CN109595026A - 一种矿井空气降温除尘系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿井空气降温除尘系统，包括喷水室，喷水室设有喷水室入口和喷水室出口，喷水室内设有若干组雾化喷嘴，喷水室出口处设有挡水板；雾化喷嘴连接在冷冻水管上，冷冻水管上设有截止阀；所述的喷水室底部设有集水池，所述的集水池设有排水管，排水管进口处设有粗过滤器，排水管上设有截止阀。本发明的喷水室中的雾化喷嘴对送往采煤工作面的空气进行除尘的同时，能够对空气进行冷却，降低采煤工作面的环境温度；而且解决了在矿井应用喷水室冷却空气时，冷却空气后水的利用价值不高、冷量浪费的问题；同时，由于喷水室中冷却空气后水的温度低于自来水，这使得送至采掘工作面用于雾化降尘的混合水的温度低于自来水温度，在雾化降尘的同时强化了冷却降温效果。

Description

一种矿井空气降温除尘系统

技术领域

本发明属于矿井空气降温与除尘技术领域，特别是涉及一种矿井空气降温和除尘系统。

背景技术

粉尘和高温是矿山井下生产中的两种主要危害。在矿井生产过程中，如钻眼作业、炸药爆破、掘进机及采煤机作业、顶板管理、煤炭的装载和运输等各个环节都会产生大量的粉尘。粉尘具有爆炸、对人体的呼吸器官造成危害等。目前在矿井中主要采用喷雾洒水的方式进行降尘。通过喷嘴把高压水雾化成细微的水滴喷射在空气中，把浮尘湿润下沉，并使其湿润粘结不易飞扬，同时使周围的含尘空气被吸引到水雾中。喷雾洒水的方式在采掘工作面得到了广泛的应用。

世界各主要采煤国家相继进入深部开采，煤炭开采深度平均以8-16米/年的速度在增加。我国有40%左右的矿山进入或接近深部开采阶段，有近百座金属矿山开采深度超过1000 m。随着开采深度的逐步增加，矿井地温也随之升高。据我国煤田地温观测有关资料统计，百米地温梯度为3℃/100m。当采掘工作面气温达到或超过26℃，或岩温达到或超过30℃的矿井，属于高温矿井；当开采深度超过650m且气温超过26℃时，属于深热矿井。原始岩温高于31℃的地区称为一级热害区，原始岩温高于37℃的地区称为二级热害区。在矿井中，如果工人在劳动中产生的热量得不到散发，体温就会上升，产生头晕、虚脱、中暑等症状，威胁从业人员身体健康和生命安全。因此，我国《煤矿安全规程》中规定，当采掘工作面空气温度超过26℃，机电设备硐室的超过30℃时，必须缩短超温地点工作人员的工作时间。当采掘工作面的空气温度超过30℃、机电设备硐室超过34℃时，必须停止作业。对于有热害的矿井必须采取降温措施。一级热害区常采用增加通风量等方式进行降温，而对于原始岩温高于37℃的矿井，由于采掘机械、围岩散热、热水散热等原因，采用通风的方式进行降温往往满足不了环境温度的要求，必需采用机械制冷降温措施。在机械制冷系统中，处理空气的空冷器主要分为两类，分别是表面式空气器和喷水室。表面式空冷器通过表面式换热器，使冷冻水与空气间接换热，从而降低空气温度，是矿井中常用的类型，但存在造价昂贵、换热效率较低、重量较大等缺点。而喷水室则是冷冻水直接与热空气进行热湿交换，换热效率较高，相同冷量下需冷冻水量小，同时相比表面式空冷器，还具有金属材料消耗小、重量轻、通风阻力小、风机功耗小和造价便宜等优点。但喷水室在矿井井下降温系统中没有得到很好的应用。因为，使用喷水室作为末端空气冷却设备，冷冻水系统为开式系统，若保证冷冻水系统正常运行，冷冻水泵必须设置在喷水室的回水管上，对于位于不同深度的多个工作面、多个喷水室的矿井降温系统，需要多台设置在工作面的冷冻水泵，不能保证冷冻水系统的安全稳定运行。因此，若将矿井降温系统与采掘工作面的防尘系统联合，将降温系统喷水室的回水用于就近采掘工作面防尘水，将喷水室的回水经采掘工作面防尘系统喷洒到工作面空间，在起到防尘作用的同时，还可充分利用冷冻水中的冷量，对工作面空气产生一定的降温作用。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种结构简单，能利用喷水室冷却矿井的空气并送往采煤工作面，通过射流泵回收冷却空气后的水并使之雾化，对采煤工作面进行降温和除尘的矿井空气降温除尘系统。

本发明采用的技术方案是：一种矿井空气降温除尘系统，包括喷水室，喷水室设有喷水室入口和喷水室出口，喷水室内设有若干组雾化喷嘴，喷水室出口处设有挡水板；雾化喷嘴连接在冷冻水管上，冷冻水管上设有截止阀；所述的喷水室底部设有集水池，所述的集水池设有排水管，排水管进口处设有粗过滤器，排水管上设有截止阀。

上述的矿井空气降温除尘系统中，所述的喷水室设有两组雾化喷嘴，两组雾化喷嘴分别靠近喷水室入口和喷水室出口设置。

上述的矿井空气降温除尘系统中，所述的排水管上设有两个截止阀，分别为截止阀Ⅰ和截止阀Ⅱ，集水池内设有一射流泵，射流泵的吸入室通过进水管连接在排水管上，连接处位于截止阀Ⅰ和截止阀Ⅱ之间；进水管上设有截止阀Ⅲ和细过滤器，截止阀Ⅲ位于细过滤器和射流泵之间；射流泵的出口通过管道依次连接截止阀Ⅶ、承压软管、Y型过滤器、截止阀Ⅳ和除尘喷嘴，截止阀Ⅶ、承压软管、Y型过滤器、截止阀Ⅳ和除尘喷嘴位于喷水室外。

上述的矿井空气降温除尘系统中，高压水管与射流泵喷嘴连接，射流泵喷嘴位于射流泵吸入室处，高压水管上设有截止阀V；反洗管的两端分别连接进水管和高压水管，反洗管上设有截止阀Ⅵ，反洗管与进水管连接处位于截止阀Ⅲ和细过滤器之间，反洗管与高压水管的连接处位于截止阀V前方。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1）本发明的喷水室中的雾化喷嘴对送往采煤工作面的空气进行除尘的同时，能够对空气进行冷却，降低采煤工作面的环境温度；

2）本发明还设有射流泵，利用矿井现有的高压水通过射流泵回收喷水室冷却空气后的水，射流泵出口形成的混合水被送至采掘工作面的除尘喷嘴进行雾化后用于降尘；这个措施解决了在矿井应用喷水室冷却空气时，冷却空气后水的利用价值不高、冷量浪费的问题；同时，由于喷水室中冷却空气后水的温度低于自来水，这使得送至采掘工作面用于雾化降尘的混合水的温度低于自来水温度，在雾化降尘的同时强化了冷却降温效果。

3）当本发明的细过滤器和粗过滤器堵塞时，可以通过切换截止阀来利用高压水对过滤器进行反向冲洗，解决水的杂质对过滤器的堵塞问题，延长了维护工作周期，减少了维护工作量。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明包括喷水室1、射流泵2和除尘喷嘴3；喷水室设有喷水室入口4和喷水室出口7，喷水室内设有两组雾化喷嘴5，两组雾化喷嘴5分别靠近喷水室入口4和喷水室出口7设置，喷水室出口7处设有挡水板6；雾化喷嘴5连接在冷冻水管上，冷冻水管上设有截止阀8。所述的喷水室1底部设有集水池9，所述的集水池9设有排水管，排水管进口处设有粗过滤器10，排水管上设有截止阀Ⅰ11和截止阀Ⅱ15。

所述的喷水室1中，从矿井制冷系统送来的低温冷冻水经截止阀8调节后，进入喷水室的雾化喷嘴5，雾化后在喷水室1内形成水膜。矿井风机送来的空气从喷水室入口4进入喷水室1，被低温冷冻水形成的水膜冷却，空气温度和相对湿度降低，并对空气初步降尘，空气从挡水板6和喷水室出口7流出，在采掘工作面进行降温。挡水板6具有波浪形结构，可以把流出喷水室的空气中的水滴分离出来。低温冷冻水吸收了空气的热量温度上升，由于重力作用跌落到喷水室1的集水池9储存起来。向喷水室1提供冷冻水的冷冻水管上安装有截止阀8，可以调节喷嘴5的水流量。

集水池9内设有一射流泵2，射流泵2的吸入室18通过进水管连接在排水管上，连接处位于截止阀Ⅰ11和截止阀Ⅱ15之间；进水管上设有截止阀Ⅲ14和细过滤器12，截止阀Ⅲ14位于过滤器12和射流泵2之间；射流泵2的出口通过管道依次连接截止阀Ⅶ19、承压软管20、Y型过滤器21、截止阀Ⅳ22和除尘喷嘴3，截止阀Ⅶ19、承压软管20、Y型过滤器21、截止阀Ⅳ22和除尘喷嘴3位于喷水室1外。高压水管与射流泵喷嘴17连接，射流泵喷嘴17位于射流泵2的吸入室18处，高压水管上设有截止阀V16；反洗管的两端分别连接进水管和高压水管，反洗管上设有截止阀Ⅵ13，反洗管与进水管连接处位于截止阀Ⅲ14和细过滤器12之间，反洗管与高压水管的连接处位于截止阀V16前方。

从矿井高压水管路送来的高压水经过截止阀V16后，从射流泵喷嘴17喷射出来，抽吸吸入室18内的空气使其内部形成低压，集水池9中储存的冷却空气后的水被吸入，与从射流泵喷嘴17出来的水混合后形成中等压力的水，被送往除尘喷嘴3雾化，形成水膜对采掘工作面进行降尘。截止阀V16可以调节进入射流泵2的高压水的流量和压力，也可以在射流泵2维护期间切断连接管路。正常工作时，集水池9中存储的水，进入射流泵2之前需流经粗过滤器10、截止阀Ⅰ11、细过滤器12、截止阀Ⅲ14，粗过滤器10和细过滤器12先后对水进行过滤。此时截止阀Ⅵ13、截止阀Ⅱ15处于关闭状态。通过截止阀Ⅶ19可以调节射流泵出口水的压力和流量，以满足采掘工作面除尘喷嘴用水压力和流量的要求。

所述的细过滤器12经过一段时间使用发生堵塞后，可以利用高压水进行反冲洗。具体操作如下：关闭截止阀Ⅰ11、截止阀Ⅲ14和截止阀V16，打开截止阀Ⅵ13和截止阀Ⅱ15，利用高压水对细过滤器12进行反向冲洗，冲洗后的污水通过截止阀Ⅱ15排走。冲洗完成后，关闭截止阀Ⅵ13和截止阀Ⅱ15，打开截止阀Ⅰ11、截止阀Ⅲ14和截止阀V16，恢复正常工作。当粗过滤器10发生堵塞后，可用类似的方式进行方向冲洗，冲洗时关闭截止阀Ⅲ14、截止阀Ⅱ15和截止阀V16，打开截止阀Ⅰ11和截止阀Ⅵ13。冲洗完成后打开截止阀Ⅲ14、截止阀Ⅱ15和截止阀V16，关闭截止阀Ⅰ11和截止阀Ⅵ13，可恢复正常工作。

Y型过滤器21对进入除尘喷嘴3的水进行的过滤，截止阀Ⅳ22能够对水压和流量进行调节，在除尘喷嘴需求检修时，可以切断除尘水的供应。除尘喷嘴3在实际使用中固定在采掘机械上，承压软管20要预留足够的长度，使得除尘喷嘴可以跟随采掘机械运动，保证采掘工作面的降尘效果。

Claims (4)

1.一种矿井空气降温除尘系统，其特征是：包括喷水室，喷水室设有喷水室入口和喷水室出口，喷水室内设有若干组雾化喷嘴，喷水室出口处设有挡水板；雾化喷嘴连接在冷冻水管上，冷冻水管上设有截止阀；所述的喷水室底部设有集水池，所述的集水池设有排水管，排水管进口处设有粗过滤器，排水管上设有截止阀。

2.根据权利要求1所述的矿井空气降温除尘系统，其特征是：所述的喷水室设有两组雾化喷嘴，两组雾化喷嘴分别靠近喷水室入口和喷水室出口设置。

3.根据权利要求1或2所述的矿井空气降温除尘系统，其特征是：所述的排水管上设有两个截止阀，分别为截止阀Ⅰ和截止阀Ⅱ，集水池内设有一射流泵，射流泵的吸入室通过进水管连接在排水管上，连接处位于截止阀Ⅰ和截止阀Ⅱ之间；进水管上设有截止阀Ⅲ和细过滤器，截止阀Ⅲ位于细过滤器和射流泵之间；射流泵的出口通过管道依次连接截止阀Ⅶ、承压软管、Y型过滤器、截止阀Ⅳ和除尘喷嘴，截止阀Ⅶ、承压软管、Y型过滤器、截止阀Ⅳ和除尘喷嘴位于喷水室外。

4.根据权利要求3所述的矿井空气降温除尘系统，其特征是：高压水管与射流泵喷嘴连接，射流泵喷嘴位于射流泵吸入室处，高压水管上设有截止阀V；反洗管的两端分别连接进水管和高压水管，反洗管上设有截止阀Ⅵ，反洗管与进水管连接处位于截止阀Ⅲ和细过滤器之间，反洗管与高压水管的连接处位于截止阀V前方。