CN109681201B - 负压抽吸与泡沫捕及综合作用除尘装置 - Google Patents

Abstract

一种负压抽吸与泡沫捕及综合作用除尘装置，包括箱体、吸尘管、引射器、泡沫发生装置和固定栅泡沫除尘器，在井下煤岩巷道掘进过程中产生的尘粒经吸尘管进入含尘气体通道，含尘气流被引射器产生的高速气体引射进入固定栅泡沫除尘器，在固定栅泡沫除尘器内，泡沫发生装置产生的泡沫经泡沫输送管输送到带多个网眼型喷口的泡沫喷头，粉尘被泡沫喷头喷出的高倍泡沫捕集、粘结，含尘泡沫穿过多层固定栅时能进一步和粉尘接触，提高呼吸性粉尘的排除效果，从而降低呼吸性粉尘对人体的危害程度。该除尘装置体积小，不使用电器设备，矿山井下的高压气体和高压水就能提供所有的动力，成本低廉，安全可靠性高，可为综掘机内外喷雾装置提供辅助除尘工作。

Description

负压抽吸与泡沫捕及综合作用除尘装置

技术领域

本发明属于矿山井下除尘领域，具体涉及一种负压抽吸与泡沫捕及综合作用除尘装置。

背景技术

巷道掘进是矿山井下生产建设的重要组成部分，随着综合机械化程度的提高，巷道掘进过程中的产尘强度变大。虽然利用综掘机的内外喷雾装置和局部通风机的配合，能降低巷道内的粉尘浓度，但对呼吸性粉尘的处理效率较低，且随着掘进的延伸，局部通风机的通风排尘能力下降，总体除尘效果不理想。

发明内容

本发明的目的是提供一种负压抽吸与泡沫捕及综合作用除尘装置，该除尘装置能够降低呼吸性粉尘对人体的危害程度。

为实现上述目的，本发明提供一种负压抽吸与泡沫捕及综合作用除尘装置，包括箱体、吸尘管、引射器、泡沫发生装置和固定栅泡沫除尘器，所述引射器固定设置于箱体内底部，引射器内设置有引射腔，引射腔靠引射器外壁的进气口与压气接口相通，引射腔靠引射器内壁的出气口与引射器中心的含尘气体通道相通，压气接口贯穿出箱体顶壁，引射器一端的含尘气体入口处与吸尘管一端连接，另一端的含尘气体出口处与固定栅泡沫除尘器的进气口连接，吸尘管的另一端贯穿出箱体侧壁；

所述泡沫发生装置固定安装在箱体内，泡沫发生装置包括除尘剂定量添加器和混合发泡器，所述除尘剂定量添加器包括储液箱和压风管路Ⅰ，储液箱顶部上设置有除尘剂添加口和压风管路Ⅰ接口，储液箱底部侧壁上设有除尘剂出料口，除尘剂出料口与混合发泡器连通；所述混合发泡器为底端封闭的容器，混合发泡器中心垂直设置有空心通风立杆，空心通风立杆一端与压风管路Ⅱ相连，另一端的管壁上均匀设置有多个气孔并位于混合发泡器底部，空心通风立杆上设置有叶轮，混合发泡器的侧壁上贯穿设置有压水管路，压水管路的设置高度与叶轮一致；混合发泡器内还设置有泡沫输送管，泡沫输送管一端位于混合发泡器内，另一端从混合发泡器底部穿出并与固定栅泡沫除尘器的带多个网眼型喷口的泡沫喷头相连；压风管路Ⅰ和压风管路Ⅱ的一端均与压气三通管连通；

所述固定栅泡沫除尘器位于箱体内，固定栅泡沫除尘器包括壳体，壳体内按气体流动方向依次设置有带多个网眼型喷口的泡沫喷头和固定栅，固定栅上设置有栅格，固定栅泡沫除尘器的出气口与设置在固定栅泡沫除尘器下部的泡沫回收箱连接。

进一步的，所述引射器为环缝引射器，环缝引射器一端的含尘气体入口处设有集流法兰盘，另一端的含尘气体出口处设有法兰盘，集流法兰盘与吸尘管一端连接，法兰盘与固定栅泡沫除尘器的进气口连接，环缝引射器内还设置有环缝块一和环缝块二，环缝块一和环缝块二之间形成引射腔。

进一步的，集流法兰盘与环缝引射器一端的含尘气体入口处之间还设置有垫圈。

进一步的，所述环缝引射器底部设有引射器底座，引射器底座上设有螺栓孔并通过螺栓固定安装于箱体底部；环缝块一和环缝块二上分别设置有螺栓孔并通过螺栓固定于环缝引射器上。

优选的，所述引射腔靠引射器外壁的进气口宽度比引射腔靠引射器内壁的出气口环缝宽度大。

优选的，所述固定栅包括依次设置的第一层固定栅和第二层固定栅，第一层固定栅和第二层固定栅内的栅格设置方向均与带多个网眼型喷口的泡沫喷头出口方向呈夹角。

进一步的，所述吸尘管贯穿出箱体侧壁的一端连接有集流管，吸尘管为带钢丝骨架的橡胶管。

进一步的，所述空心通风立杆上通过轴承连接叶轮。

进一步的，位于混合发泡器外的压水管路上设置有调节阀和液体流量计；压风管路Ⅰ和压风管路Ⅱ上均设置有调节阀和气体流量计。

进一步的，所述箱体底部设有底座，底座的两侧边分别设置有1~3个螺纹孔，箱体顶部四角分别设置有悬挂吊环。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：在井下煤岩巷道掘进过程时，传统泡沫除尘方式直接将泡沫喷洒在截齿头附近空间，造成能见度大大降低，阻挡掘进机司机视线，影响操作，本发明将截割头与煤岩体接触产生的尘粒经吸尘管抽入含尘气体通道，含尘气流被引射器产生的高速气体引射进入固定栅泡沫除尘器，在固定栅泡沫除尘器内，粉尘被带多个网眼型喷口的泡沫喷头喷出的高倍泡沫捕集、粘结，含尘泡沫穿过多层固定栅时能进一步和粉尘接触，提高呼吸性粉尘的排除效果，从而降低呼吸性粉尘对人体的危害程度。该除尘装置体积小，不使用电器设备，负压抽尘提高了工作面能见度，不影响司机视线，矿山井下的高压气体和高压水就能提供所有的动力，成本低廉，安全可靠性高，当井下煤岩巷道掘进时，可为综掘机内外喷雾装置提供辅助除尘工作。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图，

图2为本发明的剖视图；

图3为本发明中引射器的结构示意图；

图4为图3的剖视图；

图5为本发明中泡沫发生装置的结构示意图；

图6为本发明中固定栅泡沫除尘器的结构示意图；

图中，1.箱体，1-1.底座，1-2.悬挂吊环，2.吸尘管，2-1.集流管，3.引射器，3-1.集流法兰盘，3-2. 法兰盘，3-3.引射器底座，3-4.环缝块一，3-5.环缝块二，3-6.引射腔，4.泡沫发生装置，4-1. 除尘剂定量添加器，4-1-1. 储液箱，4-1-2. 除尘剂添加口，4-2.混合发泡器，4-2-1. 叶轮，4-2-2. 轴承，4-2-3. 空心通风立杆，4-2-4. 气孔，4-2-5. 泡沫输送管，4-3.气体流量计，5. 固定栅泡沫除尘器，5-1.固定栅，5-2.带多个网眼型喷口的泡沫喷头，5-3.壳体，6.压气接口，7.压气三通管，8.压水管路，8-1.液体流量计，9.泡沫回收箱。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1至图6所示的一种负压抽吸与泡沫捕及综合作用除尘装置，包括箱体1、吸尘管2、引射器3、泡沫发生装置4和固定栅泡沫除尘器5，所述引射器3固定设置于箱体1内底部，引射器3内设置有引射腔3-6，引射腔3-6靠引射器外壁的进气口与压气接口6相通，引射腔3-6靠引射器内壁的出气口与引射器3中心的含尘气体通道相通，压气接口6贯穿出箱体1顶壁，引射器3一端的含尘气体入口处与吸尘管2一端连接，另一端的含尘气体出口处与固定栅泡沫除尘器5的进气口连接，吸尘管2的另一端贯穿出箱体1侧壁；

所述泡沫发生装置4固定安装在箱体1的顶部，泡沫发生装置4包括除尘剂定量添加器4-1和混合发泡器4-2，所述除尘剂定量添加器4-1包括储液箱4-1-1和压风管路Ⅰ，储液箱4-1-1顶部与箱体1顶部水平面一致或位于箱体1顶部上，储液箱4-1-1顶部上设置有除尘剂添加口4-1-2和压风管路Ⅰ接口，储液箱4-1-1底部侧壁上设有除尘剂出料口，除尘剂出料口与混合发泡器4-2连通；所述混合发泡器4-2为底端封闭的容器，混合发泡器4-2中心垂直设置有空心通风立杆4-2-3，空心通风立杆4-2-3一端与压风管路Ⅱ相连，另一端的管壁上均匀设置有多个气孔4-2-4并位于混合发泡器4-2底部，空心通风立杆4-2-3上设置有叶轮4-2-1，混合发泡器4-2的侧壁上贯穿设置有压水管路8，压水管路8的设置高度与叶轮4-2-1一致；混合发泡器4-2内还设置有泡沫输送管4-2-5，泡沫输送管4-2-5一端位于混合发泡器4-2内，另一端从混合发泡器4-2底部穿出并与固定栅泡沫除尘器5的带多个网眼型喷口的泡沫喷头5-2相连；压风管路Ⅰ和压风管路Ⅱ的一端均与压气三通管7连通；

所述固定栅泡沫除尘器5位于箱体1内，固定栅泡沫除尘器5包括壳体5-3，壳体5-3内按气体流动方向依次设置有带多个网眼型喷口的泡沫喷头5-2和固定栅5-1，固定栅5-1上均匀设置有栅格，固定栅泡沫除尘器5的出气口与设置在固定栅泡沫除尘器5下部的泡沫回收箱9连接。

如图3和图4所示，为了使引射腔3-6达到更好的引射效果，所述引射器3为环缝引射器，环缝引射器一端的含尘气体入口处设有集流法兰盘3-1，另一端的含尘气体出口处设有法兰盘3-2，集流法兰盘3-1与吸尘管2一端连接，法兰盘3-2与固定栅泡沫除尘器5的进气口连接，环缝引射器内还设置有环缝块一3-4和环缝块二3-5，环缝块一3-4和环缝块二3-5之间形成引射腔3-6；所述引射腔3-6靠引射器外壁的进气口宽度比引射腔3-6靠引射器内壁的出气口环缝宽度大；通过更换不同尺寸的环缝块可改变进气口宽度和出气口环缝宽度，调节工作流体和引射流体的流动状态，提高引射器的引射系数。

为了实现集流法兰盘3-1与环缝引射器的密封连接，集流法兰盘3-1与环缝引射器一端的含尘气体入口处之间还设置有垫圈。

为了更稳固的将环缝引射器固定于箱体1内且方便拆卸，所述环缝引射器底部设有引射器底座3-3，引射器底座3-3上设有螺栓孔并通过螺栓固定安装于箱体1底部；为了使环缝块一3-4和环缝块二3-5更稳固的固定于环缝引射器上且方便拆卸，环缝块一3-4和环缝块二3-5上分别设置有螺栓孔并通过螺栓固定于环缝引射器上。

为了提高除尘效果，所述固定栅5-1包括依次设置的第一层固定栅和第二层固定栅，第一层固定栅和第二层固定栅内的栅格设置方向均与带多个网眼型喷口的泡沫喷头5-2出口方向呈夹角，两层栅格可与泡沫接触的表面积比普通喷洒泡沫除尘的方式产生的泡沫层的表面积增大数倍，除尘剂发泡后产生的泡沫喷涂于栅格上，可增大泡沫与粉尘的接触面积，提高泡沫除尘效果；另外，可通过增减固定栅5-1的层数或增减栅格的尺寸和数量，可调节泡沫除尘的效果。

为了更高效的将含尘气体吸入箱体1内，所述吸尘管2贯穿出箱体1侧壁的一端连接有集流管2-1，吸尘管2为带钢丝骨架的橡胶管，吸尘管2的数量可根据现场作业环境进行增减。

为了提高发泡速度和发泡均匀度，所述空心通风立杆4-2-3上通过轴承4-2-2连接叶轮4-2-1，叶轮的高速转动加快发泡速度和发泡均匀度。

为了有效控制泡沫的产生速度和发泡倍数，位于混合发泡器4-2外的压水管路8上设置有调节阀和液体流量计8-1；压风管路Ⅰ和压风管路Ⅱ上均设置有调节阀和气体流量计4-3；调节阀、气体流量计4-3和液体流量计8-1的配合使用可实现调节发泡剂、空气和水的添加量、添加速率等影响因素，从而实现高效发泡。

所述箱体1底部设有底座1-1，底座1-1的两侧边分别设置有1~3个螺纹孔，箱体1顶部四角分别设置有悬挂吊环1-2；利用螺栓和螺母可将底座1-1安装于综掘机或装载机上的合适位置处，利用悬挂吊环1-2也可将装置吊挂于局部粉尘浓度过高的地点。

使用原理：在井下掘进和装载过程中，凿岩机、装载机和煤岩体接触位置的周围产生了大量高浓度粉尘，大颗粒的粉尘被综掘机内外喷雾装置捕集并沉降，细微粉尘随风流从集流管2-1进入吸尘管2中，各个吸尘管2中的含尘气流穿过集流法兰盘3-1汇入到引射器3中心的含尘气体通道中，引射腔靠引射器外壁的进气口宽度比引射腔靠引射器内壁的出气口环缝的宽度大，压气接口6中喷出气体的流速在引射腔3-6靠引射器内壁的出气口环缝处大幅提高，气流高速进入引射器中心的含尘气体通道使周围空间形成一定体积的负压区，由于负压区的存在卷吸吸尘管2中的含尘气流进入固定栅泡沫除尘器5的壳体5-3内。

除尘剂从除尘剂添加口4-1-2中加入到储液箱4-1-1中，从压气三通管7的压风管路Ⅰ流出的高压气流经调节阀和气体流量计4-3进入储液箱4-1-1，高压气体在储液箱4-1-1中压迫除尘剂从除尘剂出料口流入混合发泡器4-2中。

压水管路8从混合发泡器4-2的侧壁穿置于叶轮4-2-1外缘，压水管路8中流出的高压水冲击叶轮4-2-1进行旋转，使除尘剂和水混合均匀形成发泡液，压气三通管7的压风管路Ⅱ连通空心通风立杆4-2-3，高压气体从空心通风立杆4-2-3的气孔4-2-4中流出，发泡液在叶轮4-2-1的搅拌下和气孔4-2-4中喷出的大量空气进行接触、发泡，泡沫充满整个混合发泡器4-2，空心通风立杆4-2-3中流出的气体和压水管路8中流出的高压水使得混合发泡器4-2内的压力不断升高，驱赶泡沫进入泡沫输送管4-2-5中。

泡沫输送管4-2-5与带多个网眼型喷口的泡沫喷头5-2连通，泡沫经过泡沫输送管4-2-5输送至带多个网眼型喷口的泡沫喷头5-2中进行二次发泡，二次发泡后的泡沫从喷头喷出形成泡沫幕，在与含尘气流做同向运动的过程中发生碰撞，泡沫捕集一部分尘粒后喷洒在固定栅5-1上，大量栅格使得泡沫与粉尘的接触面积成倍增加，提高了泡沫层捕集粉尘的能力，捕集粉尘后的泡沫沿着固定栅泡沫除尘器5的引射器内壁流入泡沫回收箱9，实现泡沫的收集再利用。

本发明中所使用的除尘剂为湿润剂、表面活性剂、粘结剂等成分按一定配比组成的混合物，通过湿润剂、表面活性剂、粘结剂等的复合作用，可提高粉尘的捕集效率。除尘剂发泡后产生大量高倍泡沫，泡沫的液膜中含有特制的湿润剂，能改变粉尘的湿润性能，加快粉尘被湿润的速度；泡沫的液膜中含有表面活性剂，纯水的表面张力一般为72.8mN/m，粉尘的临界张力值约为45mN/m，因此单纯用水湿润效果不佳，添加表面活性剂可以降低水的表面张力,表面活性剂含有亲水基和亲油基两种不同性质的基团,表面活性剂和水混合后,其亲水基端快速进入水中,亲油基则被排斥伸向空气中,由于亲水基和亲油基两种基团的作用，使得表面活性剂分子在气液接触面上形成了致密的界面吸附层，由于吸附层的存在,水溶液表面张力大大降低；泡沫的液膜中含有粘结剂，粘结剂的存在使泡沫具有很好的粘结性，粉尘和泡沫接触后会迅速被泡沫黏附。

适用于负压抽吸与泡沫捕及综合作用除尘装置的基本参数：风压：≥0.4MPa；水压：≥0.2 Mpa；引射腔靠引射器外壁的进气口宽度为20～35mm，引射腔靠引射器内壁的出气口环缝宽度为1.0～2.5mm。

Claims (10)

1.一种负压抽吸与泡沫捕及综合作用除尘装置，其特征在于，包括箱体（1）、吸尘管（2）、引射器（3）、泡沫发生装置（4）和固定栅泡沫除尘器（5）；

所述引射器（3）固定设置于箱体（1）内底部，引射器（3）内设置有引射腔（3-6），引射腔（3-6）靠引射器外壁的进气口与压气接口（6）相通，引射腔（3-6）靠引射器内壁的出气口与引射器（3）中心的含尘气体通道相通，压气接口（6）贯穿出箱体（1）顶壁，引射器（3）一端的含尘气体入口处与吸尘管（2）一端连接，另一端的含尘气体出口处与固定栅泡沫除尘器（5）的进气口连接，吸尘管（2）的另一端贯穿出箱体（1）侧壁；

所述泡沫发生装置（4）固定安装在箱体（1）内，泡沫发生装置（4）包括除尘剂定量添加器（4-1）和混合发泡器（4-2），所述除尘剂定量添加器（4-1）包括储液箱（4-1-1）和压风管路Ⅰ，储液箱（4-1-1）顶部上设置有除尘剂添加口（4-1-2）和压风管路Ⅰ接口，储液箱（4-1-1）底部侧壁上设有除尘剂出料口，除尘剂出料口与混合发泡器（4-2）连通；

所述混合发泡器（4-2）为底端封闭的容器，混合发泡器（4-2）中心垂直设置有空心通风立杆（4-2-3），空心通风立杆（4-2-3）一端与压风管路Ⅱ相连，另一端的管壁上均匀设置有多个气孔（4-2-4）并位于混合发泡器（4-2）底部，空心通风立杆（4-2-3）上设置有叶轮（4-2-1），混合发泡器（4-2）的侧壁上贯穿设置有压水管路（8），压水管路（8）的设置高度与叶轮（4-2-1）一致；混合发泡器（4-2）内还设置有泡沫输送管（4-2-5），泡沫输送管（4-2-5）一端位于混合发泡器（4-2）内，另一端从混合发泡器（4-2）底部穿出并与固定栅泡沫除尘器（5）的带多个网眼型喷口的泡沫喷头（5-2）相连；

所述固定栅泡沫除尘器（5）位于箱体（1）内，固定栅泡沫除尘器（5）包括壳体（5-3），壳体（5-3）内按气体流动方向依次设置有带多个网眼型喷口的泡沫喷头（5-2）和固定栅（5-1），固定栅（5-1）上设置有栅格，固定栅泡沫除尘器（5）的出气口与设置在固定栅泡沫除尘器（5）下部的泡沫回收箱（9）连接。

2.根据权利要求1所述的一种负压抽吸与泡沫捕及综合作用除尘装置，其特征在于，所述引射器（3）为环缝引射器，环缝引射器一端的含尘气体入口处设有集流法兰盘（3-1），另一端的含尘气体出口处设有法兰盘（3-2），集流法兰盘（3-1）与吸尘管（2）一端连接，法兰盘（3-2）与固定栅泡沫除尘器（5）的进气口连接，环缝引射器内还设置有环缝块一（3-4）和环缝块二（3-5），环缝块一（3-4）和环缝块二（3-5）之间形成引射腔（3-6）。

3.根据权利要求2所述的一种负压抽吸与泡沫捕及综合作用除尘装置，其特征在于，集流法兰盘（3-1）与环缝引射器一端的含尘气体入口处之间还设置有垫圈。

4.根据权利要求2所述的一种负压抽吸与泡沫捕及综合作用除尘装置，其特征在于，所述环缝引射器底部设有引射器底座（3-3），引射器底座（3-3）上设有螺栓孔并通过螺栓固定安装于箱体（1）底部；环缝块一（3-4）和环缝块二（3-5）上分别设置有螺栓孔并通过螺栓固定于环缝引射器上。

5.根据权利要求1或2所述的一种负压抽吸与泡沫捕及综合作用除尘装置，其特征在于，所述引射腔（3-6）靠引射器外壁的进气口宽度比引射腔（3-6）靠引射器内壁的出气口环缝宽度大。

6.根据权利要求1或2所述的一种负压抽吸与泡沫捕及综合作用除尘装置，其特征在于，所述固定栅（5-1）包括依次设置的第一层固定栅和第二层固定栅，第一层固定栅和第二层固定栅内的栅格设置方向均与带多个网眼型喷口的泡沫喷头（5-2）出口方向呈夹角。

7.根据权利要求1或2所述的一种负压抽吸与泡沫捕及综合作用除尘装置，其特征在于，所述吸尘管（2）贯穿出箱体（1）侧壁的一端连接有集流管（2-1），吸尘管（2）为带钢丝骨架的橡胶管。

8.根据权利要求1或2所述的一种负压抽吸与泡沫捕及综合作用除尘装置，其特征在于，所述空心通风立杆（4-2-3）上通过轴承（4-2-2）连接叶轮（4-2-1）。

9.根据权利要求1或2所述的一种负压抽吸与泡沫捕及综合作用除尘装置，其特征在于，位于混合发泡器（4-2）外的压水管路（8）上设置有调节阀和液体流量计（8-1）；压风管路Ⅰ和压风管路Ⅱ上均设置有调节阀和气体流量计（4-3）。

10.根据权利要求1或2所述的一种负压抽吸与泡沫捕及综合作用除尘装置，其特征在于，所述压风管路Ⅰ和压风管路Ⅱ的一端均与压气三通管（7）连通。

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