CN102817612B - 控制传送带转载点煤尘的锥形喷射泡沫溶胶发生装置 - Google Patents

Abstract

一种控制传送带转载点煤尘的锥形喷射泡沫溶胶发生装置。该装置包括三个部分：产生泡沫部分、泡沫胶化部分和泡沫溶胶出口部分。产生泡沫部分由进水管、进气管、负压添加器、表面活性剂溶液包装器和混合器组成；泡沫胶化部分由胶化器、喷嘴和胶粘剂包装器组成；泡沫溶胶出口部分由扩散器组成，扩散器为锥型，扩散器侧壁与水平方向锥底所成夹角在30°至60°可调。表面活性剂由负压添加器在喉部所形成的负压吸入；混合器采用轴向长短板交递均匀分布在轴上，达到充分混合气-液的目的；利用空压机分流的压缩气体作为动力，通过喷嘴均匀地将胶粘剂喷洒到泡沫体上；采用扩散器连接，将泡沫溶胶以圆锥形喷射到使用点，达到经济高效防尘的目的。

Description

控制传送带转载点煤尘的锥形喷射泡沫溶胶发生装置

技术领域

本发明属于煤矿技术领域，运用本发生装置生成锥形喷射泡沫溶胶，封闭煤尘源控制煤尘的一种技术工艺方法。

背景技术

煤尘已经成为我国煤矿以及煤炭运输行业面临的重大灾害之一，据统计，2010年，我国新发职业病27240例，新增尘肺病23812例，占新发职业病例数的87.42%；其中，因尘肺病死亡病例679例，在新增尘肺病病例中，94.21%的病例为煤工尘肺和矽肺，分别为12564例和9870例。就港口而言，据调查，煤码头在对煤的装卸运输过程中，煤的起尘量占整个煤运量的0.1%，而煤的逸散量则占整个煤运量的0.02%，按天津港煤码头储运量1亿吨计算，天津煤码头每年将会损失2万吨煤尘，直接经济损失在1300万元以上，而这些煤粉尘所引起的环境污染及对工人健康造成的隐形经济损失将会更大。

为防治煤尘，综合国内外研究现状，目前主要使用的技术有喷洒水、绿化带、袋式除尘防风网、人造雪覆盖、密闭抑尘系统、聚酯覆盖膜、抑尘剂、喷雾除尘、荷电水雾除尘等，这些除尘技术虽然对改善作业环境、保护工人健康和防止粉尘事故的发生起到了重要作用，但都存在一定的局限性。喷洒水在防治粉尘时，由于水的表面张力较高，粉尘湿润效果不佳，对呼吸性粉尘捕着效率不高，并存在对环境的二次污染，为降低水的表面张力，1980年Kost和1991年Foley就曾通过实验,在水中加入表面活性剂，但也只能有效降低27%的呼吸性粉尘和36%的空气中的粉尘浓度；2001年Ghose和Majee以及2009年Trivedi等通过发展绿色带，在路边种植叶子宽大的防护林，起到净化空气的作用，可除尘效果有限；使用除尘设备可有效降低粉尘浓度，但设备使用寿命低,维护成本高，不适用开放的空间；使用防风网能有效降低储煤场粉尘浓度，但不能有效防治呼吸性粉尘，不适用于装卸作业时煤尘的控制；人造雪覆盖防尘技术，虽然覆盖面积广，除尘抑尘效率高，但受环境温度影响较大，局限性大；密闭抑尘系统防尘效率低，设备要求高，操作复杂，投资和运转费用高；聚酯覆盖膜能隔离煤尘免受风力、雨水、空气的侵袭，防尘效率高，但成本较高，操作复杂，不适宜短期贮煤，不适用装卸作业煤尘防治；抑尘剂除尘效果明显，主要用于重点和特殊起尘部位，但价格昂贵；喷雾除尘工艺复杂，由于水的表面张力较大，所以不能有效防治呼吸性粉尘；荷电水雾除尘能有效降低呼吸性粉尘，工艺复杂，目前也主要限于单颗雾滴捕尘效率理论方面的研究，对总体的粉尘去除效率理论方面的研究尚未成熟。

泡沫防治粉尘技术的研究，最先起于上世纪50年代的英国，随后美、前苏联、原西德、日本等国相继开展了这方面的研究工作，并取得了一定的效果。随着表面活性剂工业的发展，泡沫防治粉尘技术也得到了快速发展，70年代中期美、苏、波兰、日本等国成功研制出了高倍数发泡剂，并在实验室和井下进行了除尘实验。1966年到1967年前苏联，针对数十种不同浓度的阴离子表面活性剂进行了试验,并研制了高倍数空气机械泡沫除尘器。1969年11月到1970年10月，美国Monsanto公司和Dayton实验室对泡沫除尘技术进行了实验室模拟研究，建立了实验室粉尘产生装置和网式泡沫除尘系统，但没有进行工业性试验和实际应用,其研究成果的实用性尚不清楚。

1971年美国Deter公司研制出了孔隙填充物式泡沫制备装置，并在多家煤矿和水泥厂的皮带运输转载点进行了初步应用。1983年和1984年,美国矿业局研制出了压缩气体泡沫除尘系统，并在煤矿的长壁工作面进行了试验，全尘的除尘效率大大高于高压喷雾降尘,耗水量只有喷雾降尘的1/5～1/10,但是对呼吸性粉尘的除尘效率提高不大。1983年,日本的山尾信一郎,进行了泡沫除尘的研究,分析了网式泡沫喷射器的工作参数,并在采煤机上进行泡沫喷射器不同安装方式的除尘试验,试验结果显示泡沫除尘比水雾除尘效率高40％～50％。

泡沫防治粉尘在国内的起步较晚,1984年底，煤科院上海研究所的陈东生初步研究了泡沫除尘的机理,并在实验室模拟了泡沫除尘,试验结果表明泡沫除尘是一种有效的除尘方法。但由于条件限制,没有进行工业型试验，更没有在煤矿上建立一套实用的泡沫除尘系统。1986年湖北省劳保所周长根开始研究泡沫凿岩除尘技术,发明了凿岩泡沫除尘器,并在五台煤矿的毛口灰岩和武钢程潮铁矿的花岗岩凿岩工作面进行了现场试验,取得了良好的效果。所研发的设备中发泡液只是间断添加,不能实现连续工作,所以研究成果只适用于钻孔施工地点,不适用于采掘工作面和转载点等空间狭小、连续产尘的地点。1995年以来北京科技大学蒋仲安教授也开展了泡沫除尘相关内容的研究,他从理论上分析了网式发泡器的结构及其工作参数,其研究内容主要集中在高倍数泡沫,缺乏工业性试验和实际应用。

发明内容

本发明目的是解决现有技术存在的上述问题，提供一种控制传送带转载点煤尘的锥形喷射泡沫溶胶发生装置。

本发明提供的控制传送带转载点煤尘的锥形喷射泡沫溶胶发生装置，主要由三个部分组成：一是产生泡沫部分；二是泡沫胶化部分；三是泡沫溶胶出口部分。

产生泡沫部分：主要由进水管、进气管、负压添加器、表面活性剂溶液包装器和混合器组成，进水管与负压添加器一端相连，表面活性剂溶液包装器与负压添加器喉部纵向连接，负压添加器另一端与混合器相连（所述的混合器为轴式倾斜挡板涡流式混合器，混合器采用轴向长短板交递均匀分布在轴上），进气管与负压添加器的扩散段相连。

泡沫胶化部分：主要由胶化器、喷嘴和胶粘剂包装器组成，胶化器一端通过管路与产生泡沫部分中的混合器另一端相连，胶化器的另一端通过管路连接泡沫溶胶出口部分，胶粘剂包装器一端通过分气管与进气管连接（分气管上安装有自力式压力调节阀），胶粘剂包装器的另一端与插入胶化器中的喷嘴连接；利用喷嘴添加胶粘剂的动力由进气管通过分气管的压缩空气提供。

泡沫溶胶出口部分：主要由扩散器组成，扩散器为锥型，扩散器锥型顶部通过“十”字交错的螺丝钉与管路的出口末端连接，扩散器外周与管路的出口末端之间留有间隙，以便使泡沫溶胶形成圆锥体形状喷出。

扩散器的角度可调，即扩散器侧壁与水平方向成30°至60°夹角，亦即扩散器锥顶角为60°至120°。

本发明工作过程

一定压力水流通过负压添加器后在喉部产生负压，在该负压作用下将表面活性剂溶液通过调节阀门定量添加到水中，同时通过空压机将一定压力的气体添加到负压添加器扩散段并与水和表面活性剂溶液进行初步混合；混合后，进入轴式倾斜挡板涡流式混合器中，气-液混合体经过混合器的挡板充分混合后，形成大小均匀的泡沫进入胶化器。为提高泡沫的表面粘度，通过空压机形成的具有一定压力的气体对胶粘剂施加一定的压力，并利用喷嘴将胶粘剂均匀地喷洒在胶化器中的泡沫体上，形成泡沫溶胶；再通过出口处的扩散器将泡沫溶胶以圆锥形喷射到产尘点，覆盖产尘源，达到减少泡沫溶胶使用成本和控制煤尘的目的。

本发明的优点和积极效果：

本发明提供的产生泡沫部分中，表面活性剂溶液包装器纵向连接在负压添加器喉部，所以装置在制备泡沫过程中不需使用外加泵体作为动力，表面活性剂都能通过调节阀门定量添加到负压添加器中，保证在任何条件下混合液体不会倒流；混合器采用轴向长短板交递均匀分布在轴上，达到充分对气-液混合的目的。

泡沫胶化部分：利用分气管从空压机分流的压缩气体作为动力，通过压力调节器对胶粘剂施加一定的压力，通过喷嘴均匀地喷洒到泡沫体上，本发明利用空压机的动力取代了添加胶粘剂所需的定量添加泵，结构更加简单、可靠，操作更方便，更经济适用，当不需要对泡沫进行胶化时，关闭阀门，胶化器就可作为流通管道使用。

泡沫溶胶出口部分：采用扩散器连接，将泡沫溶胶以圆锥形喷射到使用点，而且可以根据使用点作业面的大小更换不同角度的扩散器，扩散器与出口端采用“十”字交错的螺丝钉连接，操作方便，本发明主要提供了与水平方向成30°、45°和60°的扩散器，减少了泡沫溶胶的使用成本，达到经济高效防尘的目的。

附图说明

图1为泡沫溶胶发生装置的结构示意图；

图2为扩散器示意图，(a)与水平方向成30°扩散器、(b)与水平方向成45°扩散器、(c)与水平方向成60°扩散器、(d)螺丝钉示意图、(e)扩散器与螺丝钉装配示意图。

图中，1-进水管 2-调节阀门 3-连接阀 4-负压添加器 5-连接阀 6-混合器 7-搅拌挡板8-连接阀 9-连接阀 10-喷嘴 11-胶化器 12-连接阀 13-螺丝钉 14-螺丝钉 15-扩散器 16-进气管 17-连接阀 18-调节阀门 19-分气管 20-调节阀门 21-V230/231自力式压力调节阀22-连接阀 23-胶粘剂包装器 24-调节阀门 25-调节阀门 26-表面活性剂溶液包装器 15-1扩散器螺丝孔 27-长挡板 28-短挡板 29-轴。

具体实施方式

实施例

如图1所示，本发明提供的控制传送带转载点煤尘的锥形喷射泡沫溶胶发生装置，主要由三个部分组成：一是产生泡沫部分；二是泡沫胶化部分；三是泡沫溶胶出口部分。

本发明锥形喷射泡沫溶胶发生装置主要有：进水管1、负压添加器4、表面活性剂溶液包装器26、混合器6、搅拌挡板7、胶化器11、胶粘剂包装器23、喷嘴10、进气管16、扩散器15、分气管19。

负压添加器4进口端通过调节阀门2及连接阀3与进水管1相连，出口端通过连接阀5与混合器6进口端相连，负压添加器的喉部通过调节阀门25与表面活性剂溶液包装器26相连,负压添加器的扩散段通过调节阀门18及连接阀17与进气管16相连;混合器6采用轴式长短挡板均匀交错分布，能有效充分混合气-液混合体,产生均匀的泡沫,混合器6出口端通过连接阀8、管道及连接阀9与胶化器11进口端相连；分气管19进口端通过调节阀门20及V230/231自力式压力调节阀21与进气管16相连，出口端通过连接阀22与胶粘剂包装器23顶端相连，胶粘剂包装器23底端通过调节阀门24与插入胶化器中的喷嘴10相连，胶化器11出口端通过连接阀12及管道与出口及扩散器15相连。

图1中安装的调节阀门2、调节阀门18、调节阀门20、调节阀门24和调节阀门25，可根据泡沫溶胶的需要调节水流、气流及表面活性剂和胶粘剂。分气管19还安装有自力式压力调节阀21，确保为胶粘剂包装器23提供稳定的压力。

图2所示为本发明提供的扩散器15示意图，(a)、(b)和(c)中所示扩散器开口与水平方向成30°、45°和60°夹角，分别用“十”字交错的螺丝钉13和14与出口端连接，为确保扩散器正好固定在出口端中间,本发明采用的螺丝钉13或14的设计如图（d），螺丝钉分粗细两段,细端正好与扩散器相连接，螺丝钉与扩散器的连接如（e）所示。

Claims (5)

1.一种控制传送带转载点煤尘的锥形喷射泡沫溶胶发生装置，其特征在于该装置由三个部分组成：一产生泡沫部分；二泡沫胶化部分；三泡沫溶胶出口部分；

产生泡沫部分：由进水管、进气管、负压添加器、表面活性剂溶液包装器和混合器组成，进水管与负压添加器一端相连，表面活性剂溶液包装器与负压添加器喉部连接，负压添加器另一端与混合器相连，进气管与负压添加器的扩散段相连；

泡沫胶化部分：主要由胶化器、喷嘴和胶粘剂包装器组成，胶化器一端通过管路与产生泡沫部分中的混合器另一端相连，胶化器的另一端通过管路连接泡沫溶胶出口部分，胶粘剂包装器一端通过分气管与进气管连接，胶粘剂包装器的另一端与插入胶化器中的喷嘴连接；

泡沫溶胶出口部分：主要由扩散器组成，扩散器为锥型，扩散器锥型顶部通过“十”字交错的螺丝钉与管路的出口末端连接，扩散器外周与管路的出口末端之间留有间隙，以便使泡沫溶胶形成圆锥体形状喷出。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的扩散器的角度可调，即扩散器侧壁与水平方向成30°至60°夹角。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的表面活性剂溶液包装器纵向连接在负压添加器喉部。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的混合器为轴式倾斜挡板涡流式混合器，混合器采用轴向长短板交递均匀分布在轴上。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于利用喷嘴添加胶粘剂的动力由进气管通过分气管的压缩空气提供。