水氣噴霧降塵裝置的設計與實踐

陽光明

（山西煤炭進出口集團蒲縣萬家莊煤業有限公司，山西 蒲縣 041000）

1 工程概況

山西煤炭進出口集團蒲縣萬家莊煤業公司產塵工序主要有打眼、爆破、綜掘、支護、施工水溝、運輸等。該礦各區域和不同時間粉塵的產生量及比例情況，如表1 和表2 所示。

表1 萬家莊煤業公司粉塵的產生量情況表

表2 萬家莊煤業公司粉塵的產生量比例情況表

從表1、表2 可知，在萬家莊煤業公司，機械化程度越高的區域內，粉塵的產生量越大，所占比重也越大。因此在該礦大力推行機械化自動化高產高效開采的背景下，對于煤礦粉塵的防治工作已刻不容緩。

2 傳統噴霧降塵裝置的缺點分析

傳統的噴霧降塵裝置主要缺點包括以下幾方面：

（1）傳統噴霧降塵裝置是通過水壓提供動力從而實現噴霧作業的，應用過程中常發現供力不足、噴霧距離短、覆蓋面積小、效果不好等缺陷，同時常出現水不出霧的情況。

（2）在該礦酸性環境狀態下，該傳統噴霧降塵裝置的噴頭發生了銹蝕堵塞現象，造成噴霧效果不佳，影響噴霧降塵效果。

（3）在該礦井下惡劣壞境當中，傳統的噴霧降塵裝置沒有制作相應的保護裝置，設備很難得到有效保護，不斷地維修和更新增加了材料的配件消耗，使降塵成本大大提高。

3 新型水氣噴霧降塵裝置的研發

3.1 研發思路

噴霧降塵裝置主要是利用高壓使得水滴產生霧化現象，實現降塵目的。當前對水滴實現霧化的方式一般有兩種：（1）當水滴自身形成高壓水射流，控制壓力到設定值，水射流在噴嘴處射出時形成霧化；（2）利用井下高壓風和靜壓水相結合，當控制高壓風到設定值，就能在噴嘴處射出時形成霧化。該礦應用的傳統噴霧降塵裝置采用的是第一種霧化方法。通過分析可知，在該霧化方式下，高壓水的壓力必須控制在8～11 MPa。該壓力給高壓水泵和水封的可靠性提出了難度，適用性不佳。因此在新型水氣噴霧降塵裝置設計時，決定采用高壓風和靜壓水相結合來實現霧化，完成降塵的目的。

3.2 新型水氣噴霧裝置的設計

新型水氣噴霧裝置結構如圖1 所示，主要包括水管、壓力風管、固定架、噴嘴等部件。

圖1 新型水氣噴霧裝置結構示意圖

從圖1 可知，該水氣噴霧裝置將水管和壓力風管通過接頭分別接在同一噴霧桿上，一個實現供水功能，一個實現供風功能，利用水管和壓力風管上的閥門對供風壓力和供風量進行調節。裝置使用前，必須提前調節好水壓、風壓。裝置使用時，依次開啟供風閥門供風、供水閥門供水，在噴霧桿內利用高壓風將水轉變成霧噴灑到巷道中，利用水管上的控制閥門控制供水量的大小，從而根據需要隨意改變噴霧的霧化程度，既可以降塵又不浪費水資源。關閉時，先關閉供水閥門停止供水，再關閉供風閥門停止供風，利用風壓將噴霧裝置管路中的水全部轉化成水霧噴灑出去，杜絕了噴霧中的留存水導致噴霧裝置銹蝕、賭塞噴嘴影響噴霧霧化效果。

4 實踐應用及效果分析

新型水氣噴霧降塵裝置研制完成后，在該礦綜采工作面進行了設備的安裝及實踐應用，并采用CC-20 型粉塵采樣器對20102 工作面回風巷集中降塵區的粉塵濃度進行了采樣檢測，檢測結果如表3所示。

從表3 中檢測結果可知，在開啟新型水氣噴霧降塵裝置前，僅僅依靠采煤機及液壓支架自身的降塵系統，在采煤機組機尾后方1 m 檢測到粉塵濃度為239 mg/m3。采用傳統噴霧裝置、新型水氣噴霧裝置后，在噴霧水幕后方5 m、15 m 區域內檢測的粉塵濃度分別為110 mg/m3、68 mg/m3、29 mg/m3、14 mg/m3，粉塵降低率分別為58%、70%、89%、95%。以上數據充分說明開啟新型水氣噴霧降塵裝置后，降塵效果理想，降塵率高，裝置的研制達到了設計要求。

表3 20102 工作面回風巷集中降塵區總粉塵濃度測定表

該新型水氣噴霧降塵裝置在實踐應用中，表現出高效、低能耗、噴霧距離遠、降塵范圍大、水霧滯留時間長等優點。在應用當中，可以采用調節風水調節閥門來增加水的霧化效果。該裝置有效地消除了傳統噴霧裝置存在的出水不出霧的現象，提高了噴霧裝置降塵效率，從而提高噴霧凈化礦井空氣的效果。

5 結論

針對萬家莊煤業公司傳統噴霧降塵裝置存在的問題，設計了新型水氣噴霧降塵裝置，并進行了實踐應用。結果表明，該新型水氣噴霧降塵裝置的使用，降低了游離在礦井空氣中的粉塵濃度，提高了礦井粉塵治理率，為煤礦職工創造了良好的工作環境，為企業創造了較好的社會經濟效益。