CN103422876B - 一种对外界环境友好的煤矿井下通风除尘安全系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种对外界环境友好的煤矿井下通风除尘安全系统，该系统包括两根波纹管，其特征在于：两根平行的波纹管，第一波纹管(1)和第二波纹管(2)，分别设置在矿井内部的两侧，所述波纹管上涂覆有自发光涂料，两根波纹管分别从矿井外延伸至井底；同时还公开了一种湿法集成除尘器，该通风除尘安全系统可以将井下气体中的尘粒进行除去，并且对井下空气进行及时通风交换，从而既保障了煤矿安全，又优化了煤矿工人的工作气体环境以及避免了井外排出气体的对环境的污染。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿安全领域，具体涉及本发明涉及一种对外界环境友好的煤矿井下通风除尘安全系统。
背景技术
目前地下矿井通风装置大都采用机械强制通风设备，其不足之处是机械通风设备难以处理巷道中的有害气体瓦斯和粉尘等。
原因是靠吹风往外吹，扬尘大，有害气体在巷道中穿行，吹风设备运转时产生大量的热量、磁场和震动，形成热力障碍，使洞外空气不能顺畅地进入巷道中，巷道中的有害气体和粉尘不能及时全部排出到洞外，对工人身体健康造成影响，降低了矿工的体能，也就降低了矿山的生产效率，存在安全隐患。
尤其是在采煤初期，在没有通风巷道的掘进工作中最易发生瓦斯爆炸。
同时，吹风设备造成能耗高、噪音大、维修费用等，增加了企业生产的成本。
由于吹风设备存在多个接电点，造成起火的几率也相应比较高，因此存在一定的安全隐患。
现行通风设备大多是接力式的通风系统，有一台设备发生故障时，整个通风系统处于瘫痪状态，影响生产和安全。
煤矿中粉尘的存在对于煤矿安全存在巨大隐患，为了满足煤矿安全的需要，目前符合安全标准的的煤矿均设置有用于保证煤矿安全的湿法集成除尘器。
目前的除尘和通风设备大多数采用以水为主的湿式除尘技术，例如：洒水喷雾、水幕，降尘，脉冲喷吹袋式除尘设备，静电除尘等。
湿式除尘因为体积较小，简单易行设备成本低而普遍采纳。
但湿式除尘的处理风量小，雾化不好，除尘效率不高。
并且水雾影响视线，排放的污水影响施工和清渣运输。
而静电除尘有超高压静电，在潮湿的隧道施工环境中实用有一定的危险性，并且占地面积相对较大。
脉冲喷吹袋式除尘设备一般采用布袋式滤袋为滤料，雾尘极易积于滤袋表面不容易剥落，引起滤料透气率下降，而且即便采用脉冲喷吹清洗系统，在隧道潮湿环境中清灰还是不够彻底。
并且，对含静电粉尘环境中袋式滤料很难处理静电粉尘爆燃问题，为此个别场所还采用普通抗静电过滤组件接地使用，但滤筒整个表面覆有导电炭黑浆，导致粉尘颗粒极易粘附在导电炭黑浆涂层上，使得过滤器很短时间内被堵塞滤料使用寿命短，透气率小，压降大，过滤效果一般。
并且以往工业用除尘设备设计中很少考虑粉尘中含有的潮气处理和大颗粒粉尘的预处理系统，在大负压作用下有很大弊端。
发明内容
本发明的目的在于提出煤矿井下通风除尘安全系统；
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种对外界环境友好的煤矿井下通风除尘安全系统，该系统包括两根波纹管，两根平行的波纹管，第一波纹管(1)和第二波纹管(2)，分别设置在矿井内部的两侧，所述波纹管上涂覆有自发光涂料，两根波纹管分别从矿井外延伸至井底；
所述第一波纹管在矿井外与鼓风装置(3)相连接，鼓风装置将净化过的空气鼓入第一波纹管，所述第一波纹管上间隔设有若干个三通(4)，与波纹管垂直的三通管的支管连接有排风装置(5)，其将波纹管内的空气吹入矿井中；
所述第二波纹管与第一波纹管平行设置，其在对应第一波纹管处设置有若干个三通(4)，与波纹管垂直的三通管的支管连接有吸风装置(6)，其将矿井中的气体经过除尘后吸入第二波纹管，并在而波纹管中设有若干个气体驱动装置(7)，其用于驱动气体在第二波纹管中流动以排出矿井，所述第二波纹管在矿井外依次连接有湿法集成除尘器(8)和放风装置(9)用以将第二波纹管中的气体除尘净化后排出。
所述第一波纹管和第二波纹管与三通、吸风湿法集成除尘器均为气密性连接。
进一步地，在第一波纹管和/或第二波纹管的三通处设置有能够自动控制的开关密封门，所述密封门可以阻断三通与波纹管外界相通，当需要或不需要气体流动时，该密封门通过控制单元可以开启或关闭。
进一步地，在第一波纹管和/或第二波纹管上设置有若干个气体和/或粉尘探测器，用于检测矿井内气体是否符合要求。
进一步地，所述煤矿井下通风除尘安全系统含有一控制单元，其用于接受气体和/或粉尘探测器的信号，并通过与预设值进行比较，经过判断不符合要求时，其控制相应的三通处的密封门、排风装置、吸风装置、湿法集成除尘器和放风装置的开关与工作。
进一步地，所述的湿法集成除尘器包括除尘器壳体（81），进风口（82），出风口（83），进风过滤网层（84），多孔板（85），复合锥形喷水嘴（86），出风口过滤芯（88）和风扇（89），所述进风口内设置有风扇（89），所述风扇（89）内侧设有进风过滤网层（84），所述多孔板（85）设置在进风过滤网层的另一侧，所述多孔板（85）开设有多个通孔（810），该通孔的厚度为70mm-100mm，所述复合锥形喷水嘴（86）插入到多孔板开设的孔洞中，该复合锥形喷水嘴（86）包括一根尖端可喷水的主锥形喷水嘴（811）和多根沿主锥形喷水嘴的锥形斜面倾斜设置的尖端可喷水的次锥形喷水嘴（812），主锥形喷水嘴中设置一根主喷水管道，每个次锥形喷水嘴设置一根次喷水管道，复合锥形喷水嘴（86）的每根次喷水管道与其主喷水管道联通，多个复合锥形喷水嘴（86）的主喷水管道连接供水联通管（813），所述供水联通管（813）连接水源，出风口（83）处设置有出风口过滤芯（88），该出风口过滤芯（88）成圆锥形设置，该出风口过滤芯（88）包括出风过滤网层，出风过滤网层包括：蜂窝状光触媒滤网层、位于所述蜂窝状光触媒滤网层出风口一侧的固载纳米二氧化钛滤网层，所述蜂窝状光触媒滤网层的孔径为0.7-0.8mm，厚度为1-1.2mm；所述固载纳米二氧化钛滤网层的基体中活性炭的体积含量为52-63%，活性炭基体表面镀覆超微细的纳米二氧化钛层，纳米二氧化钛层采用CVD方法进行镀覆，所述多孔板（85）的通孔（810）内表面水平方向上设置有多条齿条，所述齿条的最高点与最低点的高度差为5-6mm，齿条的个数为6-10个，在多孔板两侧壳体底部分别设置污水出口。
进一步地，所述出风口过滤芯靠近除尘器内侧设置有次过滤网层（87），所述次过滤网层从进风方向到出风方向依次包括：过滤棉层、活性炭过滤层，涤纶丝织层。
进一步地，所述进风过滤网层为：玻璃纤维网。
进一步地，所述主喷水管道直径为5mm，所述次喷水管道直径2mm。
进一步地，所述过滤棉层厚度为5mm、活性炭过滤层厚度为5mm，涤纶丝织层厚度为5mm
进一步地，所述次锥形喷水嘴与水平面呈45-60度的倾斜角度。
更进一步地，所述波纹管上部分地或全部涂覆有自发光涂料。
本发明的效果在于：
通过采用波纹管在煤矿井下进行通风除尘，施工简单方便，更换维修也容易，同时也不会受到井下形状的影响，而在波纹管外涂覆有自发光涂料，可以在出现安全事故的时候，使得井下的人员根据波纹管上的光亮找到井口，在波纹管内还可以设置有一个独立地输送水管，其用于在遇到矿难的时候，通过该水光输送水或者营养液，方便被困人员自救。
另外，两条平行的波纹管对称设置有进风口和出风口，其换气效率高，同时通过密封门的不同时开关，对检测到污染严重或者气体不符合要求的区域有针对性的进行换气和除尘，其效率是常规换气除尘设备的2-4倍。
同时，在第二波纹管出口处设置具有通过多孔板与复合锥形喷水嘴的配合对空气中的粉尘进行清洗的设备，复合锥形喷水嘴的喷水方向与进风方向相对，增加水与空气的接触时间，清洗效果好、清洗效率高。
通过清洗和多次过滤可以有效去除煤粉尘颗粒物，减小煤粉尘引起的爆炸的可能性，提高煤矿安全系数。
另外，通过在出风过滤网层设置蜂窝状光触媒滤网层、位于所述蜂窝状光触媒滤网层一侧的固载纳米二氧化钛滤网层，达到充分去除剩余煤粉尘颗粒物的效果。
出风口过滤芯为可拆卸设计，并且所述进风过滤网层为可拆卸设计，其上的过滤棉层、活性炭过滤层，涤纶丝织层均为为可拆卸设计。
该设计便于进行对上述部件进行清洗或更换。
在多孔板的通孔内表面水平方向上设置有多条齿条，更好的配合了复合锥形喷水嘴，水花溅落在齿条和复合锥形喷水管表面后可以充分再次被溅起细小水花，对通孔内的空气进行有效清洗，节省的水源，并且有效的降低风速，使得颗粒物在通孔中的通过时间增加，使颗粒充分清洗。
附图说明
图1为煤矿井下通风除尘安全系统示意图。
图2为实施例2的本发明湿法集成除尘器示意图；
图3为例多孔板结构图。
具体实施方式
实施例1
图1为本发明的一种煤矿井下通风除尘安全系统，该系统包括两根波纹管，两根平行的波纹管，第一波纹管(1)和第二波纹管(2)，分别设置在矿井内部的两侧，所述波纹管上涂覆有自发光涂料，两根波纹管分别从矿井外延伸至井底；
所述第一波纹管在矿井外与鼓风装置(3)相连接，鼓风装置将净化过的空气鼓入第一波纹管，所述第一波纹管上间隔设有若干个三通(4)，与波纹管垂直的三通管的支管连接有排风装置(5)，其将波纹管内的空气吹入矿井中；
所述第二波纹管与第一波纹管平行设置，其在对应第一波纹管处设置有若干个三通(4)，与波纹管垂直的三通管的支管连接有吸风装置(6)，其将矿井中的气体经过除尘后吸入第二波纹管，并在而波纹管中设有若干个气体驱动装置(7)，其用于驱动气体在第二波纹管中流动以排出矿井，所述第二波纹管在矿井外依次连接有湿法集成除尘器(8)和放风装置(9)用以将第二波纹管中的气体除尘净化后排出。
所述第一波纹管和第二波纹管与三通、吸风湿法集成除尘器均为气密性连接。
实施例2
如图2-3所示，所述湿法集成除尘器， 包括除尘器壳体81，进风口82，出风口83,进风过滤网层84，多孔板85，复合锥形喷水嘴86，出风口过滤芯88和风扇89，所述进风口内设置有风扇89，所述风扇89内侧设有进风过滤网层84，所述多孔板85设置在进风过滤网层的另一侧，所述多孔板85开设有多个通孔810，该通孔的厚度为80mm，所述复合锥形喷水嘴86插入到多孔板开设的孔洞中，该复合锥形喷水嘴86包括一根主锥形喷水嘴811和多根沿主锥形喷水嘴的锥形斜面倾斜设置的次锥形喷水嘴812，主锥形喷水嘴中设置一根主喷水管道，每个次锥形喷水嘴设置一根次喷水管道，复合锥形喷水嘴86的每根次喷水管道与其主喷水管道联通，多个复合锥形喷水嘴86的主喷水管道连接供水联通管813，所述供水联通管813连接水源，出风口83处设置有出风口过滤芯88，该出风口过滤芯88成圆锥形设置，该出风口过滤芯88包括出风过滤网层，出风过滤网层包括：蜂窝状光触媒滤网层、位于所述蜂窝状光触媒滤网层一侧的固载纳米二氧化钛滤网层，所述蜂窝状光触媒滤网层的孔径为0.8mm，厚度为1mm；所述固载纳米二氧化钛滤网层的基体中活性炭的体积含量为58%，活性炭基体表面镀覆超微细的纳米二氧化钛层，纳米二氧化钛层采用CVD方法进行镀覆，所述多孔板85的通孔810内表面水平方向上设置有多条齿条，所述齿条的最高点与最低点的高度差为6mm，齿条的个数为8个，在多孔板两侧壳体底部分别设置污水出口。
所述出风口过滤芯靠近除尘器内侧设置有次过滤网层87，所述次过滤网层进风方向到出风方向依次包括：过滤棉层、活性炭过滤层，涤纶丝织层。
所述进风过滤网层为：玻璃纤维网。
所述多孔板的孔径为60mm。
所述复合锥形喷水嘴上设置有8个次锥形喷水嘴。
该次锥形喷水嘴与水平面呈50度的倾斜角度。
所述过滤棉层厚度为5mm、活性炭过滤层厚度为5mm，涤纶丝织层厚度为5mm。
玻璃纤维网厚度为5mm。
所述除尘器壳体上还设置有用于将壳体悬挂在煤矿坑道壁上的固定部件。
所述主喷水管道直径为5mm，所述次喷水管道直径2mm。
通过上述设置，通过采用波纹管在煤矿井下进行通风除尘，施工简单方便，更换维修也容易，同时也不会受到井下形状的影响，而在波纹管外涂覆有自发光涂料，可以在出现安全事故的时候，使得井下的人员根据波纹管上的光亮找到井口，在波纹管内还可以设置有一个独立地输送水管，其用于在遇到矿难的时候，通过该水光输送水或者营养液，方便被困人员自救。
另外，两条平行的波纹管对称设置有进风口和出风口，其换气效率高，同时通过密封门的不同时开关，对检测到污染严重或者气体不符合要求的区域有针对性的进行换气和除尘，其效率是常规换气除尘设备的2-4倍。
同时，在第二波纹管出口处设置有湿法集成除尘器，煤矿坑道内空气从第二波纹管抽吸出来后，通过本发明湿法集成除尘器进风口进入，随后依次通过玻璃纤维网，进入到除尘器内部，空气随后进入到多孔板的孔洞中，在水的作用下冲洗给空气中的颗粒，随后气流依次通过过滤棉层、活性炭过滤层，涤纶丝织层，后又进入到锥形出风口滤芯，出风过滤网层进行残余颗粒过滤，干净清洁的空气派出到井外。
从而保证工作环境以及排出气体的安全和无尘。
可以尽量多的除去矿下的粉尘颗粒，可以使得矿下工作环境达到室外呼吸空气标准。
同时，本发明的矿用湿法集成除尘器除了可以用于煤矿保证其安全外，还适用于其他矿下工作环境。
Claims (9)
1.一种对外界环境友好的煤矿井下通风除尘安全系统，该系统包括两根波纹管，其特征在于：两根平行的波纹管，第一波纹管(1)和第二波纹管(2)，分别设置在矿井内部的两侧，所述波纹管上涂覆有自发光涂料，两根波纹管分别从矿井外延伸至井底；
所述第一波纹管在矿井外与鼓风装置(3)相连接，鼓风装置将净化过的空气鼓入第一波纹管，所述第一波纹管上间隔设有若干个三通(4)，与波纹管垂直的三通管的支管连接有排风装置(5)，其将波纹管内的空气吹入矿井中；
所述第二波纹管与第一波纹管平行设置，其在对应第一波纹管处设置有若干个三通(4)，与波纹管垂直的三通管的支管连接有吸风装置(6)，其将矿井中的气体经过除尘后吸入第二波纹管，并在波纹管中设有若干个气体驱动装置(7)，其用于驱动气体在第二波纹管中流动以排出矿井，所述第二波纹管在矿井外依次连接有湿法集成除尘器(8)和放风装置(9)用以将第二波纹管中的气体除尘净化后排出；
所述第一波纹管和第二波纹管与三通、吸风湿法集成除尘器均为气密性连接；
所述的湿法集成除尘器包括除尘器壳体（81），进风口（82），出风口（83），进风过滤网层（84），多孔板（85），复合锥形喷水嘴（86），出风口过滤芯（88）和风扇（89），所述进风口内设置有风扇（89），所述风扇（89）内侧设有进风过滤网层（84），所述多孔板（85）设置在进风过滤网层的另一侧，所述多孔板（85）开设有多个通孔（810），该通孔的厚度为70mm-100mm，所述复合锥形喷水嘴（86）插入到多孔板开设的孔洞中，该复合锥形喷水嘴（86）包括一根尖端可喷水的主锥形喷水嘴（811）和多根沿主锥形喷水嘴的锥形斜面倾斜设置的尖端可喷水的次锥形喷水嘴（812），主锥形喷水嘴中设置一根主喷水管道，每个次锥形喷水嘴设置一根次喷水管道，复合锥形喷水嘴（86）的每根次喷水管道与其主喷水管道联通，多个复合锥形喷水嘴（86）的主喷水管道连接供水联通管（813），所述供水联通管（813）连接水源，出风口（83）处设置有出风口过滤芯（88），该出风口过滤芯（88）成圆锥形设置，该出风口过滤芯（88）包括出风过滤网层，出风过滤网层包括：蜂窝状光触媒滤网层、位于所述蜂窝状光触媒滤网层出风口一侧的固载纳米二氧化钛滤网层，所述蜂窝状光触媒滤网层的孔径为0.7-0.8mm，厚度为1-1.2mm；所述固载纳米二氧化钛滤网层的基体中活性炭的体积含量为52-63%，活性炭基体表面镀覆超微细的纳米二氧化钛层，纳米二氧化钛层采用CVD方法进行镀覆，所述多孔板（85）的通孔（810）内表面水平方向上设置有多条齿条，所述齿条的最高点与最低点的高度差为5-6mm，齿条的个数为6-10个，在多孔板两侧壳体底部分别设置污水出口。
2.如权利要求1所述的煤矿井下通风除尘安全系统，其特征在于：在第一波纹管和/或第二波纹管的三通处设置有能够自动控制的开关密封门，所述密封门可以阻断三通与波纹管外界相通，当需要或不需要气体流动时，该密封门通过控制单元可以开启或关闭。
3.如权利要求2所述的煤矿井下通风除尘安全系统，其特征在于：在第一波纹管和/或第二波纹管上设置有若干个气体和/或粉尘探测器，用于检测矿井内气体是否符合要求。
4.如权利要求3所述的煤矿井下通风除尘安全系统，其特征在于：所述煤矿井下通风除尘安全系统含有一控制单元，其用于接受气体和/或粉尘探测器的信号，并通过与预设值进行比较，经过判断不符合要求时，其控制相应的三通处的密封门、排风装置、吸风装置、湿法集成除尘器和放风装置的开关与工作。
5.根据权利要求4所述的煤矿井下通风除尘安全系统，其特征在于，所述出风口过滤芯靠近除尘器内侧设置有次过滤网层（87），所述次过滤网层从进风方向到出风方向依次包括：过滤棉层、活性炭过滤层，涤纶丝织层。
6.根据权利要求5所述的煤矿井下通风除尘安全系统，其特征在于，所述进风过滤网层为：玻璃纤维网。
7.根据权利要求6所述的煤矿井下通风除尘安全系统，其特征在于，所述主喷水管道直径为5mm，所述次喷水管道直径2mm。
8.根据权利要求7所述的煤矿井下通风除尘安全系统，其特征在于，所述过滤棉层厚度为5mm、活性炭过滤层厚度为5mm，涤纶丝织层厚度为5mm。
9.根据权利要求8所述的煤矿井下通风除尘安全系统，其特征在于，所述次锥形喷水嘴与水平面呈45-60度的倾斜角度。
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