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高压喷雾除尘技术及其应用(转载)
发表时间:2015-04-03     阅读次数:2566     字体:【 】

0引言

煤矿开采过程中会产生大量的粉尘, 其中受重力作用而沉降成为积尘, 粒径非常细小的则随风流飘扬形成飘尘。长期工作在粉尘飞扬的环境中, 给人的身心健康造成终身危害。煤矿井下粉尘表面会吸附一层空气薄膜, 阻碍粉尘的凝聚沉降; 细微岩尘粒径小、表面积大, 其中游离二氧化硅容易溶解于人体肺细胞中; 采掘工作面产生的新鲜粉尘容易带电。粉尘在浓度及温度适合的条件下极易发生爆炸, 对生产设备及人身安全造成严重威胁,因此, 矿井除尘技术的研究极为重要。本文就高压喷雾除尘技术及其应用作简要介绍。

1 高压喷雾除尘及其机理

1. 1 高压喷雾除尘

高压喷雾除尘系统主要由高压水泵、高压供水管路、水箱、过滤器、控制系统、喷雾架和高压喷嘴组成。喷雾压力一般大于7. 2 MPa, 喷嘴孔径小于1mm, 降尘原理在很大程度上表现为惯性、重力、截留、静电、扩散沉降。喷嘴喷出的高速水流, 在很短的距离上就分散成小液滴, 并在液滴后形成一种气流, 没有低压喷雾的明显雾流衰减区, 并且伴有强烈的涡流运动。其喷雾液滴粒径小, 在整个雾流长度上分布平均, 运动速度大, 喷雾雾粒的荷电量大大增加, 这些都对提高降尘效率极为有利。高压喷雾除尘效率可达到80% ~ 90% 以上, 并且设备较为简单, 易于实现, 将其应用于采煤机内外喷雾, 液压支架喷雾以及转载点, 进、回风巷道净化风流水幕都可以取得较好的降尘效果, 也可以和负压二次除尘、风水喷雾、磁化水降尘等技术综合使用。缺点是耗水量、耗电量较大, 过小的液滴容易蒸发, 对呼吸性粉尘的捕集效率会有所降低。

1. 2 喷雾雾化相关机理

雾化是指在内外力的作用下, 液体的碎裂过程。表面张力将促使液滴成为球形, 但湍流的径向速度分量则作用于液体表面, 空气动力会促使其碎裂。一旦外部作用力超过了表面张力, 碎裂就会发生。若有进一步的碎裂发生, 才会形成大量的细小液滴,喷嘴尽管形式不同, 但其雾化的物理过程都是相同的。要使液体雾化, 必须先使液体展成很薄的薄膜或很细的射流, 然后再使其变得不稳定, 进而再将薄膜或射流破碎成大量细小的液体滴群。

2 高压喷雾除尘系统研究及现场应用

2. 1 高压喷雾除尘系统研究

高压喷雾除尘在国外应用较早, 在国内只是近十年才得到发展, 对其的研究还处于初级阶段。由于其机理复杂(惯性、重力、截留、静电等机理的综合作用) , 又需要很多的理论基础(关系到流体力学、两相流体动力学、水射流技术、气溶胶力学、通风与除尘等学科知识), 所以对于高压喷雾的理论分析和研究十分有限, 仅有的研究也是多建立在常压喷雾理论上的经验和半经验公式, 有很大局限性。

2. 2 高压喷雾除尘的现场应用

相对于其它除尘技术和方法, 高压喷雾除尘效率高, 设备简单且容易实现, 适用性较强, 适于在煤层含水量较低的工作面上的采煤机和掘进机的内外喷雾、液压支架的喷雾系统、转载点喷雾以及掘进、采煤放炮过程中的喷雾降尘等。高压喷雾系统在国外的应用: 高压喷雾系统在国外应用较早, 前苏联时期某矿曾对采煤机高压喷雾装置进行了工业性试验。???? - !?? 型采煤机喷雾装置包括吸水管过滤器, 两台水泵和自动控制阀。高压喷雾装置的主要参数, 喷嘴出口水压8 ~ 10MPa, 水雾粒度30~ 50 ?m。在采煤机司机工作地点, 使用喷雾装置时司机工作地点的粉尘浓度由2 100~ 3 400mg /m3, 降至510~ 1 000 mg /m3, 采煤机后10~ 15m 处由2 400~ 10 300mg /m3 降至510~ 440 mg /m3, 除尘效率达到60%。目前, 在美国、德国等产煤国家, 高压喷雾的应用较为广泛, 对喷嘴的布置方式及数量, 喷嘴的选型, 喷雾的最佳参数的研究都比较成熟, 而且对喷雾除尘系统的降尘效果极为重视, 能够严格按照喷雾参数的要求供水, 降尘效率可以达到80% ~ 90%以上。高压喷雾系统在国内的应用: 我国煤炭科学研究总院重庆分院对于井下工作面应用高压喷雾降尘技术的研究较早, 对其机理做了初步的研究, 并在宁夏石炭井矿务局乌兰矿进行了现场试验, 使用高压喷雾系统后采煤司机处和采煤机下风向10 m 处的降尘效率分别达到94%和85% 。又与山东兖州矿业集团合作开发了采煤机机载电动泵高压外喷雾系统, 在实际应用中除尘效率达到了97%, 其研制的机载液动泵喷雾系统也取得了较好的效果。高压喷雾在液压支架上也有实践应用, 山西阳泉矿务局使用了自动控制高压喷雾降尘系统, 在全部支架都装备自动喷雾系统后, 降尘效率可以达到70% ~ 90%。兖矿集团兴隆庄煤矿在综放工作面液压支架上安装了3 种喷雾降尘装置, 即在液压支架前梁、顶梁上表面和掩护梁上表面两侧分别安设高压喷嘴, 在支架后连杆处安设文丘里式高压喷嘴。该项技术突破了传统的液压支架喷雾降尘模式, 降尘效率达到75% ~ 85% 。而支架的自动或手动常压喷雾, 除尘率只为50% 左右。另外, 高压喷雾除尘还可以应用于掘进工作面的掘进机降尘, 放炮后的喷雾降尘, 转载点喷雾以及巷道净化水幕等工序。

2 3 防尘管理

防尘管理是煤矿综合防尘工作的重要组成部分, 是使各种防尘设备和设施正常运行, 各种技术措施取得最佳效果的重要保证。防尘管理必须系统地做好以下工作: ?? 建立定期检查、整治制度。根据我国煤炭行业防尘工作的现状, 需要进行长时间、多次反复整治。要建立例行的制度, 对企业进行督促。制度由企业行政主管部门会同职能部门制定, 检查由上级职能部门组织进行; 制定具有一定法律效力的煤矿防尘工作处罚办法。对不采取防尘措施、防尘措施不得力、在粉尘危害严重的条件下作业的企业和责任人, 视情节轻重给与经济上和行政上的处罚。使企业的防尘工作受到监督, 并形成一定压力; ! 将呼吸性粉尘作为法定指标纳入煤矿的测尘和防尘管理中。呼吸性粉尘在尘肺病预防中是一个重要指标, 应明确在测尘工作中呼吸性粉尘的指标,

并配备足够的测定仪器; ?改革防尘管理方式, 建立新的管理模式。改变目前煤矿的防尘管理主要由通风安全部门负责, 其工作重点是防止煤尘爆炸。煤矿的医疗卫生部门只负责尘肺病管理的方式, 将预防煤尘爆炸和预防尘肺病实行一体化管理, 建立对粉尘工程性防御与医学性预防相结合的管理模式。

3 结论

通过对粉尘的综合治理, 可大大减少粉尘的产生、传播和积聚, 使粉尘得到有效的控制。此外, 高压喷雾的理论及技术应用虽然不是很成熟, 但这是一种行之有效的降尘技术, 有着广泛的发展空间。

 
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