CN103967488B - 一种矿用活性磁化水降尘方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿用活性磁化水降尘方法及系统，流程为：活性剂吸入管从活性剂添加桶中抽出表面活性剂，与静压供水管中的水在混合器中均匀混合；形成的活性水流入磁化器“Z”形磁化通道中，对活性水进行磁化处理；磁化后的活性磁化水输送到采煤机喷雾系统、综采支护喷雾系统及转载点喷雾系统中进行喷雾降尘。该系统包括活性剂添加桶、静压供水管、混合器、磁化器、采煤机喷雾系统、综采支护喷雾系统、转载点喷雾系统、活性剂吸入管、支管、阀门Ⅰ、气动驱液泵、流量计Ⅰ、逆止阀、阀门Ⅱ和流量计Ⅱ；混合器内设置多组阻挡板；磁化器内设有“Z”形磁化通道。该系统及方法安装方便、结构简单、能实现连续性磁化且降尘效果好。

Description

一种矿用活性磁化水降尘方法及系统

技术领域

本发明涉及一种矿用降尘方法及系统，具体是一种矿用活性磁化水降尘方法及系统，属于煤矿防尘技术领域。

背景技术

煤矿粉尘是指煤矿在建设和生产过程中产生的各种岩矿微粒。煤矿粉尘的危害主要表现在两个方面：一是对人体的危害，而尘肺病引起的矿工致残和伤亡人数，在国内外都是十分惊人的，近十年煤矿工人职业病调查统计数据显示，尘肺病在职业病中所占比例高达75％左右，世界各国都在积极开展预防和治疗尘肺病的工作；煤矿粉尘的另一个危害是容易引起燃烧和爆炸，每年由于煤矿粉尘爆炸而导致的事故都有很多，而对于瓦斯矿井，有可能发生瓦斯和煤尘同时爆炸的事故，会造成巨大的经济损失和人员伤亡；除此以外，煤矿粉尘还会对井下的设备造成损坏，使工作场所的能见度降低，这些都会给安全生产带来隐患。

目前，在煤矿粉尘防治技术上也有较多的研究，如喷雾除尘、煤层注水以及泡沫除尘等，虽然达到了一定的降尘效果，但其结果仍不理想，有很多不完善的地方，如现有的喷雾除尘技术，产生的雾滴粒径一般比较大，对粉尘尤其是呼吸性粉尘的除尘率极低；煤层注水防尘措施，其除尘效率较低而且耗水量较大，在具有突出危险性的煤层中应用具有一定的危险性；泡沫除尘技术，泡沫除尘的效率不仅受到自身性质的限制，也受粉尘的粒径和速度的影响。

发明内容

针对上述技术存在的不足，本发明提供一种安装方便、结构简单、能实现连续性磁化且降尘效果好的矿用活性磁化水降尘方法及系统。

本发明采用的技术方案是：一种矿用活性磁化水降尘方法，降尘步骤如下：

A. 在活性剂添加桶中添加表面活性剂；

B. 通过气动驱液泵使活性剂吸入管从活性剂添加桶中抽出表面活性剂，并与静压供水管中流入的水在混合器中均匀混合；

C. 形成的活性水流入磁化器的“Z”字形磁化通道中，永磁体形成350mT ～ 500mT 的磁场对活性水进行垂直切割磁感线的磁化处理；

D. 磁化后的活性磁化水输送到采煤机喷雾系统、综采支护喷雾系统及转载点喷雾系统中进行喷雾降尘。

一种矿用活性磁化水降尘方法的系统，包括活性剂添加桶、静压供水管、混合器、磁化器、采煤机喷雾系统、综采支护喷雾系统、转载点喷雾系统、活性剂吸入管和支管；活性剂吸入管一端与活性剂添加桶连接，另一端与混合器的进液口连接，活性剂吸入管上安装有阀门Ⅰ、气动驱液泵、流量计Ⅰ和逆止阀；所述的混合器的出液口与磁化器的进液口连接，磁化器的出液口分成三个支路分别与采煤机喷雾系统、综采支护喷雾系统、转载点喷雾系统连接；静压供水管通过支管与混合器进液口前端的活性剂吸入管汇合，支管上安有阀门Ⅱ、流量计Ⅱ ；混合器内表面上下位置交错设置有等间距的多组阻挡板，阻挡板的高度均超出混合器的中心线；磁化器的上部与底部对称设置有永磁体组Ⅰ，永磁体组Ⅰ之间水平交错设置有多组永磁体组Ⅱ和永磁体组Ⅲ，永磁体组Ⅱ与永磁体组Ⅲ的长度均小于永磁体组Ⅰ的长度，且大于永磁体组Ⅰ一半的长度，永磁体组Ⅱ与上部的永磁体组Ⅰ左对齐或右对齐，永磁体组Ⅲ与下部的永磁体组Ⅰ右对齐或左对齐。

本发明的有益效果是：该降尘方法由气动驱液泵将表面活性剂从活性剂添加桶中抽出并与静压供水管中流入的水在混合器中均匀混合后流入磁化器进行磁化，最终得到含有表面活性剂的磁化水来进行喷雾除尘。表面活性剂与磁化处理对水表面张力的影响产生了叠加效果，其中表面活性剂是通过改变水表面的亲水性来改变水的表面张力；而磁化处理是通过破坏水的氢键间接的改变水的表面张力，该活性磁化水降尘方法使得降尘用水的表面张力大幅度降低，增强了水的雾化效果，提高了雾滴与煤尘的接触面积，保证了降尘效果。该降尘系统使得在改变同等水平的表面张力的情况下降低了使用表面活性剂的成本，进而增加了其在矿井中的适用性。

具体优势表现在：1、管道里面的水先经过表面活性剂处理降低表面张力后再送往磁化器进行磁化，水的表面张力降低的更多；2、该磁化系统无需外部动力并且可实现连续性磁化，安装方便，操作简单，可以很好的满足井下除尘用水的需求；3、磁化器采用“Z”字形磁化通道，磁化路径长，磁化效果好，磁化通道的磁场强度可以稳定在350mT ～ 500mT 之间；4、混合器内阻挡板的设置，使得经过混合器的流体产生湍流后混合均匀；5、活性剂吸入管与支管之间安装了逆止阀，防止了水流由于压力过大而流入活性剂添加桶中。

附图说明

图1 为本发明的结构示意图；

图2 为混合器内阻挡板的结构示意图；

图3 为磁化器内永磁体的结构示意图；

图4 为采煤机喷雾系统喷嘴的布置示意图；

图5 为综采支护喷雾系统喷嘴的布置示意图；

图6 为转载点喷雾系统中水幕喷雾装置的结构示意图。

图中：1、活性剂添加桶，2、阀门Ⅰ，3、气动驱液泵，4、流量计Ⅰ，5、逆止阀，6、静压供水管，7、混合器，7-1、阻挡板，8、磁化器，9、分配器，10、永磁体组Ⅰ，11、永磁体组Ⅱ，12、永磁体组Ⅲ，13、采煤机喷雾系统，14、综采支护喷雾系统，15、转载点喷雾系统，16、流量计Ⅱ，17、阀门Ⅱ，18、活性剂吸入管，19、支管，20、喷嘴Ⅰ，21、旋转喷头，22、喷嘴Ⅱ，23、水幕吊架，24、水管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种矿用活性磁化水降尘方法，降尘步骤如下：

A. 在活性剂添加桶1中添加表面活性剂；

B. 通过气动驱液泵3使活性剂吸入管18从活性剂添加桶1 中抽出表面活性剂，并与静压供水管6中流入的水在混合器7中均匀混合；

C. 由静压供水管6中的水压和气动驱液泵3 提供的压力共同将形成的活性水流入磁化器8的“Z”字形磁化通道中，永磁体形成350mT～500mT的磁场对活性水进行垂直切割磁感线的磁化处理；

D. 磁化后的活性磁化水输送到采煤机喷雾系统13、综采支护喷雾系统14及转载点喷雾系统15中进行喷雾降尘。

优选的，表面活性剂为十二烷基磺酸钠，相比于其他的表面活性剂，在完成相同标准的煤尘去除工作时，十二烷基磺酸钠所需的量比较少，降低了使用成本。

进一步，活性水的质量百分比浓度为0.4%，此时用化学方法形成的活性水可以使得水的表面张力以及接触角的降低趋于最大化。

进一步，步骤D中磁化后的活性磁化水经过分配器9后输送到采煤机喷雾系统13、综采支护喷雾系统14及转载点喷雾系统15中，这样便于控制输送于每部分喷雾系统的液体流量，保证活性磁化水的合理利用，提高降尘效果。

如图1 至图3 所示，一种矿用活性磁化水降尘方法的系统，包括活性剂添加桶1、静压供水管6、混合器7、磁化器8、采煤机喷雾系统13、综采支护喷雾系统14、转载点喷雾系统15、活性剂吸入管18和支管19；活性剂吸入管18一端与活性剂添加桶1连接，另一端与混合器7的进液口连接，活性剂吸入管18上安装有阀门Ⅰ2、气动驱液泵3、流量计Ⅰ4和逆止阀5，逆止阀5的安装，防止了水流由于压力过大而流入活性剂添加桶1中；混合器7的出液口与磁化器8的进液口连接，磁化器8的出液口分成三个支路分别与采煤机喷雾系统13、综采支护喷雾系统14、转载点喷雾系统15连接，三个支路的输水管道选择耐高压的胶管；静压供水管6通过支管19与混合器7进液口前端的活性剂吸入管18汇合，支管19上安有阀门Ⅱ17、流量计Ⅱ16；混合器7内表面上下位置交错设置有等间距的多组阻挡板7-1，阻挡板7-1的高度均超出混合器7的中心线，保证流经混合器7的活性水与阻挡板7-1充分接触，流体产生湍流后混合均匀；磁化器8的上部与底部对称设置有永磁体组Ⅰ10，永磁体组Ⅰ10之间水平交错设置有多组永磁体组Ⅱ11和永磁体组Ⅲ12，如图3为永磁体组Ⅱ11和永磁体组Ⅲ12各设置一组时的结构图，每组永磁体组的磁极方向如图3的标注方式排布，永磁体组Ⅱ11与永磁体组Ⅲ12的长度均小于永磁体组Ⅰ10的长度，且大于永磁体组Ⅰ10一半的长度，永磁体组Ⅱ11与上部的永磁体组Ⅰ10左对齐，永磁体组Ⅲ12与下部的永磁体组Ⅰ10右对齐，也可以是永磁体组Ⅱ11与上部的永磁体组Ⅰ10右对齐，永磁体组Ⅲ12与下部的永磁体组Ⅰ10左对齐，保证在磁化器8中形成流通的磁化通道，并形成“Z”字形磁化通道。

进一步，还包括活性磁化水分配器9，活性磁化水分配器9设置于采煤机喷雾系统13、综采支护喷雾系统14及转载点喷雾系统15的交汇处，可根据各喷雾系统需要的活性磁化水量进行合理的分配。

如图2所示，进一步，阻挡板7-1的相邻间距d1为4cm～6cm，交叠高度d2为1.5cm～2.5cm，使得经过混合器7的流体混合更加均匀。

如图4至图6所示，进一步，采煤机喷雾系统13每隔43°～ 47°设置一个喷嘴Ⅰ20，共设置有八个；综采支护喷雾系统14每隔五个综采支护且距离第五个综采支护后端0.8m处安装一个旋转喷头21；转载点喷雾系统15在采煤工作面转载点部位设置有水幕喷雾装置，水幕喷雾装置由水管24和水幕吊架23构成，水管24采用钢管制作，水管24上安装有五个喷嘴Ⅱ22，相邻喷嘴Ⅱ22之间的间隔为0.8m，这样设置的喷雾系统形成雾化效果十分细腻的水雾，对采煤工作面的呼吸性粉尘及全尘进行立体式全方位、有效的捕捉，大幅提高了矿尘的降尘效果。

整个系统可以灵活的分开安装，其中活性剂添加桶1、气动驱液泵3、磁化器8以及管路上的阀门和流量计可以按照实际情况选择安装地点，或根据条件灵活的分开安装。

Claims (7)

1.一种矿用活性磁化水降尘方法，其特征在于，所使用的矿用活性磁化水降尘系统包括活性剂添加桶（1）、静压供水管（6）、混合器（7）、磁化器（8）、采煤机喷雾系统（13）、综采支护喷雾系统（14）、转载点喷雾系统（15）、活性剂吸入管（18）和支管（19）；所述的活性剂吸入管（18）一端与活性剂添加桶（1）连接，另一端与混合器（7）的进液口连接，活性剂吸入管（18）上安装有阀门Ⅰ（2）、气动驱液泵（3）、流量计Ⅰ（4）和逆止阀（5）；所述的混合器（7）的出液口与磁化器（8）的进液口连接，磁化器（8）的出液口分成三个支路分别与采煤机喷雾系统（13）、综采支护喷雾系统（14）、转载点喷雾系统（15）连接；所述的静压供水管（6）通过支管（19）与混合器（7）进液口前端的活性剂吸入管（18）汇合，支管（19）上安有阀门Ⅱ（17）、流量计Ⅱ（16）；所述的混合器（7）内表面上下位置交错设置有等间距的多组阻挡板（7-1），阻挡板（7-1）的高度均超出混合器（7）的中心线；所述的磁化器（8）的上部与底部对称设置有永磁体组Ⅰ（10），永磁体组Ⅰ（10）之间水平交错设置有多组永磁体组Ⅱ（11）和永磁体组Ⅲ（12），永磁体组Ⅱ（11）与永磁体组Ⅲ（12）的长度均小于永磁体组Ⅰ（10）的长度，且大于永磁体组Ⅰ（10）一半的长度，永磁体组Ⅱ（11）与上部的永磁体组Ⅰ（10）左对齐或右对齐，永磁体组Ⅲ（12）与下部的永磁体组Ⅰ（10）右对齐或左对齐，保证在磁化器（8）中形成流通的“Z”字形磁化通道；

降尘步骤如下：

A. 在活性剂添加桶（1）中添加表面活性剂；

B. 通过气动驱液泵（3）使活性剂吸入管（18）从活性剂添加桶（1）中抽出表面活性剂，并与静压供水管（6）中经支管（19）、流量计Ⅱ（16）流入的水在混合器（7）中均匀混合形成活性水；

C. 形成的活性水流入磁化器（8）的“Z”字形磁化通道中，永磁体形成350mT～500mT的磁场对活性水进行垂直切割磁感线的磁化处理；

D. 磁化后的活性磁化水输送到采煤机喷雾系统（13）、综采支护喷雾系统（14）及转载点喷雾系统（15）中进行喷雾降尘。

2.根据权利要求1 所述的一种矿用活性磁化水降尘方法，其特征在于，所述的表面活性剂为十二烷基磺酸钠。

3.根据权利要求1 或2 所述的一种矿用活性磁化水降尘方法，其特征在于，所述的活性水的质量百分比浓度为0.4%。

4.根据权利要求3 所述的一种矿用活性磁化水降尘方法，其特征在于，步骤D中磁化后的活性磁化水经过活性磁化水分配器（9）后输送到采煤机喷雾系统（13）、综采支护喷雾系统（14）及转载点喷雾系统（15）中。

5.根据权利要求1所述的一种矿用活性磁化水降尘方法，其特征在于，所使用的矿用活性磁化水降尘系统还包括活性磁化水分配器（9），所述的活性磁化水分配器（9）设置于采煤机喷雾系统（13）、综采支护喷雾系统（14）及转载点喷雾系统（15）的交汇处。

6.根据权利要求1或5所述的一种矿用活性磁化水降尘方法，其特征在于，所使用的矿用活性磁化水降尘系统中所述的阻挡板（7-1）的相邻间距d1为4cm～6cm，交叠高度d2为1.5cm～2.5cm。

7.根据权利要求6 所述的一种矿用活性磁化水降尘方法，其特征在于，所使用的矿用活性磁化水降尘系统中所述的采煤机喷雾系统（13）每隔43°～ 47°设置一个喷嘴Ⅰ（20），共设置有八个；所述的综采支护喷雾系统（14）每隔五个综采支护且距离第五个综采支护后端0.8m 处安装一个旋转喷头（21）；所述的转载点喷雾系统（15）在采煤工作面转载点部位设置有水幕喷雾装置，所述水幕喷雾装置由水管（24）和水幕吊架（23）构成，水管（24）上安装有五个喷嘴Ⅱ（22），相邻喷嘴Ⅱ（22）之间的间隔为0.8m。