CN105784400A

CN105784400A - 一种煤矿井下气水喷雾降尘综合实验系统

Info

Publication number: CN105784400A
Application number: CN201610163481.7A
Authority: CN
Inventors: 王鹏飞; 刘荣华; 杨兴发; 韩石华; 舒威; 苟尚旭
Original assignee: Hunan University of Science and Technology
Current assignee: Hunan University of Science and Technology
Priority date: 2016-03-22
Filing date: 2016-03-22
Publication date: 2016-07-20

Abstract

本发明公开了一种煤矿井下气水喷雾降尘综合实验系统，包括模型巷道、轴流风机、高压水泵、储水箱、控制装置、空气压缩机、发尘器、粉尘采样器、旋流叶片、仪器支架、水压表、气体减压阀，所述的模型巷道一端设有轴流风机，轴流风机的入口处设有旋流叶片，另一端敞开作为进气口，进气口设有发尘器；所述的模型巷道内设有风速传感器和喷嘴，用水管将喷嘴、水流量计、水表、高压水泵、储水箱依次相连；用气管将喷嘴、气体质量流量计、气体减压阀、节流阀、空气压缩机依次相连，仪器支架上设有粉尘采样器；控制装置通过数据线分别与高压水泵和轴流风机相连。本发明可用于不同结构空气雾化喷嘴的雾化特性的测定，为生产现场喷雾降尘提供帮助。

Description

一种煤矿井下气水喷雾降尘综合实验系统

技术领域

本发明属于矿井通风与除尘领域，特别涉及一种煤矿井下气水喷雾降尘综合实验系统。

背景技术

20世纪90年代以来，随着煤矿机械化程度的不断提高与开采强度的逐渐加大，煤矿井下采掘工作面粉尘浓度剧增，作业环境恶化，严重威胁着矿井的安全生产和工人的身体健康。目前，国内外煤矿采掘工作面主要采用煤体预注水、通风控尘、除尘器抽尘净化、喷雾降尘及封闭隔尘等防尘措施。喷雾降尘具有经济、简便和实用等优点，在国内外煤矿井下得到广泛应用。煤矿井下采掘工作面喷雾一般采用常规的压力型喷嘴，由于喷雾压力的限制，其雾化效果较差，全尘降尘效率一般低于50%，对呼吸性粉尘的降尘效率甚至低于30%。而且，常规的压力喷雾耗水量大，影响煤质和工作面作业环境。

气水喷雾是以压力水和压缩空气作为双动力的一种新型喷雾方式，相对于常规喷雾方式，其具有耗水量小、雾化效果好、对水压要求低及降尘效率高（特别针对呼吸性粉尘）等优势。气水喷雾降尘效果与喷嘴喷雾雾化特性及通风参数密切相关，影响气水喷雾降尘效果的参数主要包括喷嘴结构、供水压力、供气压力、送风速度、喷雾布置方式等。为了在实践中合理的确定喷雾参数，需要进一步对气水喷雾降尘开展研究。煤矿井下采掘工作面生产现场由于受生产和地质条件的制约，很难开展各种通风与喷雾条件下的雾化特性及喷雾降尘效率实测。

发明内容

为了解决现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种煤矿井下气水喷雾综合实验系统，本发明可用于不同结构空气雾化喷嘴的雾化特性实验，也可对不同送风与喷雾条件下的气水喷雾降尘效果进行实测，为生产现场提供一定指导。

为了解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：包括模型巷道、轴流风机、高压水泵、储水箱、控制装置、空气压缩机、发尘器、粉尘采样器、旋流叶片、仪器支架、气管、水管、旁通阀、水流量计、水压表、节流阀、气体减压阀，所述的模型巷道采用透明有机玻璃制作而成，模型巷道一端设有轴流风机，轴流风机的入口处设有旋流叶片，另一端敞开作为进气口，进气口设有发尘器；所述的模型巷道内设有风速传感器和喷嘴，用水管将喷嘴、水流量计、水表、高压水泵、储水箱依次相连，旁通阀安装于水箱和水管之间；用气管将喷嘴、气体质量流量计、气体减压阀、节流阀、空气压缩机依次相连，所述的模型巷道内设有仪器支架，仪器支架上设有粉尘采样器；控制装置通过数据线分别与高压水泵和轴流风机相连。

由于采用上述技术方案，本发明的有益效果是：通过建立煤矿井下气水喷雾降尘综合实验系统，在不影响生产的情况下，对各种不同结构空气雾化喷嘴的雾化特性开展实验研究，也可对不同送风与喷雾条件下的气水喷雾降尘效果进行实测，实测结果能够为实践中合理选择喷嘴与确定喷雾参数提高指导。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

如图1所示，本发明由模型巷道1、轴流风机2、高压水泵3、储水箱4、控制装置5、空气压缩机6、发尘器7、旋流叶片8、仪器支架9、检修门10、喷嘴11、水管12、气管13、数据线14、风速传感器15、旁通阀16、水流量计17、水压表18、节流阀19、气体减压阀20、气体质量流量计21及排污口22构成。所述的模型巷道1采用透明有机玻璃制作而成，模型巷道1一端与轴流风机2相连，一端敞开作为进气口；所述的模型巷道1内设有仪器支架9、喷嘴11及旋流叶片8，并于一侧开设三扇检修门10，模型巷道1底板中部设有排污口22。所述的高压水泵3和轴流风机2通过数据线14与控制装置5相连，并通过控制装置5对高压水泵3的供水压力和轴流风机2的风量进行变频调节。所述的旋流叶片8安装于轴流风机2入口前一定距离，可对风流中所携带的雾滴和粉尘颗粒进行直接拦截。同时，风流通过旋转叶片8后所产生的旋转气流亦可对雾滴和粉尘颗粒进行二次分离。

本发明的工作原理为：

（1）雾化特性实验

实验开始前，打开检修门10C，将实验待测喷嘴安装于喷嘴11上，，并关闭检修门10C。在喷嘴前一定距离，将实时高速喷雾粒度分析仪的激光发射器和接收器平行安设于模型两侧，并启动仪器预热。实验开始时，先启动空气压缩机6，待压力稳定后，打开节流阀19，并通过气体减压阀20调节输出气压至设定值。空气压缩机6的输出压力由减压阀20读取，供气流量可由气体质量流量计21获得。通过控制装置5启动高压水泵3，并将其调节至预定的喷雾压力。高压水泵3的供水压力由水压表18读取，供水流量可由水流量计17获得。待稳定后，观测喷嘴的喷雾效果，并启动实时高速喷雾粒度分析仪使其进入测定状态，测定结束后，数据将自动保存。采用上述相同的步骤，可以测定不同结构喷嘴及不同工况参数下的喷嘴雾化粒径。同时，通过调整实时高速喷雾粒度分析仪与喷嘴11的水平和垂直距离可以对雾滴粒径空间分布规律进行测定。

（2）喷雾降尘效果实验

实验开始前，打开检修门10C，将实验待测喷嘴安装于喷嘴11上，并关闭检修门10C。通过检修门10A和10B，将两台粉尘采样器分别放置于仪器支架9A和9B上。实验开始时，先通过控制装置5，启动和调节轴流风机2，使轴流风机2的风量达到预定值，轴流风机2的排风量可通过安装于模型巷道1的风速传感器15进行测量。启动空气压缩机6待压力稳定后，打开节流阀19，并通过气体减压阀20调节输出气压至设定值。空气压缩机6的输出压力由减压阀20读取，供气流量可由气体质量流量计21获得。通过控制装置5启动高压水泵3，并将其调节至预定的喷雾压力。高压水泵3的供水压力由水压表18读取，供水流量可由水流量计17获得。待稳定后，观测喷嘴的喷雾效果，确定无误后，将发尘器7中装载待测煤尘，启动发尘器7，并调节发尘速度。发尘器7发尘稳定后，同时开启仪器支架9A和9B上的粉尘采样器，使其进入测定状态，并立刻将检修门10A和10B关闭。实验结束后，通过对粉尘采样器中的滤膜进行称重和粉尘粒径分析，计算喷雾降尘效率。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims

1.一种煤矿井下气水喷雾降尘综合实验系统，其特征在于：包括模型巷道、轴流风机、高压水泵、储水箱、控制装置、空气压缩机、发尘器、粉尘采样器、旋流叶片、仪器支架、气管、水管、旁通阀、水流量计、水压表、节流阀、气体减压阀，所述的模型巷道采用透明有机玻璃制作而成，模型巷道一端设有轴流风机，轴流风机的入口处设有旋流叶片，另一端敞开作为进气口，进气口设有发尘器；所述的模型巷道内设有风速传感器和喷嘴，用水管将喷嘴、水流量计、水表、高压水泵、储水箱依次相连，旁通阀安装于水箱和水管之间；用气管将喷嘴、气体质量流量计、气体减压阀、节流阀、空气压缩机依次相连，所述的模型巷道内设有仪器支架，仪器支架上设有粉尘采样器；控制装置通过数据线分别与高压水泵和轴流风机相连。

2.根据权利要求1所述的煤矿井下气水喷雾降尘综合实验系统，其特征在于：所述的模型巷道一侧开设三扇检修门，模型巷道底板中部设有排污口。