CN101943021A - 煤矿井下用压气排渣钻孔除尘器 - Google Patents
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Abstract
煤矿井下用压气排渣钻孔除尘器，涉及煤矿井下通风除尘的装置，包括文丘里管混合器，所述文丘里管混合器包括进气室、收缩管段、直管段和锥形扩散段，在所述进气室内设置有高压气体进口管，高压气体进口管的外端设置在进气室外，高压气体进口管的内端连接至少一根与文丘里管混合器中心轴线平行的直管，直管的另一端安装有高压气体喷头，高压气体喷头的出口处设置在文丘里管混合器内；在所述文丘里管混合器上还设置进水管，进水管上安装有阀门，进水管的内端连接水雾化喷头，所述水雾化喷头设置在文丘里管混合器内。除尘器采用了高压气体引射原理、湿法除尘技术，其结构简单、体积小、重量轻、搬运方便和除尘效率高。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿井下通风除尘的装置，主要用于煤矿井下巷道壁面煤层干法钻孔除尘、锚喷工艺降尘、皮带输煤转载点，特指一种煤矿井下用压气排渣钻孔除尘器。
背景技术
由于瓦斯威胁煤炭开采的安全，煤矿井下巷道壁面钻孔抽排煤层中的瓦斯成为煤炭开采前的一道重要环节。对一些松软煤层，只能干法钻孔，采用压缩空气吹尘工艺，使钻孔时产生的煤粉和压缩空气一道沿钻杆和孔壁之间的间隙喷出。虽然吹尘气体流量不大，但压缩空气具有的能量大，形成的气流冲击力强，带尘量高达3000mg/m3以上，导致工作面的环境十分恶劣，严重威胁作业人员的身体健康；喷出气流的瓦斯浓度高，因高安全生产需要，吹尘工艺的降尘方法禁止风机抽气。
为了改善干法钻孔中的严重环境污染问题，目前的做法是在干法钻孔的孔口设置钻杆套管的孔口集尘器，小套管深入煤层，大套管贴近巷道壁面，压缩空气的吹尘沿钻杆和小套管之间的间隙喷出进入大套管，在大套管内喷雾降尘，除尘效率在50％～60％之间，虽然降尘效果明显，但难以达到工作环境卫生标准。目前，孔口除尘还有其它形式的工艺设备，如多级无动力孔口除尘器（200920032546.X）、矿用湿式孔口除尘器（200620110816.0），但由于设备体积大，快速撤、装和搬运困难，难以适应钻孔位置频繁更换的需求。
随着国家经济的快速发展，煤炭的需求量越来越大，煤炭安全开采越来越重视，巷道壁面钻孔抽排瓦斯已成为预防煤炭开采中瓦斯突出的重要措施之一，因此壁面煤层的钻孔工作量越来越大。为了消除干法钻孔过程中粉尘对作业工人的威胁，研制体积小、重量轻、安全可靠、撤装方便的高效除尘装置具有重要的实用价值，它可以改善工作面的工作环境，降低作业工人的劳动强度，保障作业工人的工作权益，同时，能提高壁面钻孔的工作效率。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种煤矿井下用压气排渣钻孔除尘器，除尘器采用了高压气体引射原理、湿法除尘技术，其结构简单、体积小、重量轻、搬运方便和除尘效率高。
本发明的目的是这样实现的：煤矿井下用压气排渣钻孔除尘器，包括文丘里管混合器，所述文丘里管混合器包括进气室、收缩管段、直管段和锥形扩散段，在所述进气室内设置有高压气体进口管，高压气体进口管的外端设置在进气室外，高压气体进口管的内端连接至少一根与文丘里管混合器中心轴线平行的直管，直管的另一端安装有高压气体喷头，高压气体喷头的出口处设置在文丘里管混合器内；在所述文丘里管混合器上还设置进水管，进水管上安装有阀门，进水管的内端连接水雾化喷头，所述水雾化喷头设置在文丘里管混合器内。
本发明在文丘里管混合器的收缩管段前设置进气室，高压气体喷头设置在文丘里管混合器内，高压气体喷头喷射的高速气流通过文丘里管混合器，在文丘里管混合器的进气室形成负压，抽吸由进气管进入的含尘气流；在文丘里管混合器中安装水喷雾喷头，水雾化量由进水管上的阀门控制，水被雾化成雾滴，雾滴分散在含尘气流中，和含尘气流一道进入文丘里管的直管段和锥形扩散段，形成湿法除尘，即：喷射的高速气流和抽吸的含尘气流、雾滴在文丘里管混合器内的流动过程中形成高度湍流状态，给尘粒与雾滴创造了不断接触、碰撞的机会，导致尘粒并被雾滴捕集，形成第一级除尘。
煤矿井下用压气排渣钻孔除尘器采用压缩空气为工作流体，当压缩空气源的压力超过0.19MPa时，高压气体喷头喷射的气流速度为音速或超音速，产生的引射效果较好；为了提高工作流体的工作效率，把单一喷头设计为多喷头，能大幅度提高引射比（引射流体质量/工作流体质量）。
本发明的优点为：
（1）采用高压气体引射，除尘器无运动部件，使用环境不受瓦斯浓度的限制；
（2）除尘器结构简单，重量不超过50kg，搬运、撤、装方便；
（3）除尘器的除尘效率不低于95％，正确使用，不会出现除尘器堵塞问题。
本发明的高压气体喷头的出口处设置在收缩管段或直管段。
所述进水管穿置在进气室上，水雾化喷头设置在进气室内。
所述进水管穿置在收缩管段上，水雾化喷头设置在收缩管段内。
所述进水管穿置在直管段上，水雾化喷头设置在直管段内。
为了使除尘效果更好，所述锥形扩散段的外端连接除尘脱水装置。文丘里管混合器排出的混合气流通过除尘脱水装置，形成第二级除尘。
所述除尘脱水装置包括卧式筒体和设置在卧式筒体横断面上的纤维栅板，所述筒体的后端固定连接挡板，筒体的下端设置含尘水流出口和除尘后气流流出口，所述含尘水流出口设置在纤维栅板的前侧，除尘后气流流出口设置在纤维栅板的后侧，纤维栅板的前端面与所述锥形扩散段的后端面之间设置间隔。纤维栅上的湿纤丝与粉尘产生惯性碰撞效应和拦截效应，二次防尘脱水效果好。
所述高压气体进口管与直管之间设置高压气体分配室，高压气体分配室位于所述进气室内，所述各直管布置在高压气体分配室的一端。
所述进气室的上端连接含尘气流进口管，含尘气流进口管的轴线与文丘里管混合器的轴线垂直。
所述进气室连接含尘气流进口管，含尘气流进口管的轴线与文丘里管混合器的轴线重合。
附图说明
图1为本发明的一种结构示意图。
图2为本发明的第二种结构示意图。
图3为本发明使用场合的参照图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，为煤矿井下用压气排渣钻孔除尘器，包括文丘里管混合器10，文丘里管混合器10包括进气室10-1、收缩管段10-2、直管段10-3和锥形扩散段10-4。在进气室10-1内设置有高压气体进口管1，高压气体进口管1的外端设置在进气室10-1外，高压气体进口管1的内端连接两根与文丘里管混合器10中心轴线平行的直管14，直管14的另一端安装有高压气体喷头13，高压气体喷头13的出口处设置在收缩管段10-2。
在文丘里管混合器10的收缩管段10-2上还设置进水管31，进水管31上安装有阀门6，进水管31的内端连接水雾化喷头9，水雾化喷头9设置在收缩管段10-2内。
锥形扩散段10-4的外端连接卧式筒体28，在卧式筒体28横断面上设置的纤维栅板11，筒体28的后端固定连接挡板33，筒体28的下端设置含尘水流出口29和除尘后气流流出口30，含尘水流出口29设置在纤维栅板11的前侧，除尘后气流流出口30设置在纤维栅板11的后侧，纤维栅板11的前端面与锥形扩散段10-4的后端面之间设置间隔。可将纤维栅板11替换为旋流板、折叠板或填料层。
实施例2
如图2所示，高压气体进口管1与直管14之间设置高压气体分配室4，高压气体分配室4设置在进气室10-1内，各直管14布置在高压气体分配室4的一端。进气室10-1的上端连接含尘气流进口管8，含尘气流进口管8的轴线与文丘里管混合器10的轴线垂直。高压气体进口管1内设置第一滤网3。进水管31穿置在进气室10-1上，水雾化喷头9设置在进气室10-1内。进气室10-1的下端连接放渣口16。其余结构同实施例1。
高压气体2通过高压气体进口管1进入高压气体分配室4，然后经过直管14，高压气体通过高压气体喷头13喷射，产生高速气流；喷射的高速气流产生引射作用，在文丘里管混合器10的进气室形成负压，抽吸引导而来的含尘气流7；同时，在文丘里管混合器10进气室内设置水雾化喷头9，高压水5通过阀门6到达水雾化喷头9进行雾化，雾化雾滴均匀分别在含尘气流中；由于高速气流的引射作用，雾化的雾滴和含尘气流7与高速气流一道进入文丘里管混合器10的直管段，由于高速气流的扩散和卷吸作用，文丘里管混合器10的直管段和扩散段中的气流处于高度的紊流状态，尘粒与雾滴创造了不断接触、碰撞，尘粒被水润湿和增重，导致尘被雾滴捕集，构成湿法除尘；通过文丘里管混合器10排出的气流通过纤维栅板11，纤维栅板11下端与扩散管出口下端留有缝隙，便于含尘水的流出，防止堵塞，含尘水从含尘水流出口29处流出；由于排出气流冲击纤维栅板，而纤维栅丝之间间隙较小，带水膜的纤维栅丝对气流中未除掉的尘粒发生碰撞和拦截，形成二次除尘，并气流进行部分脱水。除尘后的气流12从除尘后气流流出口30向下排放。
如图3所示，压缩空气通过空心钻杆22进入钻头位置，夹带煤屑，并从钻杆22与孔口集尘器21套管之间间隙喷射出来，形成的含尘气流进入孔口集尘器21的空腔内；当压缩空气软管24与煤矿井下用压气排渣钻孔除尘器18连接时，煤矿井下用压气排渣钻孔除尘器18进气口形成的负压，通过负压风筒23抽吸孔口集尘器21中的含尘气流，大颗粒的煤屑通过孔口集尘器21的排渣口排出，落入地下，小粒径的飘尘被抽走；当高压水软管25与煤矿井下用压气排渣钻孔除尘器18连通时，煤矿井下用压气排渣钻孔除尘器18具有除尘功能，除尘器开始除尘工作，被抽吸而来的小粒径颗粒在除尘器中除掉。由于抽吸气体流量大于夹带煤屑的喷出气流流量，在孔口集尘器21中不会出现冒尘现象。图3中，19为煤层，20为巷道壁面，24压缩空气软管，25为高压水软管，26为巷道高压空气管，27为巷道高压水管。
适用于孔口除尘的煤矿井下用压气排渣钻孔除尘器基本参数：
1．压缩空气源压力：≥0.2MPa；
2．引射比（引射气体质量/压缩空气质量）：10～15；
3．适用喷雾供水压力：≥0.3MPa；
4．液气比：0.08～0.10L/m3；
5．适用粉尘浓度范围：0～30000mg/m3；
6．除尘效率：≥95％；
7．除尘器重量：<50kg。
Claims (10)
1.煤矿井下用压气排渣钻孔除尘器，包括文丘里管混合器，所述文丘里管混合器包括进气室、收缩管段、直管段和锥形扩散段，其特征在于：在所述进气室内设置有高压气体进口管，高压气体进口管的外端设置在进气室外，高压气体进口管的内端连接至少一根与文丘里管混合器中心轴线平行的直管，直管的另一端安装有高压气体喷头，高压气体喷头的出口处设置在文丘里管混合器内；在所述文丘里管混合器上还设置进水管，进水管上安装有阀门，进水管的内端连接水雾化喷头，所述水雾化喷头设置在文丘里管混合器内。
2.根据权利要求1所述的煤矿井下用压气排渣钻孔除尘器，其特征在于：在所述的高压气体喷头的出口处设置在收缩管段或直管段。
3.根据权利要求1所述的煤矿井下用压气排渣钻孔除尘器，其特征在于：所述进水管穿置在进气室上，水雾化喷头设置在进气室内。
4.根据权利要求1所述的煤矿井下用压气排渣钻孔除尘器，其特征在于：所述进水管穿置在收缩管段上，水雾化喷头设置在收缩管段内。
5.根据权利要求1所述的煤矿井下用压气排渣钻孔除尘器，其特征在于：所述进水管穿置在直管段上，水雾化喷头设置在直管段内。
6.根据权利要求1所述的煤矿井下用压气排渣钻孔除尘器，其特征在于：所述锥形扩散段的外端连接除尘脱水装置。
7.根据权利要求6所述的煤矿井下用压气排渣钻孔除尘器，其特征在于：所述除尘脱水装置包括卧式筒体和设置在卧式筒体横断面上的纤维栅板，所述筒体的后端固定连接挡板，筒体的下端设置含尘水流出口和除尘后气流流出口，纤维栅板的前端面与所述锥形扩散段的后端面之间设置间隔。
8.根据权利要求1所述的煤矿井下用压气排渣钻孔除尘器，其特征在于：所述高压气体进口管与直管之间设置高压气体分配室，高压气体分配室位于所述进气室内，所述各直管布置在高压气体分配室的一端。
9.根据权利要求1所述的煤矿井下用压气排渣钻孔除尘器，其特征在于：所述进气室的上端连接含尘气流进口管，含尘气流进口管的轴线与文丘里管混合器的轴线垂直。
10.根据权利要求1所述的煤矿井下用压气排渣钻孔除尘器，其特征在于：所述进气室连接含尘气流进口管，含尘气流进口管的轴线与文丘里管混合器的轴线重合。
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