CN102191935B

CN102191935B - 一种综掘工作面水气旋转射流降尘装置

Info

Publication number: CN102191935B
Application number: CN 201110093331
Authority: CN
Inventors: 陈家祥; 马中飞; 沐俊卫; 梁峰; 徐瑞; 杨秀莉; 李洪彬; 刘军
Original assignee: ZHENJIANG VENTILATION AND PREVENTION SECURITY TECHNOLOGY Co Ltd; Jiangsu University; Huaibei Mining Co Ltd
Current assignee: ZHENJIANG VENTILATION AND PREVENTION SECURITY TECHNOLOGY Co Ltd; Jiangsu University; Huaibei Mining Co Ltd
Priority date: 2011-04-14
Filing date: 2011-04-14
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2031-04-14
Also published as: CN102191935A

Abstract

一种综掘工作面水气旋转射流降尘装置，属于综掘工作面降尘除尘设备技术领域，通过旋转射流吸风式喷雾装置、二次旋转压气水射流吸尘除尘装置、旋流送风控尘装置的共同作用降低综掘工作面的粉尘；旋转射流吸风式喷雾器喷向滚筒切割点和装运点。本发明既将水管的压力水变为更细雾滴的雾体，喷向产尘区，降低掘进机割煤产生的粉尘，又抽吸附近空气，并形成旋风水气幕罩；二次旋转压气水射流吸尘除尘装置和负压风筒是依靠压气及其高压水在文丘里管中喷雾而吸入旋转射流吸风式喷雾装置未能捕捉的粉尘并去除，负压风筒与掘进迎头的距离2～5m。

Description

一种综掘工作面水气旋转射流降尘装置

技术领域

本发明属于综掘工作面降尘除尘设备技术领域。

背景技术

综掘工作面是煤矿高粉尘尘源之一，有效降低掘进机割煤的粉尘浓度，对煤矿安全生产和工人身体健康有着十分重要意义。

为降低综掘工作面粉尘浓度，有效防治掘进机割煤产生的粉尘，国内外机掘工作面防尘措施主要包括掘进机内外喷雾、使用除尘器、采用抽出式或压入－抽出结合式通风方法、个体防护等，近年来，机掘防尘技术在以下几个方面又进行了相关研究。在国外，对高压风屏隔尘、设置挡尘板、高压喷雾、泡沫除尘进行了研究。在国内，北京科技大学与开滦矿务局研制了自激式卧式水浴除尘器，该技术通过机械式局部通风机将粉尘抽入自激式卧式水浴除尘器除尘，其降尘原理是依靠风流冲击水面来降尘，另外，北京科技大学还对掘进机转载点试验了泡沫除尘；江苏大屯煤电公司和泰兴某厂研制并使用了振炫式除尘器，该除尘器主要由过滤网、填料及喷雾器组成，它也通过机械式局部通风机将粉尘抽入除尘器除尘；河南理工大学和兖州煤业集团研制了喷嘴旋转的喷雾系统；重庆煤科分院等单位试验了高压喷雾降尘技术；重庆煤科分院、兖矿业(集团)公司研究了掘进机液压除尘风机二次负压降尘技术，该技术利用掘进机的乳化液泵作为动力研制了叶轮式液压除尘风机，风机中安设喷雾装置降尘；湖南科技大学对压入式机械局部通风系统中进行了旋转射流通风理论进行了探讨；重庆煤科分院、镇江煤矿机械厂研制了湿式除尘风机。

应该说，上述这些研究对降低掘进机产生的粉尘起到一定的作用，然而，由于种种原因，上述技术未能大面积推广应用，目前最广泛的措施仍是掘进机内外喷雾。而实际使用中，内外喷雾仍存在一些问题：一是布置在滚筒上的喷嘴，在滚筒截割时部分或全部埋进煤中,使喷出的射流不能雾化，甚至喷嘴被堵塞；二是掘进机内喷雾系统因密封漏水、喷嘴堵塞而不能正常使用；三是喷嘴前水压低，雾化效果差，所以，掘进机产生的粉尘浓度仍然很高，进行掘进机降尘新技术开发研究非常重要，社会意义非常重大。

发明内容

本发明的目的是通过旋转射流吸风式喷雾装置、二次旋转压气水射流吸尘除尘装置、旋流送风控尘装置的共同作用降低综掘工作面的粉尘。

本发明的目的是这样实现的：

本发明通过旋转射流吸风式喷雾装置、二次旋转压气水射流吸尘除尘装置、旋流送风控尘装置的共同作用降低综掘工作面的粉尘。

旋流送风控尘装置的作用是将掘进局部通风风筒末端的直流送风变为旋转射流送风，既降低的风筒出口风速以免扬起煤粉和落尘，又形成旋风空气幕罩控制浮尘向外扩散，同时保证司机在进风侧；旋转射流吸风式喷雾装置的作用是既将水管的压力水变为更细雾滴的雾体，既降低掘进机割煤产生的粉尘，又抽吸附近空气，并形成旋风水气幕罩，抑制粉尘扩散；二次旋转压气水射流吸尘除尘装置和负压风筒的作用是抽吸并捕捉余尘。

旋流送风控尘装置设置在正压风筒出口端，有硬质圆筒外壳和X型旋转导流叶片组成， X型旋转导流叶片固定在硬质圆筒外壳内；二次旋转压气水射流吸尘除尘装置安装在运输机上方，正压风筒位于掘进机机身的一侧，负压风筒位于掘进机机身的另一侧，负压风筒与掘进迎头的距离2～5m；旋转射流吸风式喷雾装置由5～8个旋转射流吸风式喷雾器组成，安装在滚筒后侧的摇臂上，旋转射流吸风式喷雾器喷向滚筒切割点和装运点。

旋转射流吸风式喷雾器内部结构由吸入室、候管、短扩散管、管路及喷嘴等部件组成，总长度190～220mm，外径90～130mm，喉嘴距45～55mm，吸入管内径80mm，喉管直径为65～80mm，喉管长45～60mm，扩散段的扩散角为30°～40°，渐缩管收缩角

＝28～32°，喷嘴型式为涡轮式实心锥体喷嘴，喷嘴雾化角30°～60°，喷孔直径1.3～1.8mm。

二次旋转压气水射流吸尘除尘装置由集风器、压气管、水管、喷嘴、吸入室、候管、长扩散管、脱水器等部件组成，导流器、脱水器外壳、脱水槽组成脱水器，导流器设置于脱水器外壳内，导流器为固定的X型旋转导流叶片，脱水槽位于脱水器外壳末端脱水器中包含固定的X型旋转导流叶片。二次旋转压气水射流吸尘除尘装置总长度2300～3600mm，圆弧形集风器收缩角为50～70o，弯管的中心夹角为30～45o，喉管直径

是喷嘴直径的170倍，喉管长度为喉管直径的1.～1.5倍，吸入室收缩角25～30o，扩散口内径

＝550～600mm，吸入管直径530～580mm，扩散管角度6～7o，喉嘴距

320～370mm，喷嘴型式为不锈钢嵌陶瓷实心锥体喷嘴，喷嘴雾化角30°～60°，高压水喷嘴的喷孔直径1.3～1.8mm，压气喷嘴的喷孔直径8.0～13mm，加压泵额定压力8Mpa以上，额额定流量40～70L/min。

涡轮式实心锥体旋流喷嘴结构由喷嘴外壳、喷孔部件、板眼等组成，板眼、喷嘴外壳采用不锈钢制成，喷口采用陶瓷材料嵌入制成。其中，板眼有直径1.0～2.0mm的孔10个，其中1个为中心孔，位于板眼中心，其余为周边孔，位于板眼周边；喷孔部件中喷口的直径1.3～1.6mm，内侧为涡轮式导流槽，外侧有90度的张角。

本发明有益效果是：

本发明应用在机掘工作面吸尘除尘，吸尘吸风量可达70～130m3/min，除尘效率达94以上；本发明装置结构简单，吸尘与除尘采用同一部件；与叶轮式通风机吸尘相比，本发明装置无机械运转部件摩擦产生的火源，无摩擦火花；且本发明装置及配套高压水泵装在掘进机上，随掘进机前进而移动，使用方便；与使用以水为基料的乳化液液压马达风机相比，还具有运行可靠优点；与螺旋叶道形或X形导水芯喷嘴比，喷嘴堵塞处理容易。

附图说明

图1 综掘工作面水气旋转射流降尘系统平面布置示意图。

图2 旋转射流吸风式喷雾器结构图。

图3 二次旋转压气水射流吸尘除尘装置。

图4 涡轮式实心锥体喷嘴结构图。

图5 图4中A-A截面导流槽结构图。

图6 图4中B-B截面板眼结构图。

图7 X型旋转导流叶片结构图。

图中，1－滚筒，2-掘进机机身，3－实心旋转射流送风器，4－司机，5－旋转射流吸风式喷雾装置，6－高压水泵，7－正压风筒，8－高压水软管，9-负压风筒，10-压气管路，11-二次旋转压气水射流吸尘除尘装置，12－吸入室，13-候管，14-短扩散管，15-喷嘴及管路，16-集风器，17-压气管，18-水管，19-喷嘴，20-吸入室，21-候管，22-长扩散管，23-导流器，24-脱水器外壳， 25-脱水槽，26－喷嘴外壳，27－喷孔部件，28－板眼，29－喷嘴连接外壳。

具体实施方式

现主要介绍在淮北矿业集团祁南煤矿北翼辅助进风大巷综合机械化掘进工作面的实施例子。

该进风大巷位于井田中部，施工段在3₂煤层至3₂煤层底版下20米范围之内，岩性以细砂岩和泥岩为主，3₂煤层厚1.6~3.2米，平均2.8米，以亮煤和半亮煤为主，巷道掘进穿过地段的地质构造简单。采用EBZ-160SH型悬臂式掘进机铣削式切割破煤（岩），一次截割深度为350mm，掘进机的供电电压1140V。临时支护形式为金属前探梁、迎头防片帮金属网，带帽点柱；永久支护材料为工字钢，断面的形状为梯形，巷道净高3700mm，净宽4500mm，巷道净断面面积14.4m²，防尘方面，工作面供水采用直径50mm管路供水，掘进迎头水压大于3Mpa，掘进机作业时使用内外喷雾装置降尘，共有14个直径为1.6mm的喷嘴进行喷雾，内外喷雾的水压大于3Mpa，总耗水量大约为100L/min。该头煤层瓦斯绝对含量最大为8ml/g，瓦斯含量较大，瓦斯绝对涌出量为0.25~2.03m³/min，煤尘具有爆炸危险性，地温23.2~27.5℃。工作面通风方式为压入式通风，使用2台2BJNO6.3通风机和直径600mm软质风筒供风，功率2×30kw，供风长度950m，风量140～230 m³/min，瓦斯份最大涌出量2.09 m³/min，迎头瓦斯浓度0.22%，回风瓦斯浓度0.53%，温度23℃，迎头风流温度21℃，使用的瓦斯传感器型号为7KGJ1B型。

旋流送风控尘装置安装在司机处往后（以掘进迎头为前）的压入式风筒出口端，旋转射流吸风式喷雾装置由6个旋转射流吸风式喷雾器组成，安装在滚筒后侧的摇臂上，喷向滚筒切割点和装运点，负压风筒9与掘进迎头的距离2～5m，二次旋转压气水射流吸尘除尘装置安装在运输机上方。

旋转射流吸风式喷雾器总长度220mm，外径110mm，喉嘴距45mm，吸入管内径80mm，喉管直径为70mm，喉管长50mm，扩散段的扩散角为30°～40°，渐缩管收缩角

＝32°，喷嘴型式为涡轮式实心锥体喷嘴，喷嘴雾化角50°，喷孔直径1.8mm。

二次旋转压气水射流吸尘除尘装置总长度3400mm，圆弧形集风器收缩角为60 o，弯管的中心夹角为45 o，喉管直径

是喷嘴直径的170倍，喉管长度为喉管直径的1.2倍，吸入室收缩角30 o，扩散口内径

＝600mm，吸入管直径570mm，，弯管的中心夹角为45 o，扩散管角度6～7 o，喉嘴距

320mm，喷嘴型式为不锈钢嵌陶瓷实心锥体喷嘴，喷嘴雾化角360°，高压水喷嘴的喷孔直径1.8mm，压气喷嘴的喷孔直径10mm，加压泵额定压力8Mpa以上，额额定流量50L/min。

旋流送风控尘装置的外径为600mm，内主要部件既固定的X型旋转导流叶片的螺旋角为45°。

涡轮式实心锥体旋流喷嘴的喷口采用陶瓷材料嵌入制成。其中，板眼有直径1.5mm的孔10个，其中1个为中心孔，位于板眼中心，其余为周边孔，位于板眼周边；喷孔部件中喷口的直径1.5mm，内侧为涡轮式导流槽，外侧有90度的张角。

Claims

1.一种综掘工作面水气旋转射流降尘装置，其特征在于，通过旋转射流吸风式喷雾装置、二次旋转压气水射流吸尘除尘装置、旋流送风控尘装置的共同作用降低综掘工作面的粉尘；旋流送风控尘装置（3）设置在正压风筒（7）出口端，由硬质圆筒外壳和X型旋转导流叶片组成， X型旋转导流叶片固定在硬质圆筒外壳内；二次旋转压气水射流吸尘除尘装置（11）安装在运输机上方，正压风筒（7）位于掘进机机身（2）的一侧，负压风筒（9）位于掘进机机身（2）的另一侧，负压风筒（9）与掘进迎头的距离2～5m；旋转射流吸风式喷雾装置由5～8个旋转射流吸风式喷雾器组成，安装在滚筒（1）后侧的摇臂上，旋转射流吸风式喷雾器喷向滚筒切割点和装运点。

2.根据权利要求1所述的一种综掘工作面水气旋转射流降尘装置，其特征在于，所述旋转射流吸风式喷雾装置包括吸入室（12）、渐缩管、喉管（13）、短扩散管（14）、管路和喷嘴（15），其总长度为190～220mm，外径为90～130mm，喉嘴距为45～55mm，吸入室（12）内径为80mm，喉管直径为65～80mm，喉管长45～60mm，扩散段的扩散角为30°～40°，渐缩管收缩角为28～32°，喷嘴型式为涡轮式实心锥体喷嘴，喷嘴雾化角为30°～60°，喷孔直径为1.3～1.8mm。

3.根据权利要求1所述的一种综掘工作面水气旋转射流降尘装置，其特征在于，所述二次旋转压气水射流吸尘除尘装置包括集风器（16）、压气管（17）、水管（18）、喷嘴（19）、吸入室（20）、喉管（21）、长扩散管（22）、导流器（23）、脱水器外壳（24）、脱水槽（25）；导流器（23）、脱水器外壳（24）、脱水槽（25）组成脱水器，导流器（23）设置于脱水器外壳（24）内，导流器（23）为固定的X型旋转导流叶片，脱水槽（25）位于脱水器外壳（24）末端；所述二次旋转压气水射流吸尘除尘装置总长度2300～3600mm，圆弧形集风器（16）收缩角为50～70 o，喉管直径是喷嘴直径的170～200倍，喉管（21）长度为喉管直径的1.～1.5倍，扩散口内径为550～600mm，吸入室（20）直径为530～580mm，长扩散管（22）角度为6～7o，喉嘴距为320～370mm，喷嘴（19）型式为不锈钢嵌陶瓷实心锥体喷嘴，喷嘴（19）雾化角30°～60°，高压水喷嘴的喷孔直径为1.3～1.8mm，压气喷嘴的喷孔直径8.0～13mm，加压泵额定压力8Mpa以上，额定流量40～70L/min。