CN109779674A - 一种用于金属矿山巷道的云雾除尘装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于金属矿山巷道的云雾除尘装置，包括钢架结构、超声雾化喷头、斜撑杆、钢底板和固定在钢底板上的水排分流器、精密水过滤装置、气压表及其调节阀、水流量计及其调节阀和气排分流器，钢架结构固连在钢底板上，斜撑杆一端与钢架结构固连、另一端与钢底板固连，钢架结构为龙门框架且采用U型钢，U型钢的开口方向与风流方向相同，超声雾化喷头固定于U型钢的前侧和左右两侧且喷雾角为80°，前侧的超声雾化喷头正对着风流方向喷雾，左右两侧的超声雾化喷头位置相互错开。本发明通过设置喷雾角为80°的超声雾化喷头，能够使干雾充满整个巷道断面，充分增加与粉尘颗粒的接触面积，其除尘效果好、使用寿命长。

Description

一种用于金属矿山巷道的云雾除尘装置

技术领域

本发明涉及金属矿山巷道除尘技术领域，尤其涉及一种用于金属矿山巷道的云雾除尘装置。

背景技术

近年来，随着金属矿山地下开采量增大、设备和人员投入增加，先进生产技术的运用，随之而来是粉尘的大量产生。由于地下通风系统设计不合理或者通风管理不善等原因，在地下采场、巷道等作业区域就会富集大量高浓度粉尘，不仅严重影响现场作业人员身心健康，威胁地下矿山的开采安全，而且严重污染地下和地面环境。

据不完全统计，金属矿山中有75％-85％的粉尘分布于巷道型采场、联络巷、回风巷等区域，是地下粉尘控制的热点区域。在金属矿山巷道型采场、联络巷、回风巷等区域，空间狭小、区域范围大、流动性强。现有的除尘装置要么占地空间大无处安放，要么结构过于复杂、重量过大、可移动性差，要么对呼吸尘等微细粉尘降低效果差，要么地下操控困难、不便于日常管理等，总之，目前尚没有成熟的除尘装置用于金属矿山巷道类区域。因此，急需研发出一种用于金属矿山巷道的云雾除尘装置，从而有效控制地下与地面环境。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于金属矿山巷道的云雾除尘装置，解决现有技术中的除尘装置占地空间大、结构复杂、重量过大、可移动性差，且除尘装置地下操控困难、不便于日常管理等的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明的一种用于金属矿山巷道的云雾除尘装置，包括钢架结构、超声雾化喷头、斜撑杆、钢底板和固定在所述钢底板上的水排分流器、精密水过滤装置、气压表及其调节阀、水流量计及其调节阀和气排分流器，所述钢架结构固连在所述钢底板上，所述斜撑杆一端与所述钢架结构固连、另一端与所述钢底板固连，所述钢架结构为龙门框架且采用U型钢，所述U型钢的开口方向与风流方向相同，所述超声雾化喷头固定于所述U型钢的前侧和左右两侧且喷雾角为80°，前侧的所述超声雾化喷头正对着风流方向喷雾，左右两侧的所述超声雾化喷头位置相互错开。

进一步的，所述钢架结构上共设有30个用于固定所述超声雾化喷头的圆孔，所述超声雾化喷头的数量为27个，所述圆孔直径为21mm，相邻所述圆孔的圆心之间的距离设置为0.5m-0.6m。

再进一步的，所述超声雾化喷头外壳上设有用于固定在所述钢架结构上的外螺纹以及螺母，所述外螺纹与所述圆孔螺接配合。

进一步的，所述钢架结构为上端截面为等腰梯形、下端截面为矩形的框架结构，所述等腰梯形的底角为45°，所述钢架结构高2.1m-2.2m、宽1.7m-1.9m，所述U型钢截面尺寸为100mm×60mm，所述U型钢的厚度为3mm。

进一步的，所述钢底板与所述钢架结构垂直设置且形状为矩形，所述钢底板尺寸为长1900mm、宽1500mm、厚3mm。

进一步的，还包括设置在所述钢底板底部的带刹车的万向轮，所述万向轮数量为6个且分别安装于所述钢底板的四角以及平分线的前后两端，所述万向轮的直径大于100mm，所述云雾除尘装置整体为手推车形式。

进一步的，所述云雾除尘装置工作时气压为0.7MPa，总水流量为7.6L/h。

再进一步的，所述气压表量程大于0.8MPa，所述水流量计量程大于8.0L/h，其中气管和水管均选用PU管。

进一步的，爆破时所述云雾除尘装置放置于与爆破主巷道间隔两个巷道距离的回风道中。

进一步的，所述钢底板和所述钢架结构的制作材料选用304不锈钢或316不锈钢。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

与传统除尘方式相比，本发明的云雾除尘装置具有很多优势，具体体现在如下几点：

(1)本发明的云雾除尘装置的用水量比一般湿式除尘装置小，耗水量大约为普通湿式除尘技术的2％-5％，不但节约水资源，而且物料热值损失小，物料特性改变小；

(2)本发明的云雾除尘装置在单位时间内产生的颗粒数多、粒径小，且分布更加均匀细密，吸附能力强，能充分增加与粉尘颗粒的接触面积，定向抑尘，消除呼吸性粉尘效果更明显；

(3)本发明的云雾除尘装置能够连续或间断地自动喷洒云状离子干雾，干雾有效喷射距离远、抗风能力强，形成一道捕捉、团聚粉尘的高效能云雾防尘墙；

(4)本发明的云雾除尘装置占地面积小，适用于金属矿山地下巷道类区域等狭小空间内的除尘；

(5)本发明的云雾除尘装置还可以通过PLC控制系统远程操作，控制简单、易操作，方便工人学习掌握；

(6)本发明的云雾除尘装置所形成的雾滴微细，耗水耗电量小、成本低，不影响后续工艺和成品的外观、质量，延长了生产设备的使用寿命；

(7)本发明的云雾除尘装置不需对粉尘进行收集及后期处理；

(8)本发明的云雾除尘装置安装成本低，运行维护费用少，可设计为可移动的除尘系统，方便移动使用。

基于金属矿山巷道是地下粉尘的传播通道，本发明通过设计一种云雾除尘装置，其产生一道捕捉、团聚粉尘的高效能云雾防尘墙，其中云雾除尘装置采用喷雾角80°的超声雾化喷头除尘，将喷头固定于钢架结构上，分别向巷道的四周和内部喷雾，使干雾充满整个巷道断面，可在爆破时粉尘的主要传播途径中除尘，并将云雾除尘装置设计为手推车形式，可以随着爆破位置的推进而移动。其中，除尘装置的其余组件集成于小车上的箱体内，并且可采用PLC远程控制系统，在地面远程控制除尘装置的工作。

附图说明

下面结合附图说明对发明作进一步说明。

图1为本发明的用于金属矿山巷道的云雾除尘装置的主视结构示意图；

图2为图1中A-A处的剖面结构示意图；

图3为图1中B-B处的断面结构示意图；

图4为本发明的用于金属矿山巷道的云雾除尘装置的左视结构示意图；

图5为本发明的用于金属矿山巷道的云雾除尘装置的俯视结构示意图；

图6为本发明的用于金属矿山巷道的云雾除尘装置的喷头的结构示意图。

附图标记说明：1、钢架结构；2、超声雾化喷头；3、外螺纹；4、螺母；5、斜撑杆；6、钢底板；7、万向轮；8、水排分流器；9、精密水过滤装置；10、气压表及其调节阀；11、水流量计及其调节阀；12、气排分流器。

具体实施方式

如图1至图6所示，一种用于金属矿山巷道的云雾除尘装置，包括钢架结构1、超声雾化喷头2、斜撑杆5、钢底板6和固定在所述钢底板6上的水排分流器8、精密水过滤装置9、气压表及其调节阀10、水流量计及其调节阀11和气排分流器12，所述钢架结构1固连在所述钢底板6上，所述斜撑杆5一端与所述钢架结构1固连、另一端与所述钢底板6固连，所述钢架结构1为龙门框架且采用U型钢，所述U型钢的开口方向与风流方向相同，所述超声雾化喷头2固定于所述U型钢的前侧和左右两侧且喷雾角为80°，前侧的所述超声雾化喷头2正对着风流方向喷雾，左右两侧的所述超声雾化喷头2位置相互错开。

本实施例的用于金属矿山巷道的云雾除尘装置在使用时，为了能使超声雾化喷头2的喷雾充满整个巷道断面，因此将钢架结构1形状设计成与井下巷道断面形状-三心拱相似的形状，并且将超声雾化喷头2固定于钢架结构1的U型钢的前侧和左右两侧，左右两侧的超声雾化喷头2向四周喷雾，使云雾充满整个断面，前侧的超声雾化喷头2正对着风流方向喷雾，如此设置，能够在填补四周喷雾的空缺的同时抵挡风压，并将粉尘排向四周。

并且，在钢架结构1后部安装两个斜撑杆5，用于防止较单薄的钢架结构1被回风道中较强的风流吹倒。通过将左右两侧的超声雾化喷头2位置相互错开，既能够方便安装，又节省空间和材料。

其中，固定在所述钢底板6上的水排分流器8、精密水过滤装置9、气压表及其调节阀10、水流量计及其调节阀11和气排分流器12的连接方式、工作原理与现有技术相同，不再赘述。

具体的，所述钢架结构1上共设有30个用于固定所述超声雾化喷头2的圆孔，所述超声雾化喷头2的数量为27个，所述圆孔直径为21mm，相邻所述圆孔的圆心之间的距离设置为0.5m-0.6m。

本实施例中，超声雾化喷头2外壳上用于固定喷头的外螺纹3外径为20mm，圆孔直径设置为21mm；如图1所示，整个钢架结构1中共有30个圆孔，但只需安装27个喷头即可，钢架结构1侧面内侧的超声雾化喷头2只需在每个高度上分别安装一个即可满足要求。其中，喷雾角80°的超声雾化喷头2的喷雾有效横截面直径最大可超过0.6m，因此将相邻喷头之间的固定距离，即相邻圆孔的圆心之间的距离设置为0.5m-0.6m，这样即可以满足是使云雾充满断面的要求，又可以最大限度的节省制作成本。

具体的，所述超声雾化喷头2外壳上设有用于固定在所述钢架结构1上的外螺纹3以及螺母4，所述外螺纹3与所述圆孔螺接配合。

具体的，所述钢架结构1为上端截面为等腰梯形、下端截面为矩形的框架结构，所述等腰梯形的底角为45°，所述钢架结构1高2.1m-2.2m、宽1.7m-1.9m，所述U型钢截面尺寸为100mm×60mm，所述U型钢的厚度为3mm。

本实施例中，钢架结构1的外部尺寸是由巷道尺寸决定的，经过观察井下爆破断面及其周围环境得到，现有的最主要工作面采矿平巷断面尺寸为5.0m×3.8m、5.5m×3.8m、5.5m×4.0m，由于喷雾角80°的超声雾化喷头2的喷雾有效纵向距离为2m，为充满最大断面，需要钢架结构1的宽度为5.5m-(2×2m)＝1.5m，高度为4m-2m＝2m，考虑到喷雾受风压影响有效距离会减小，因此将尺寸定为高2.1m-2.2m，宽1.7m-1.9m。并且，本实施例的除尘装置采用U型钢，使超声雾化喷头2可以固定于其三个面上，根据喷雾角80°的超声雾化喷头2外壳的尺寸，以及为方便安装水管和气管留出余量，将U型钢的截面尺寸设定为100mm×60mm，为使钢架有较大的刚度，U型钢的厚度都设定为较厚的3mm。

具体的，所述钢底板6与所述钢架结构1垂直设置且形状为矩形，所述钢底板6尺寸为长1900mm、宽1500mm、厚3mm。

具体的，还包括设置在所述钢底板6底部的带刹车的万向轮7，所述万向轮7数量为6个且分别安装于所述钢底板6的四角以及平分线的前后两端，所述万向轮7的直径大于100mm，所述云雾除尘装置整体为手推车形式。

本实施例中，钢架结构1的底部装有带刹车的万向轮7，这样可以使本实施例的云雾除尘装置在矿井下易于移动，且可以随时固定。由于矿井下的地面较为崎岖、泥泞，万向轮7的直径要求大于100mm。本实施例的云雾除尘装置所需万向轮7总数为6个，如图1所示，除底部四个角处各需要安装一个万向轮7外，还需在钢底板6的中间平分线的两端各安装一个万向轮7，如此设置，可防止钢底板6中部因力矩过大而下陷导致的装置不稳定。

具体的，所述云雾除尘装置工作时气压为0.7MPa，总水流量为7.6L/h。

具体的，所述气压表量程大于0.8MPa，所述水流量计量程大于8.0L/h，其中气管和水管均选用PU管。

本实施例中，本实施例的云雾除尘装置的最佳工作参数为每个喷头气压0.7MPa，水流量0.28L/h，即需要的总水流量为27×0.28＝7.56≈7.6L/h，因此所选用气压表量程要大于0.8MPa，水流量计量程要大于8.0L/h。因为要在采场爆破时开启除尘装置，因此气管和水管都要选用耐高温高压的PU管。

具体的，爆破时所述云雾除尘装置放置于与爆破主巷道间隔两个巷道距离的回风道中。

具体的，所述钢底板6和所述钢架结构1的制作材料选用304不锈钢或316不锈钢。

本实施例中，由于金属矿山地下环境较为潮湿，且本实施例的云雾除尘装置属于湿式除尘，为了使除尘装置的寿命较长，钢架结构1的材料要选用防水能力较强的不锈钢，且其强度和刚度以及耐高温能力都要较强，故可采用304不锈钢、316不锈钢等。

以上所述的实施例仅是对发明的优选方式进行描述，并非对发明的范围进行限定，在不脱离发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于金属矿山巷道的云雾除尘装置，其特征在于：包括钢架结构、超声雾化喷头、斜撑杆、钢底板和固定在所述钢底板上的水排分流器、精密水过滤装置、气压表及其调节阀、水流量计及其调节阀和气排分流器，所述钢架结构固连在所述钢底板上，所述斜撑杆一端与所述钢架结构固连、另一端与所述钢底板固连，所述钢架结构为龙门框架且采用U型钢，所述U型钢的开口方向与风流方向相同，所述超声雾化喷头固定于所述U型钢的前侧和左右两侧且喷雾角为80°，前侧的所述超声雾化喷头正对着风流方向喷雾，左右两侧的所述超声雾化喷头位置相互错开。

2.根据权利要求1所述的用于金属矿山巷道的云雾除尘装置，其特征在于：所述钢架结构上共设有30个用于固定所述超声雾化喷头的圆孔，所述超声雾化喷头的数量为27个，所述圆孔直径为21mm，相邻所述圆孔的圆心之间的距离设置为0.5m-0.6m。

3.根据权利要求2所述的用于金属矿山巷道的云雾除尘装置，其特征在于：所述超声雾化喷头外壳上设有用于固定在所述钢架结构上的外螺纹以及螺母，所述外螺纹与所述圆孔螺接配合。

4.根据权利要求1所述的用于金属矿山巷道的云雾除尘装置，其特征在于：所述钢架结构为上端截面为等腰梯形、下端截面为矩形的框架结构，所述等腰梯形的底角为45°，所述钢架结构高2.1m-2.2m、宽1.7m-1.9m，所述U型钢截面尺寸为100mm×60mm，所述U型钢的厚度为3mm。

5.根据权利要求1所述的用于金属矿山巷道的云雾除尘装置，其特征在于：所述钢底板与所述钢架结构垂直设置且形状为矩形，所述钢底板尺寸为长1900mm、宽1500mm、厚3mm。

6.根据权利要求1所述的用于金属矿山巷道的云雾除尘装置，其特征在于：还包括设置在所述钢底板底部的带刹车的万向轮，所述万向轮数量为6个且分别安装于所述钢底板的四角以及平分线的前后两端，所述万向轮的直径大于100mm，所述云雾除尘装置整体为手推车形式。

7.根据权利要求1所述的用于金属矿山巷道的云雾除尘装置，其特征在于：所述云雾除尘装置工作时气压为0.7MPa，总水流量为7.6L/h。

8.根据权利要求7所述的用于金属矿山巷道的云雾除尘装置，其特征在于：所述气压表量程大于0.8MPa，所述水流量计量程大于8.0L/h，其中气管和水管均选用PU管。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的用于金属矿山巷道的云雾除尘装置，其特征在于：爆破时所述云雾除尘装置放置于与爆破主巷道间隔两个巷道距离的回风道中。

10.根据权利要求1-8中任一项所述的用于金属矿山巷道的云雾除尘装置，其特征在于：所述钢底板和所述钢架结构的制作材料选用304不锈钢或316不锈钢。