CN103195464A - 一种用于防治煤矿工作面煤尘的泡沫溶胶技术的应用装备 - Google Patents

Abstract

用于防治煤矿工作面煤尘的泡沫溶胶技术的应用装备，由搅拌池部分、高压气体部分、拉瓦尔喷管、混合器和锥形截流出口部分组成。搅拌池部分包括搅拌池、搅拌池上设置的进水管、泡沫溶胶溶液进管和混合搅拌器。高压气体部分通过管路与拉瓦尔喷管的一端连通，拉瓦尔喷管的另一端与混合器相连，拉瓦尔喷管的侧面通过管路与搅拌池连通。混合器的另一端与锥形截流出口部分相连。该装备可利用井下压风系统替代空气压缩机直接与拉瓦尔喷管相连，实现将泡沫溶胶应用于工作面煤尘的防治。该装备回避了以往多动力制泡技术时，在井下必须要防爆等应用工艺的复杂性。本发明还可作为制备泡沫溶胶控制港口散货、水泥厂、火电厂、爆破作业等产尘量较大场所的粉尘。

Description

一种用于防治煤矿工作面煤尘的泡沫溶胶技术的应用装备

技术领域

本发明属于煤矿技术领域，运用本装备可简化泡沫溶胶在井下使用时的工序，提高泡沫溶胶的发泡倍数，增加泡沫溶胶防治煤尘的效果。该应用装备是一种用于泡沫溶胶防治工作面煤尘的工艺方法。

背景技术

煤在开采、粉碎、筛选、运输和储存等过程中都会产生粉尘。通常认为煤尘直径超过20μm,在不受外界干扰时，一般只飘浮在尘源附近，最终会因重力作用而沉降；直径小于10μm时，会在空气中作布朗运动，难以沉降；直径小于5μm时,可直接进入人体肺部，并存积在肺壁上造成慢性疾病。据统计，目前，中国因煤尘引起的尘肺病例已超过50多万，约占全世界尘肺病患者总数的50%以上。并且，在国有重点企业中，平均每年新增尘肺患者10,000余例，因尘肺病死亡2500余例。煤尘还会引起爆炸。据统计，从新中国成立至今，因煤尘引起的爆炸事故共发生106起，共造成4613人伤亡；从本世纪初至2011年，全球因煤尘所引发的重大死亡事故共39起。煤尘还是造成雾霾天气的原因之一。此外，煤尘扩散造成的经济损失也不容忽视。据调查,直接经济损失每年超过10亿元。

煤尘所引发的安全隐患和职业健康问题，已成为我国采煤、用煤、中转煤等行业内急需解决的关键技术问题之一。为预防和控制煤尘，国内外主要使用的技术有：通风除尘、喷雾除尘、注水防尘、喷洒结壳剂防尘、喷洒化学抑尘剂防尘和袋式除尘器收集粉尘等，这些防尘技术对改善作业环境、保护工人健康和防止粉尘爆炸事故的发生发挥了重要作用，但在应用过程中都存在控制呼吸性粉尘效率低，现场作业困难或设备维护难等缺点。

我国泡沫防治粉尘的研究起步较晚。80年代，煤科院上海研究所的陈东生初步研究了泡沫除尘的机理，但由于条件限制，没有进行工业型试验。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，现场试验取得了良好的效果,但研发的设备中发泡液不能实现连续工作，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和连续产尘的地点。90年代，北京科技大学蒋仲安教授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。进入21世纪后，中国矿业大学王德明教授等针对矿井采掘工作面起尘的特点，研究了泡沫防尘技术，并进行了现场运用，得了较好的效果。

尽管经过几十年的努力，我国在泡沫除尘技术研究上取得了不小成绩，但在应用工艺上还处在被动适应煤矿井下对设备工艺的要求上，影响了泡沫除尘技术的推广应用

泡沫溶胶防尘技术集化学抑尘剂、水性泡沫、结壳剂和高分子塑料泡沫等防治粉尘技术的优点于一身。它的应用将对杜绝粉尘事故、净化空气环境、降低尘肺病例以及减少经济损失起到明显效果。该技术具有以下优点：一是对煤尘的收集作用。泡沫溶胶是由水性泡沫作为载体，利用胶粘剂对泡沫液膜进行胶体化，通过增强泡沫液膜粘度，粘住在空气中作布朗运动的粉尘，实现对粉尘的收集沉降；二是对煤尘的抑制作用。泡沫溶胶覆盖在煤堆表面，待泡沫破裂后会在煤堆表面形成一层胶状薄膜，从而锁住煤尘防止因外界环境的影响而扬尘；三是对煤尘的隔离作用。将泡沫溶胶连续以锥形罩的方式喷洒到煤尘的产尘点，封闭扬尘区域控制煤尘逸散。

为将泡沫溶胶更加简单、便捷地应用于矿井工作面的煤尘防治，有必要研制一种用于防治煤矿工作面煤尘的泡沫溶胶技术的应用装备。

发明内容

本发明目的是提供一种用于防治煤矿工作面煤尘的泡沫溶胶技术的应用装备。该应用装备可利用井下压风系统而无需提供额外动力源，简化应用工艺，使得操作简捷、便捷。

本发明提供的用于防治煤矿工作面煤尘的泡沫溶胶技术的应用装备，主要由搅拌池部分（图1中3所示）、高压气体部分（图1中7所示）、拉瓦尔喷管（图1中13所示）、混合器（图1中14所示）和锥形截流出口部分（图1中15所示）组成；

搅拌池部分：包括搅拌池、搅拌池上设置的进水管、泡沫溶胶溶液进管和混合搅拌器，混合搅拌器安装于搅拌池内部的转动轴上，搅拌池底侧面开口并通过管路与拉瓦尔喷管的侧面连接；

高压气体部分：由空气压缩机组成，空气压缩机的出口通过管路与拉瓦尔喷管的一端连通，空气压缩机的压力不得低于0.6MPa，容积不得低于500L；

拉瓦尔喷管：拉瓦尔喷管的一端通过管路与高压气体部分相连，另一端与混合器相连，拉瓦尔喷管的侧面通过管路与搅拌池连通；

混合器：由外圈大混合管和内圈小混合管共同组成（混合器的剖面和侧面分别如图2、图3所示），混合器的一端与拉瓦尔喷管相连，别一端与软管连接；

锥形截流出口部分：包括锥形截流出口管、锥形截流出口管内设置的截流器以及锥形截流出口管末端的扩散管，锥形截流出口管的前端与软管相连。

本发明的优点和有益效果：

本发明提供的用于防治煤矿工作面煤尘的泡沫溶胶技术的应用装备，是一种单动力型的制泡技术，该技术可利用井下压风系统直接替代空气压缩机与拉瓦尔喷管相连，并可实现将泡沫溶胶应用于工作面煤尘的防治。该应用装备回避了以往多动力制泡技术时，在井下必须要防爆等应用工艺的复杂性。

本发明利用高压气体通过拉瓦尔喷管喉部时，产生负压将通过搅拌池混合均匀的泡沫溶胶水溶液吸入和因重力共同作用下流入拉瓦尔管内，并伴随着传热传质一起向前运动，通过混合器充分混合后形成泡沫溶胶，由截流器将管内的泡沫溶胶速度均匀化后，以锥形扩散方式喷洒到作业面，减少泡沫溶胶的使用量，达到经济高效防尘的目的。

本发明还可为港口散货粉尘防治、水泥厂、火电厂、爆破作业等产尘量较大的场所的粉尘控制，提供泡沫溶胶技术的应用工艺，本发明具有十分广阔的应用前景和社会效益。

附图说明

图1是泡沫溶胶技术应用装备的结构示意图；

图中，1-进水管2-进泡沫溶胶溶液管3-搅拌池部分4-混合搅拌器5-阀门6-阀兰7-高压气体部分8-阀兰9-阀门10-阀兰11-阀兰12-阀兰13-拉瓦尔喷管14-混合器15-锥形截流出口部分16-软管17-截流器18-扩散管。

图2是泡沫溶胶技术应用装备中的混合器剖面图。

图中，19-挡板20-封闭板。

图3是泡沫溶胶技术应用装备中的混合器侧面图。

图中，19-1-挡板20-1-封闭板。

具体实施方式

实施例

如图1所示，本发明提供的用于防治煤矿工作面煤尘的泡沫溶胶技术的应用装备，主要有四个部分组成，分别是：搅拌池部分（图1中3所示）、高压气体部分（图1中7所示）、拉瓦尔喷管（图1中13所示）、混合器（图1中14所示）和锥形截流出口部分（图1中15所示）。

搅拌池部分3：包括搅拌池、搅拌池上设置的进水管1、泡沫溶胶溶液进管2和混合搅拌器4，进水管和泡沫溶胶溶液进管设置在搅拌池的顶部，混合搅拌器4安装于搅拌池内部的转动轴上，搅拌池底侧面开口并通过管路（管路上设置有阀门5）利用阀兰6与拉瓦尔喷管13的侧面连接。

高压气体部分7：由空气压缩机组成，空气压缩机通过阀兰8与拉瓦尔喷管13的一端连接。空气压缩机的压力不得低于0.6MPa，容积不得低于500L；

拉瓦尔喷管13：拉瓦尔喷管的另一端通过阀兰10与混合器14的一端相连，拉瓦尔喷管的侧面通过管路（管路上设置有阀门9）利用阀兰6与搅拌池连通。

混合器14：由外圈大混合管和内圈小混合管共同组成（混合器的剖面和侧面分别如图2和图3所示），混合器14的一端通过阀兰10与拉瓦尔喷管连接，另一端通过阀兰11与软管16连接。

锥形截流出口部分15：包括锥形截流出口管、锥形截流出口管内设置的截流器17以及锥形截流出口管末端的扩散管18，截流器17安装在锥形截流出口管的轴中心，锥形截流出口管前端通过阀兰12与软管16的另一端相连。

图1中安装的调节阀门5和调节阀门9可根据需要分别调节泡沫溶胶水溶液进入拉瓦尔喷管13的量。

Claims (2)

1.一种用于防治煤矿工作面煤尘的泡沫溶胶技术的应用装备，其特征在于该装备由搅拌池部分、高压气体部分、拉瓦尔喷管、混合器和锥形截流出口部分组成；

搅拌池部分：包括搅拌池、搅拌池上设置的进水管、泡沫溶胶溶液进管和混合搅拌器，混合搅拌器安装于搅拌池内部的转动轴上，搅拌池底侧面开口并通过管路与拉瓦尔喷管的侧面连接；

高压气体部分：由空气压缩机组成，空气压缩机的出口通过管路与拉瓦尔喷管的一端连通；

拉瓦尔喷管：拉瓦尔喷管的一端通过管路与高压气体部分相连，另一端与混合器相连，拉瓦尔喷管的侧面通过管路与搅拌池连通；

混合器：由外圈大混合管和内圈小混合管共同组成，混合器的一端与拉瓦尔喷管相连，别一端与软管连接；

锥形截流出口部分：包括锥形截流出口管、锥形截流出口管内设置的截流器以及锥形截流出口管末端的扩散管，锥形截流出口管的前端与软管相连。

2.根据权利要求1所述的用于防治煤矿工作面煤尘的泡沫溶胶技术的应用装备，其特征在于所述的空气压缩机的压力不得低于0.6MPa，容积不得低于500L。

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