CN101864984B - 矿用卧式湍流球填料除尘器 - Google Patents

Abstract

一种矿用卧式湍流球填料除尘器。它主要是解决现有除尘器的除尘机理和结构型式不适应井下除尘等技术问题。其技术方案要点是：它由矿用风机、喷雾装置、过滤器、搅拌装置、脱水装置等组成，供水喷雾装置分别安装在风机的前后及填料层上部。进入除尘器的含尘气体，首先经水雾增湿产生凝聚沉降，进行一级除尘；然后通过填料球过滤器进行二级过滤除尘；最后通过旋流叶片的导向使气流产生旋转形成离心力进行第三级旋风除尘，同时脱去气体中的水雾。它既提高了除尘效果，也减少了除尘器占用的空间，且工作可靠性高，操作、使用、维护方便。通过采用防爆设计，可广泛应用到矿山井下等恶劣工作环境中使用，也可应用在除矿山以外的其它除尘、脱硫系统。

Description

矿用卧式湍流球填料除尘器

技术领域

本发明涉及一种卧式湍流球填料除尘器，特别是一种适于矿用的湿式填料除尘器。

背景技术

在我国的能源结构中，煤炭就占了70%左右，而95%的煤炭是在井下采掘出来的。在采掘过程中，在作业区会产生大量的煤尘，煤矿工人们长期在这种恶劣工作环境中工作，长期吸入煤尘容易引发矽肺病等职业病，严重危害着身体键康。同时，巷道里的煤尘还严重影响着矿井的安全生产。除煤矿以外的其它金属矿，在炮采、破碎等工作过程中，也同样存在上述问题。近年来，国家对矿工的身体健康越来越重视，对矿井的安全要求也更加严格。因此，适应矿井的除尘器也有了很好的开发前景。但是，现有的各种除尘器，基本上都是采用立式结构湍球除尘器，它们都不能适应矿井的要求。立式除尘器的主要缺陷是占用的空间很大，没法在矿山井下安装使用。能适应于井下的除尘器国内外也只有为数不多的几个厂家生产。这些产品的除尘机理和结构，都不尽合理，除尘效果不很理想尚且不说，过滤器需要人工拆开机体取出来清洗，然后再安装上去，操作使用的工人工作强度较大，清洗不及时，除尘器的工作可靠性又大打折扣，甚至完全失去效能。

目前，湍流球填料除尘器已被广泛应用于钢铁、冶金、电厂、建材等行业的除尘和脱硫等场合，但是，通用的湍球除尘器都是立式的，习惯称之为湍流塔。气流从塔的下部进入，经筛板穿过，靠气流的动力来推动筛板上的填料球体产生不规则的湍流运动，并在湍流球填料层上部采用水淋的方式对球体进行自清洗作用。显然，这种传统的结构方式也不适应于井下除尘的工况要求，但是湍流球填料的除尘机理使我们受到启发，设计了适宜于矿用的卧式湍流球填料除尘器。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于采矿业作业面等恶劣环境下使用的矿用卧式湍流球填料除尘器。并解决了现有矿用除尘器的过滤器不能自动清洗，需要人工拆洗及除尘效率低，工作可靠性差等弊端。

为实现上述目的，采用以下技术方案：它包括风机3、喷雾装置、过滤器5和机座7；所述风机包括风机壳体11、防爆电机17、叶轮15和导流罩16，防爆电机17安装在风机壳体11内的隔流腔内；在风机3的后端套装有与风机壳体11相配合的过滤器5；所述过滤器5包括过滤器壳体31、供水装置和搅拌器41；所述过滤器壳体31为卧式筒状结构，过滤器壳体31的筒状外周为密封结构，过滤器壳体31内两侧分别设置有用于通气的过滤器盖板44和底板；过滤器盖板44、底板和筒体组成填料室，并在填料室内填充有湍流球填料43，过滤室的上部设有加料、检查孔，并在孔内设置与供水管道4相连接的喷嘴33，在填料室的下部设有与筒体外界相连通的排水料斗，在下部与排水料斗相连的部分为多孔结构；在填料室内沿过滤器壳体31的轴向设有搅拌器41。

本发明也可在过滤器壳体31后端安装与填料室相配合的过渡风筒34，并在过渡风筒内设隔流腔，搅拌器41与安装在过渡风筒隔流腔内的减速机36的转轴相联接；所述湍流球填料43采用非金属材料的空心球体；所述过滤器盖板44和底板为百叶窗式平板、或多孔网格板、或设缝的平板。或在过渡风筒34的一端安装有脱水器6，所述脱水器采用锥式斜流叶片。当风机3采用轴流式的结构风机时，则风机3安装在过滤器前面；当风机3采用离心式的结构风机时，则风机3安装在过滤器、或过渡风筒34、或脱水器6后部。

所述喷雾装置安装在风机叶轮的前端或电机轴尾端，并同轴安装甩水盘，甩水盘的前面装有与供水管道相连接的喷嘴或连接套。其喷水方式包括2种，一种方式是：甩水盘的前面装有与供水管道相连接的喷嘴，甩水盘与喷嘴成间隙配合，甩水盘与喷嘴的中心在同一轴线上；甩水盘的表面为平面或球面结构，且在其表面设有若干径向布置的水槽或若干垂直于旋转盘表面的针状体。另一种方式是：所述甩水盘包括连接套13和甩水盘体64，在连接套13内设置有连接套空腔50，在连接套空腔50的一端设置有接水孔61，甩水盘上设置有甩水盘轴54，甩水盘轴54成液密封配合套装在连接套空腔50的另一端内，在甩水盘轴54内设置有甩水盘轴孔55，在甩水盘内设置有甩水盘通水孔62，甩水盘通水孔62与甩水盘轴孔55相通。所述甩水盘通水孔62沿径向设置后再朝轴向设置；所述接水孔61与供水管道4相连接；所述甩水盘体64的另一端设置有凸出的转轴；也可在连接套空腔50与甩水盘轴54之间配合套装有密封装置53。

本发明的风机3也可包括风机壳体11、防爆电机17、叶轮15和导流罩16，并在风机壳体11内设隔流腔，防爆电机17安装在风机壳体内的隔流腔内。

本发明与现有的各种结构型式的除尘器相比，具有以下一些显著特点。

1、结构新颖。这主要表现在三个方面：第一，用甩水盘的方式代替喷嘴喷雾方式，不仅解决了井下供水的水质条件和水压对喷雾效果的影响。而且能保证整个流道内无喷雾的死角。因而增加了尘气中粉尘与水雾（滴）的接触面积，提高了除尘效率。第二，采用卧式结构的填料箱作为过滤器，更适应于矿井安装的需要。传统的填料过滤器都是立式的，高度方向的尺寸较大，不适宜在井下巷道中安装。第三，根据卧式填料箱的结构，搅拌器也是在立式平面进行搅拌。驱动搅拌器的减速器和电机又安装在填料箱外的隔流腔内。

2、除尘效率高。现有的几种应用于矿井的除尘设备，长期运行的除尘效率一般不超过80%。本设计结合水膜、填料过滤，旋风等多种除尘机理于一体，除尘效率得到显著提高。特别是对细微的呼吸性粉尘的除尘效率可达到95%以上。

3、工作可靠性高。过滤式的除尘器，其性能好坏不仅要求能把尘气中的粉尘过滤掉，更重要的是能实现过滤材料的自清洁和再生。本设计采用机械方式对填料箱进行搅拌。同时，在填料层上面采用喷雾方式对其冲洗。使之填料球上沾附的粉尘不停的剥落下来。这样，即使长期工作，不需要人工去清洗，也能保证稳定的过滤效果。

4、适应性广。卧式湍流球填料除尘器是为井下除尘而专门设计的，但是，也可以用于非矿井的除尘。同时，还可以用于脱硫的场合。对于处理大风量的场合，该产品可以并联多台同时运行。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的左视结构示意图。

图3是图1的风机部份的结构示意图。

图4是图3的左视结构示意图。

图5是图4的I部分的放大结构示意图。

图6是图4的II部分的放大结构示意图。

图7是图1中的过滤器部分结构示意图。

图8是图7的左视结构示意图。

图9是甩水盘的结构示意图。

图10是实施例2的结构示意图。

图中：1-进风口，2-密封垫，3-风机，4-供水管道，5-过滤器，6-脱水器，7-机座，11-风机壳体，12-粗颗粒隔离网，13-前端连接套，14-前端甩水盘，15-叶轮，16-导流罩，17-防爆电机，18-内筒隔板，19-密封条，20-风机内筒盖板，21-油封压盖，22-后端甩水盘，23-后连接套支承架，24-后密封圈，26-后端连接套，27-导流罩，28-风机轴端挡圈，29-止动套，30-接线盒，31-过滤器壳体，32-检查孔盖板，33-喷觜，34-过渡风筒，35-O型密封圈，36-减速机，37-过滤器内筒盖板，38-过滤器密封垫，39-螺钉，40-平键，41-搅拌器，42-过滤器轴端挡圈，43-湍球填料，44-过滤器盖板，50-前端连接套空腔，51-前端甩水盘轴孔，52-前连接套支承架，53-前密封圈，54-前端甩水盘轴，55-前端甩水盘通水孔，56-后端甩水盘通水孔，57-后端甩水盘轴，58-后端甩水盘轴孔，59-后接水孔，60-后端连接套空腔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明：

实施例1，本发明包括风机、供水喷雾装置、卧式湍流填料过滤器、填料搅拌装置、脱水装置等。风机3包括风机壳体11、防爆电机17、叶轮15和导流装置16，防爆电机17安装在风机壳体11的隔流腔内。风机壳体11是一个套筒式结构，内外筒体采用若干个棱形管或圆管连接，防爆电机17安装在内筒里面的法兰上，轴伸出筒体外，在轴上安装叶轮，内筒与流道之间，用盖板隔开，盖板与内筒之间垫上密封垫，保证流道内的水，雾、尘、气不会进行内筒，电机的散热通过棱形管或圆管产生空气的对流作用。并在筒内隔成进风室和出风室，以保证对流效果。供水喷雾装置包括供水管道、调节球阀、连接套、喷嘴、甩水盘等。湍流填料过滤器包括盖板、底板、筒体等组成的过滤器壳体及湍流球填料层。在风机叶轮前端设置一个导流罩，并与叶轮同轴旋转。在叶轮前面同时安装一个甩水盘，甩水盘表面或内部有若干径向或轴向的水槽，当甩水盘随叶轮高速旋转时，注入的水会因离心力作用高速甩向筒壁而形成水雾。甩水盘由安装在供水管上的连接套供水或由安装在供水管上喷嘴直接喷射到其表面上。甩水盘产生的水雾因气流作用流到叶片上，再次因离心力作用被雾化。脱水装置包括筒体、锥式斜流叶片等。填料搅拌装置包括搅拌器、减速机、电机及用于安装的过渡筒体。参阅图1至图9。

风机可采用轴流风机或离心风机。轴流风机安装在过滤器前面，对进入过滤器的气流产生正压作用。离心风机安装在脱水器之后面，对气流产生负压作用。

当采用轴流风机时，风机的电机安装流道内的内筒隔流腔中，为防止流道内水、雾、尘、气进入隔流腔。隔流腔的内筒盖板采用密封垫。为防止隔流腔内电机的散热不良等现象，风机的外筒与隔流腔的连接采用若干个棱形管。空气可从棱形管进出产生对流进行热交换。在风机的叶轮前端有导流罩，减少进风阻力。导流罩与叶轮是可拆性连接。在叶轮前端及电机尾端轴伸上，分别设有甩水盘。甩水盘的作用是把注入甩水盘内的水通过高速旋转，产生径向均布的水雾幕。甩水盘的注水采用与供水管道相接的连接套注入其内腔或与供水管道相接的喷嘴直接喷在其表面上。喷雾大小或注水量大小，可以调节供水管道上的阀门开度来保证。连接套固定在支承圈上。

当采用离心风机时，风机安装在脱水器后面，过滤器安装在脱水器前面，甩水盘不再安装在风机叶轮前面，而是在过滤器前面的流道内的隔流腔内设置一个小电机直接驱动，甩水盘的注水与上述方式相同。

过滤器5的过滤器壳体31为筒状结构，上部有检查孔，除下部排水料斗处为多孔板结构外，筒体四周为密封结构，过滤器盖板44和底板为百叶窗板、或多孔式网格板、或设缝的平板，便于气流通过。在过滤器盖板44、底板、筒体组成的过滤室中，填充有非金属材质的球体作为填料，在过滤室上部的检查孔内，设有与供水管道相连的喷嘴。喷嘴产生的水珠或水雾对球体产生冲洗作用，同时，在冲洗过程中，在球表面产生一层水膜。含尘气体经过填料层时，气体中的粉尘在与球体表面的水膜接触中被截留。净化的气体从球体之间的缝隙中通过。连接在过滤器后面的过渡风筒的内部隔流腔中，装有搅拌减速机和电机，减速机输出端伸入过滤室内，在其上面安装搅拌器，填料球在搅拌器的作用下，产生无规则的湍流运动，球体在运动过程中，上面积聚的粉尘，在搅拌器的驱动下，球体之间产生碰撞，加之喷水的冲冼，不停的掉下。填料室的下部设有与过滤器壳体31外界相通的排水口，从球体上冲洗下来的粉尘连同水滴从排水口排出。

经过滤器净化的气体中存有一定的水珠或水雾，通过脱水器时，由于脱水器中旋流导叶的作用，气流会形成一种旋流，在旋转过程中离心力的作用下，水珠或水滴因其质量较大会甩向筒壁与气流分离，洁净气体直接排入除尘器附近的大气中。

进入风机的含尘气体在流道内与水雾接触，细微的颗料与水雾凝聚成大的颗粒，经过流道后，流速突然变慢，产生沉降作用。这就形成了第一级除尘。更细的粉尘随气流进入过滤器，粉尘与填料球接触，被球表面的水膜所捕集。再一次得到净化，这就形成了第二级除尘。过滤器壳体由盖板、底板筒体围成填料室，筒体状，上部有检查孔，下部有下料口，填料室上部的检查孔内设置了一个喷嘴，对球体表面进行清洗，并形成一层水膜。填料室里设置了一个搅拌器，驱动搅拌器的电机减速机安装在过滤器后面过渡风筒的内筒里，并用盖板隔离把流道内的水、雾、尘、气完全隔开。填料球上积聚的粉尘，因搅拌的作用，加上喷水清洗，从表面上剥落下来，与水珠形成泥浆从下部料斗处排出。填料球表面除水膜外，总保持洁净，不需人工去清理。

经填料过滤后的气体中，尚有少量的粉尘，且有一定的水雾。经脱水器时，因旋流叶片的导向作用，气流由直线运动变为旋转运动，在旋转过程中，质量较大的水、雾、尘等，产生的离心力也大，惯性也大，水雾和残余粉尘脱离气流甩向筒壁，气流得到净化，这就形成了第三级除尘。安装旋流叶片的内筒采用锥形结构，对气流旋向筒壁也有一定的导向作用。经净化后的气体直接排入巷道内，作为回风和掘进区域的新风。

实施例2，如图10所示，过滤器、脱水器的结构型式与实施例1完全相同，不同之处只是风机的结构形式和安装位置完全不同。采用离心式风机安装在净气出口端。风机置于脱水器后面时，甩水盘安装在进风管中的隔流腔前面，与隔流腔内的电机轴相连接。甩水盘为弧形结构。喷嘴与供水管道连接，直接把水喷到甩水盘上，喷嘴喷出的水珠，通过甩水盘的高速旋转产生的离心力会使水珠继续雾化，因此，水质即使不太好，供水压力不太高，喷嘴也不需多个，整个流道内的水雾也能保证很细、很均匀。参阅图1-9，及图10，其余同实施例1。

风机安装在脱水器后面的净气出口处，配套的电机完全暴露在外面，不需特别的防护，进入风机的气体是净气，对防止风机叶轮的腐蚀，有一定好处。净气排放方向垂直向上，对巷道内的人员和设备影响更少。

Claims (7)

1.一种矿用卧式湍流球填料除尘器，其特征在于：它包括风机(3)、喷雾装置、过滤器(5)和机座(7)；所述风机包括风机壳体(11)、防爆电机(17)、叶轮(15)和导流罩(16)，防爆电机(17)安装在风机壳体(11)内的隔流腔内；在风机(3)的后端套装有与风机壳体(11)相配合的过滤器(5)；所述过滤器(5)包括过滤器壳体(31)、供水装置和搅拌器(41)；所述过滤器壳体(31)为卧式筒状结构，过滤器壳体(31)的外周为密封结构，过滤器壳体(31)内两侧分别设置有用于通气的过滤器盖板(44)和底板；过滤器盖板(44)、底板和筒体组成填料室，并在填料室内填充有湍流球填料(43)，过滤室的上部设有加料、检查孔，并在孔内设置与供水管道(4)相连接的喷嘴(33)，在填料室的下部设有与筒体外界相连通的排水料斗，在下部与排水料斗相连的部分为多孔结构；在填料室内沿过滤器壳体(31)的轴向设有搅拌器(41)；在过滤器壳体(31)后端安装有与填料室相配合的过渡风筒(34)，并在过渡风筒内设隔流腔，搅拌器(41)与安装在过渡风筒隔流腔内的减速机(36)的转轴相联接；所述湍流球填料(43)采用非金属材料的空心球体；所述过滤器盖板(44)和底板为百叶窗式平板、或多孔网格板、或设缝的平板。

2.根据权利要求1所述的矿用卧式湍流球填料除尘器，其特征是：在过渡风筒(34)的一端安装有脱水器(6)，所述脱水器采用锥式斜流叶片。

3.根据权利要求1或2所述的矿用卧式湍流球填料除尘器，其特征是：当风机(3)采用轴流式的结构风机时，则风机(3)安装在过滤器前面；当风机(3)采用离心式的结构风机时，则风机(3)安装在过滤器、或过渡风筒(34)、或脱水器(6)后部。

4.根据权利要求1所述的矿用卧式湍流球填料除尘器，其特征是：喷雾装置安装在风机叶轮的前端或电机轴尾端，并同轴安装甩水盘，甩水盘的前面装有与供水管道相连接的喷嘴或连接套。

5.根据权利要求4所述的矿用卧式湍流球填料除尘器，其特征是：甩水盘的前面装有与供水管道相连接的喷嘴，甩水盘与喷嘴成间隙配合，甩水盘与喷嘴的中心在同一轴线上；甩水盘的表面为平面或球面结构，且在其表面设有若干径向布置的水槽或若干垂直于旋转盘表面的针状体。

6.根据权利要求4所述的矿用卧式湍流球填料除尘器，其特征是：所述甩水盘包括连接套(13)和甩水盘体(64)，在连接套(13)内设置有连接套空腔(50)，在连接套空腔(50)的一端设置有接水孔(61)，甩水盘上设置有甩水盘轴(54)，甩水盘轴(54)成液密封配合套装在连接套空腔(50)的另一端内，在甩水盘轴(54)内设置有甩水盘轴孔(55)，在甩水盘内设置有甩水盘通水孔(62)，甩水盘通水孔(62)与甩水盘轴孔(55)相通。

7.根据权利要求6所述的矿用卧式湍流球填料除尘器，其特征是：所述甩水盘通水孔(62)沿径向设置后再朝轴向设置；所述接水孔(61)与供水管道(4)相连接；所述甩水盘体(64)的另一端设置有凸出的转轴；在连接套空腔(50)与甩水盘轴(54)之间配合套装有密封装置(53)。

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