CN110195610B - 一种矿用两级超滤临界干湿除尘装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种矿用两级超滤临界干湿除尘装置，包括风流引射负压发生装置、泡沫过滤除尘箱和射流吸液旋流发泡装置；通过射流吸液旋流发泡装置产生泡沫，然后将泡沫微团输送到泡沫过滤除尘箱内，泡沫微团在泡沫过滤除尘箱内堆积形成泡沫筛网；然后通过风流引射负压发生装置使风筒内产生负压，此时空气和粉尘从粉尘气流收集口进入风筒，然后含尘气流进入泡沫过滤除尘箱内，漂浮状态的泡沫微团，利用其较大的气液界面面积，捕捉、润湿粉尘，从而完成一级过滤；然后降落后的泡沫微团由于其韧性形成泡沫筛网，在气流在通过泡沫筛网时，泡沫筛网会对气流进行二次过滤除尘，从而有效降低从风流出口排出的气流内的粉尘浓度。
Description
技术领域
本发明涉及一种矿用两级超滤临界干湿除尘装置，属于矿用除尘设备技术领域。
背景技术
随着矿井机械化的逐渐普及，井下尘源点越来越多，矿尘浓度也随之增大。其中，采煤工作面的产尘量最多，约占45%~80%；掘进工作面产尘量次之，约占20%~38%；其他作业点占2%~5%。据测定，在未采取防尘措施时，综掘工作面的粉尘浓度可高达2500 mg/m3，综采工作面粉尘浓度可高达5000 mg/m3，综放工作面的粉尘浓度甚至高达8000 mg/m3。井下高浓度的粉尘带来了许多安全隐患，包括视觉障碍，机械磨损，人体呼吸性疾病，粉尘爆炸等，因此降低粉尘对于保障井下生产安全是至关重要的。
目前，常用的降尘防护技术包括煤层注水、喷雾降尘、除尘器除尘、通风除尘、个体防护等，其中喷雾除尘是煤矿中最经济实用的一种除尘方式，但是其缺点也很明显，如耗水量大，对呼吸性颗粒物除尘效率低，长时间喷淋会使地面泥泞等。因此如何降低耗水量、提高对呼吸性颗粒物的除尘效率是本行业的研究方向。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种矿用两级超滤临界干湿除尘装置，能有效降低耗水量。同时能提高对呼吸性颗粒物的除尘效率。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种矿用两级超滤临界干湿除尘装置，包括风流引射负压发生装置、泡沫过滤除尘箱和射流吸液旋流发泡装置；
所述风流引射负压发生装置包括粉尘气流收集口、风筒和轴流风机，粉尘气流收集口装在风筒的一端，风筒的另一端固定在泡沫过滤除尘箱的一侧面、并与泡沫过滤除尘箱内部连通；在风筒内靠近粉尘气流收集口处放置至少一个风流引射负压发生器，轴流风机置于风筒外部且通过气体管路与风流引射负压发生器相连；
所述射流吸液旋流发泡装置包括储液罐、文丘里管、压力水泵、喷嘴和旋流器，压力水泵的出水口与文丘里管的一端通过管路连接，压力水泵的进水口与水源连接，喷嘴的一端与文丘里管的另一端连接，喷嘴的另一端与旋流器的进口连接，旋流器的出口通过水管与泡沫过滤除尘箱内部连通，文丘里管的喉管处通过管路与储液罐连接；
所述泡沫过滤除尘箱包括上部开口的矩形箱体、金属板、压力传感器和可编程逻辑控制器，矩形箱体内壁两侧均设有滑轨，金属板上设有驱动电机，金属板两侧分别设有滚轮，两个滚轮通过转动杆与驱动电机传动连接，两个滚轮分别处于内壁两侧的滑轨内，使金属板相对于矩形箱体能垂直移动；压力传感器和可编程逻辑控制器设置在金属板上部，压力传感器用于检测金属板所受压力情况，矩形箱体的下部设有排液口，排液口上装有排液电磁阀，与连接风筒相对的矩形箱体另一侧面设有风流出口；可编程逻辑控制器与轴流风机、压力传感器、驱动电机、排液电磁阀和压力水泵连接，用于控制轴流风机、驱动电机、排液电磁阀和压力水泵的开启及关闭。
进一步，所述风流引射负压发生器为两个，两个风流引射负压发生器在风筒轴向依次设置。采用两个风流引射负压发生器能使其产生较大的负压效果，从而有效增加粉尘气流收集口卷吸的空气和粉尘量。
进一步，所述粉尘气流收集口为喇叭形，其开口度为5~15°。这种结构便于对空气和粉尘的卷吸。
进一步，所述风流引射负压发生器包括压风管和负压发生管，压风管的进风口与轴流风机连接，压风管的出风口置于负压发生管内，负压发生管沿风筒轴向设置、且负压发生管为三段变径管结构，其中负压发生管的最大直径靠近粉尘气流收集口，负压发生管的最小直径靠近泡沫过滤除尘箱。采用这种三段变径管结构，在轴流风机发出的气流进入负压发生管内后，由于直径依次渐变，从而使得直径最大的部分其产生的负压效果更好。
进一步，所述储液罐内设有发泡液。
进一步，所述旋流器中旋流叶片的长度方向与风筒轴向之间具有预定的夹角。通过设置预定的角度，用于调整旋流器对发泡液与水混合后的搅拌发泡的效果，最终保证除尘效果。
与现有技术相比，本发明采用风流引射负压发生装置、泡沫过滤除尘箱和射流吸液旋流发泡装置相结合方式，通过射流吸液旋流发泡装置产生泡沫，然后将泡沫微团输送到泡沫过滤除尘箱内，泡沫微团在泡沫过滤除尘箱内堆积形成泡沫筛网；然后通过风流引射负压发生装置使风筒内产生负压，此时空气和粉尘从粉尘气流收集口进入风筒，然后含尘气流进入泡沫过滤除尘箱内，漂浮状态的泡沫微团，利用其较大的气液界面面积，捕捉、润湿粉尘，液相分子之间的吸引力使小颗粒粉尘相互聚团，并黏附在随气流进入到泡沫过滤除尘箱内的大块煤岩表面，失去继续在气流中扩散的能力，从而完成一级过滤；然后降落后的泡沫微团由于其韧性形成泡沫筛网，此时气流经泡沫筛网后由风流出口排出泡沫过滤除尘箱，气流在通过泡沫筛网时，泡沫筛网会对气流进行二次过滤除尘，从而有效降低从风流出口排出的气流内的粉尘浓度；另外由于金属板为可移动形式，在矩形箱体内的泡沫胶团达到一定粘附吸尘量后会自动破泡；通过金属板的上下移动可以加速泡沫微团的破裂，并将泡沫微团和粉尘一起压出泡沫过滤除尘箱，避免了泡沫微团和粉尘的混合物堵塞泡沫过滤除尘箱出口的问题，提高了装置正常除尘的可靠性，同时整个除尘过程耗水量较少，有效节约水资源的使用；因此本发明不仅能有效降低耗水量。同时能提高对呼吸性颗粒物的除尘效率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中风流引射负压发生器的结构示意图。
图中：10、风流引射负压发生装置，11、粉尘气流收集口，12、轴流风机，13、风流引射负压发生器，14、风筒，20、泡沫过滤除尘箱，21、风流出口，22、滑轨，23、金属板，24、可编程逻辑控制器，25、压力传感器，26.、排液电磁阀，30、射流吸液旋流发泡装置，31、旋流器，32、喷嘴，33、文丘里管，34、储液罐，35、压力水泵，36、水管，131、压风管，132、负压发生管。
实施方式
下面将对本发明做进一步说明。
如图1所示，本发明包括风流引射负压发生装置10、泡沫过滤除尘箱20和射流吸液旋流发泡装置30；
所述风流引射负压发生装置10包括粉尘气流收集口11、风筒14和轴流风机12，粉尘气流收集口11装在风筒14的一端，风筒14的另一端固定在泡沫过滤除尘箱20的一侧面、并与泡沫过滤除尘箱20内部连通；在风筒14内靠近粉尘气流收集口11处放置至少一个风流引射负压发生器13，轴流风机12置于风筒14外部且通过气体管路与风流引射负压发生器13相连；
所述射流吸液旋流发泡装置30包括储液罐34、文丘里管33、压力水泵35、喷嘴32和旋流器31，压力水泵35的出水口与文丘里管33的一端通过管路连接，压力水泵35的进水口与水源连接，喷嘴32的一端与文丘里管33的另一端连接，喷嘴32的另一端与旋流器31的进口连接，旋流器31的出口通过水管与泡沫过滤除尘箱20内部连通，文丘里管33的喉管处通过管路与储液罐34连接；
所述泡沫过滤除尘箱20包括上部开口的矩形箱体、金属板23、压力传感器25和可编程逻辑控制器24，矩形箱体内壁两侧均设有滑轨22，金属板23上设有驱动电机，金属板两侧分别设有滚轮，两个滚轮通过转动杆与驱动电机传动连接，两个滚轮分别处于内壁两侧的滑轨22内，使金属板23相对于矩形箱体能垂直移动；压力传感器25和可编程逻辑控制器24设置在金属板23上部，压力传感器25用于检测金属板23所受压力情况，矩形箱体的下部设有排液口，排液口上装有排液电磁阀26，与连接风筒14相对的矩形箱体另一侧面设有风流出口21；可编程逻辑控制器24与轴流风机12、压力传感器25、驱动电机、排液电磁阀26和压力水泵35连接，用于控制轴流风机12、驱动电机、排液电磁阀26和压力水泵35的开启及关闭。上述带有驱动电机和滚轮的金属板23为现有结构。
进一步，所述风流引射负压发生器13为两个，两个风流引射负压发生器13在风筒14轴向依次设置。采用两个风流引射负压发生器13能使其产生较大的负压效果，从而有效增加粉尘气流收集口11卷吸的空气和粉尘量。
进一步，所述粉尘气流收集口11为喇叭形，其开口度为5~15°。这种结构便于对空气和粉尘的卷吸。
进一步，所述风流引射负压发生器13包括压风管131和负压发生管132，压风管131的进风口与轴流风机12连接，压风管131的出风口置于负压发生管132内，负压发生管132沿风筒14轴向设置、且负压发生管132为三段变径管结构，其中负压发生管132的最大直径靠近粉尘气流收集口11，负压发生管132的最小直径靠近泡沫过滤除尘箱20。采用这种三段变径管结构，在轴流风机12发出的气流进入负压发生管132内后，由于直径依次渐变，从而使得直径最大的部分其产生的负压效果更好。
进一步，所述储液罐34内设有发泡液。
进一步，所述旋流器31中旋流叶片的长度方向与风筒14轴向之间具有预定的夹角。通过设置预定的角度，用于调整旋流器31对发泡液与水混合后的搅拌发泡的效果，最终保证除尘效果。
在进行除尘时，通过可编程逻辑控制器24控制压力水泵35启动，压力水泵35向文丘里管33内喷水，高速水射流经过文丘里管33时产生负压，此时文丘里管33从喉管处吸取储液罐34的发泡液，水和发泡液在文丘里管33内混合后产生射流，经过喷嘴后进入旋流器31，旋流器31对水和发泡液进行发泡，发泡形成的泡沫微团通过水管进入泡沫过滤除尘箱20内；然后可编程逻辑控制器24控制轴流风机12启动，进而产生的风流通过压风管131压入负压发生管132内，从而使负压发生管132靠近泡沫过滤除尘箱20一端产生负压，此时空气和粉尘被粉尘气流收集口11卷吸进入风筒14内，然后气流随着风筒14进入泡沫过滤除尘箱20内；在含尘气流后，漂浮状态的泡沫微团利用其较大的气液界面面积，捕捉、润湿粉尘，液相分子之间的吸引力使小颗粒粉尘相互聚团，并黏附在随气流进入到泡沫过滤除尘箱20内的大块煤岩表面，失去继续在气流中扩散的能力，从而完成一级过滤；然后降落后的泡沫微团由于其韧性形成泡沫筛网，此时气流经泡沫筛网后由风流出口21排出泡沫过滤除尘箱20，气流在通过泡沫筛网时，泡沫筛网会对气流进行二次过滤除尘，从而有效降低从风流出口21排出的气流内的粉尘浓度。在除尘过程中压力传感器25实时检测金属板受到泡沫过滤除尘箱20内的压力值，并反馈给可编程逻辑控制器24，可编程逻辑控制器24将检测的压力值与设定的阈值比较，若检测的压力值超过设定的阈值，则可编程逻辑控制器24控制轴流风机12和压力水泵35关闭，从而停止粉尘收集和混合发泡液的供给，然后可编程逻辑控制器24控制排液电磁阀26开启，使排液口打开，并使驱动电机开启进而使滚轮转动带动金属板23沿滑轨22向下挤压，将捕捉粉尘的泡沫微团和溶液挤压出去，清空泡沫除尘箱后，金属板23回归原位；然后重复上述过程继续除尘。
Claims (6)
1.一种矿用两级超滤临界干湿除尘装置，其特征在于，包括风流引射负压发生装置（10）、泡沫过滤除尘箱（20）和射流吸液旋流发泡装置（30）；
所述风流引射负压发生装置（10）包括粉尘气流收集口（11）、风筒（14）和轴流风机（12），粉尘气流收集口（11）装在风筒（14）的一端，风筒（14）的另一端固定在泡沫过滤除尘箱（20）的一侧面、并与泡沫过滤除尘箱（20）内部连通；在风筒（14）内靠近粉尘气流收集口（11）处放置至少一个风流引射负压发生器（13），轴流风机（12）置于风筒（14）外部且通过气体管路与风流引射负压发生器（13）相连；
所述射流吸液旋流发泡装置（30）包括储液罐（34）、文丘里管（33）、压力水泵（35）、喷嘴（32）和旋流器（31），压力水泵（35）的出水口与文丘里管（33）的一端通过管路连接，压力水泵（35）的进水口与水源连接，喷嘴（32）的一端与文丘里管（33）的另一端连接，喷嘴（32）的另一端与旋流器（31）的进口连接，旋流器（31）的出口通过水管与泡沫过滤除尘箱（20）内部连通，文丘里管（33）的喉管处通过管路与储液罐（34）连接；
所述泡沫过滤除尘箱（20）包括上部开口的矩形箱体、金属板（23）、压力传感器（25）和可编程逻辑控制器（24），矩形箱体内壁两侧均设有滑轨（22），金属板（23）上设有驱动电机，金属板两侧分别设有滚轮，两个滚轮通过转动杆与驱动电机传动连接，两个滚轮分别处于内壁两侧的滑轨（22）内，使金属板（23）相对于矩形箱体能垂直移动；压力传感器（25）和可编程逻辑控制器（24）设置在金属板（23）上部，压力传感器（25）用于检测金属板（23）所受压力情况，矩形箱体的下部设有排液口，排液口上装有排液电磁阀（26），与连接风筒（14）相对的矩形箱体另一侧面设有风流出口（21）；可编程逻辑控制器（24）与轴流风机（12）、压力传感器（25）、驱动电机、排液电磁阀（26）和压力水泵（35）连接，用于控制轴流风机（12）、驱动电机、排液电磁阀（26）和压力水泵（35）的开启及关闭。
2. 根据权利要求1 所述的一种矿用两级超滤临界干湿除尘装置，其特征在于，所述风流引射负压发生器（13）为两个，两个风流引射负压发生器（13）在风筒（14）轴向依次设置。
3. 根据权利要求1 所述的一种矿用两级超滤临界干湿除尘装置，其特征在于，所述粉尘气流收集口（11）为喇叭形，其开口度为5~15°。
4. 根据权利要求1 所述的一种矿用两级超滤临界干湿除尘装置，其特征在于，所述风流引射负压发生器（13）包括压风管（131）和负压发生管（132），压风管（131）的进风口与轴流风机（12）连接，压风管（131）的出风口置于负压发生管（132）内，负压发生管（132）沿风筒（14）轴向设置、且负压发生管（132）为三段变径管结构，其中负压发生管（132）的最大直径靠近粉尘气流收集口（11），负压发生管（132）的最小直径靠近泡沫过滤除尘箱（20）。
5. 根据权利要求1 所述的一种矿用两级超滤临界干湿除尘装置，其特征在于，所述储液罐（34）内设有发泡液。
6. 根据权利要求1 所述的一种矿用两级超滤临界干湿除尘装置，其特征在于，所述旋流器（31）中旋流叶片的长度方向与风筒（14）轴向之间具有预定的夹角。
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