用市場上性價比較高的PP棉和活性炭棉，其對吸附除塵裝置殘余的有毒有害氣體效果較好，且物價低廉[7]。氣體吸附材料不宜鋪設在煙道內，否則將吸附大量煙塵造成材料浪費，可以將其鋪設在水箱水面上。在水面上用鐵絲搭一層篦網，距離水面1 cm左右，將PP棉鋪設在篦網上方，厚度為5 cm左右，然后在其上鋪設5 cm左右的活性炭棉，溢流孔在活性炭棉上方，若距離溢流孔還有距離，可以增加活性炭棉厚度至溢流孔處。

除塵裝置連接大氣末端增添氣體過濾材料，配合螺旋管網除塵裝置可實現煙塵氣體的高效凈化，達到除塵除氣、保護環境的目的。

2.2.3 氣體循環過濾方案。在螺旋管網水霧除塵裝置工作過程中，為了防止過濾不完全的有毒有害氣體進入大氣，可將其回收，重新導入皮帶滾筒摩擦試驗箱中，形成閉環系統，如圖3所示。

圖3中箭頭方向為煙塵和氣體流動方向，滾筒摩擦試驗機產生的煙塵氣體經過煙道螺旋管網過濾后進入水箱中，水箱是密閉的，水面浮出的氣體經過管道重新進入滾筒摩擦試驗機。其中，不完全凈化的有毒有害氣體隨著新產出的煙塵氣體經過抽風機抽入螺旋管網循環凈化，避免流入大氣，同時也消除了對滾筒摩擦試驗機箱內部的負壓影響，保障皮帶滾筒摩擦試驗的正常進行。

2.2.4 污水處理方案。在螺旋管網除塵裝置實際工作運行中，無論是閉環式除塵還是開放式除塵，最終水箱中均會有很多煙塵沉淀的雜質隨著水流排出水箱。這些含有雜質的污水不宜直接排入生活廢水管道，有些氣體如二氧化硫、二氧化氮等易溶于水中，從而形成酸性污水，更不能直接反復使用（如灌溉植物、潑灑道路地面等）。因此，對污水進行處理后再排放也是比較重要的一項內容。

對于污水處理，可以使用家用凈水器或者工業用凈水處理系統對污水進行初級處理[8]。選取造價低廉的活性炭或者吸附材料對接水箱排污管，污水從排污管道流出經過吸附材料凈化過濾。活性炭屬于堿性過濾材料，可以將雜質過濾，也可與酸性液體發生中和反應生成無機鹽和水。過濾后的水便可以進行工業污物清洗或者連接下水管路排放。由于該污水處理方案只是初級過濾，污水中大部分有害物質未被過濾出，因此，不能作為生活用水。若需要達到飲用級別，還需要進行多重過濾，增設高級凈水處理系統，但成本較高，系統復雜，因此，不宜采用[9]。

3 結語

為保障工業生產符合國家節能環保的要求，本文對礦用阻燃輸送帶檢測檢驗項目中滾筒摩擦試驗的螺旋管網除塵裝置的原理進行了分析與研究，并對該裝置提出了改進措施，完善了該裝置的凈化氣體和煙塵系統，有效達到了節能減排的目的，遵循了保護環境的基本原則，符合國家倡導的建設資源節約和保護環境的方針政策，具有很高的社會效益和經濟效益。

參考文獻：

[1]中國法制出版社.煤礦安全規程[M].2016版.北京：中國法制出版社，2016.

[2]張晨.關于皮帶落煤轉載除塵裝置研究[J].石化技術，2020（1）：270，272.

[3]張大中.除塵裝置的選用[J].環境保護，1979（6）：27-29.

[4]郭帥.水幕降塵裝置研制與實踐應用[J].山東煤炭科技，2019（3）：92-94.

[5]倪冰選，張鵬.氣體過濾纖維材料的過濾特性測試方法概述[J].中國纖檢，2016（6）：94-97.

[6]彭孟娜.工業用空氣過濾材料的研究[J].成都紡織高等專科學校學報，2017（3）：200-203.

[7]本刊編輯部，趙永霞，張蔭楠.環保過濾材料的發展現狀及趨勢展望[J].紡織導報，2016（S1）：7.

[8]王媛.煤礦污水處理工藝改造研究[J].山西科技，2019（6）：143-145.

[9]劉歡，趙曉麗.農村生活污水處理技術應用現狀及處理效果[J].化工管理，2020（3）：88-89.