CN112577860A - 一种超声波综合降尘实验系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超声波综合降尘实验系统及方法。实验主要由矿井掘进工作面模拟子系统、送粉子系统、声源子系统和集尘器、超声波雾化器、测量子系统、取样子系统、引风子系统和过滤器组成。本实验利用形状为中空长方体的筒状结构模拟矿井掘进工作面，将超声波团聚和超声波雾化技术综合运用于降尘，通过调节超声波发生器频率、功率及作用时间，并利用粉尘传感器与粉尘粒度分析仪分析超声波对微细粉尘的综合降尘实验效果，确定井下超声波综合降尘的最佳参数。本发明可为研究开发应用于矿井井下的超声波降尘技术提供测量分析新方法，在研究开发领域具有广阔的应用前景。

Description

一种超声波综合降尘实验系统及方法

技术领域

本发明属于煤矿井下降尘技术领域，具体地涉及一种超声波综合降尘实验系统及方法。

背景技术

矿井粉尘影响着矿井的安全生产，其危害主要是发生煤尘爆炸和引发工人患尘肺病两方面。煤矿井下粉尘主要是由采掘、运输和装载、锚喷等作业场所产生，采掘工作面产生的浮游粉尘约占矿井全部粉尘的80%以上，严重的影响着矿井生产。

矿井下目前主要的降尘措施有煤层注水、湿式降尘、通风降尘、除尘器除尘及泡沫除尘等，但这些降尘措施只能在一定的程度上降低井下粉尘浓度，去除了井下的大颗粒粉尘，而微细粉尘难以去除。超声波团聚和超声波雾化技术对微细粉尘都具有较好的去除效果，因此，为有效减少井下微细粉尘，提出了利用超声波团聚和超声波雾化技术来减少矿井粉尘浓度的超声波综合降尘技术。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种超声波综合降尘实验系统及方法，主要利用超声波团聚和超声波雾化降尘技术，实现对井下粉尘的防治作用。

本发明之一种超声波综合降尘实验系统，其特征在于，实验主要由矿井掘进工作面模拟子系统、送粉子系统、声源子系统和集尘器、超声波雾化器、测量子系统、取样子系统、引风子系统和过滤器组成，所述的矿井掘进工作面模拟子系统是形状为长方体的中空筒状结构，送粉子系统包括送风机、给料器及送风管道，送粉管道一端依次连接送风机与给料器，另一端与矿井掘进工作面模拟子系统左侧相连，引风子系统包括引风机和引风管道，引风管道将取样子系统、粉尘过滤器及引风机依次与矿井掘进工作面模拟子系统右侧相连，声源子系统包括超声波发生器、超声波换能器，超声波换能器安装在矿井掘进工作面模拟子系统两侧壁面，并与超声波发生器相连接，集尘器安装在矿井掘进工作面模拟子系统底面，超声波雾化器放置在出粉口处与送风管相连，测量子系统包括红外粉尘传感器、声压计、风速传感器及粉尘粒度分析仪，在矿井掘进工作面模拟测量子系统进出风口分别开孔放置红外粉尘传感器，中间开孔放置声压计和风速传感器，取样子系统包括取样泵和取样管，电脑分别连接红外粉尘传感器与粉尘粒度分析仪。

所述超声波发生器为可调频，可调频率范围在20kHz~40kHz，所产生的功率范围在0~3000W。

本发明进一步提出了利用超声波综合降尘实验系统的超声波综合降尘实验方法，其特征在于，包括如下步骤：

①打开送粉子系统，调节给料器送料速度和风机速度，利用红外粉尘传感器、声压计和风速传感器测量矿井掘进工作面模拟子系统内粉尘初始浓度、声压强度和风速大小；

②打开超声波发生器和超声波雾化降尘子系统，调节频率、功率及雾化量大小；

③利用红外粉尘传感器测量粉尘实验前后浓度变化，利用取样子系统取样用粉尘粒度分析仪分析粉尘颗粒物粒径，通过粉尘过滤器过滤实验结束的粉尘颗粒；

④测量完成后，关闭超声波发生器和超声波雾化降尘子系统，取下集尘器清理沉降粉尘，防止二次扬尘。

本发明的优点和有益效果是：

本发明利用超声波对矿井掘进工作面模拟子系统内的含尘气流进行超声波团聚和超声波雾化，使得粉尘颗粒物团聚凝并发生沉降，通过粉尘传感器在电脑上实时监控矿井掘进工作面模拟子系统内粉尘浓度的变化，并通过粉尘粒度分析仪分析出实验结束后粉尘颗粒物粒径的变化情况，从而可以简单、高效的分析出超声波对煤矿井下粉尘的抑制效果以及超声波降尘的最佳参数。

附图说明

图1是一种超声波综合降尘实验系统结构示意图。

图中：A-送粉子系统；B-声源子系统和集尘器；C-测量子系统和取样子系统；D-引风子系统和过滤器；1-送风机；2-送风管道；3-给料器；4-超声波发生器；5-超声波发生器；6-超声波换能器；7-矿井掘进工作面模拟子系统；8-电脑；9-红外粉尘传感器；10-取样泵；11-粉尘粒度分析仪；12-引风管道；13-粉尘过滤器；14-引风机；15-取样管；16-集尘器；17-声压计；18-风速传感器。

具体实施方案

本发明提供的一种超声波综合降尘实验系统，如图1所示，主要由矿井掘进工作面模拟子系统（图1中7所示）、送粉子系统（图1中A所示）、声源子系统和集尘器（图1中B所示）、超声波雾化器（图1中5所示）、测量子系统和取样子系统（图1中C所示）、引风子系统和过滤器（图1中D所示）组成，所述的矿井掘进工作面模拟子系统7是形状为长方体的中空筒状结构，送粉子系统（图1中A所示）包括送风机1、给料器3及送风管道2，送粉管道2一端依次连接送风机1与给料器3，另一端与矿井掘进工作面模拟子系统7左侧相连，引风子系统和过滤器（图1中D所示）包括引风机14、引风管道12及粉尘过滤器13，引风管道12将取样管15、粉尘过滤器13及引风机14依次与矿井掘进工作面模拟子系统7右侧相连，矿井掘进工作面模拟子系统7、送风管道2、引风子系统和过滤器（图1中D所示）均是由有机玻璃制成，矿井掘进工作面模拟子系统7大小按标准矿井掘进巷道等比例缩放20倍，断面面积为20cm×15cm，声源子系统和集尘器（图1中B所示）包括超声波发生器4、超声波换能器5及集尘器16，超声波换能器5安装在于矿井掘进工作面模拟子系统7两侧壁面，并与超声波发生器4相连接，集尘器16安装在矿井掘进工作面模拟子系统7底面，超声波雾化器5放置在出粉口处与送风管2相连，测量子系统和取样子系统（图1中C所示）包括红外粉尘传感器9、声压计17、风速传感器18、取样子系统及粉尘粒度分析仪11，在矿井掘进工作面模拟子系统7进出风口分别开孔放置红外粉尘传感器9，中间开孔放置声压计17和风速传感器18，取样子系统包括取样泵10和取样管15，电脑分别连接红外粉尘传感器9与粉尘粒度分析仪11。

具体实验过程如下：

在实验时，打开送风机1、给料器3及引风机14，调节给料器3送料速度为10g/min和风机速度1m/s，利用红外粉尘传感器9、声压计17和风速传感器18测量矿井掘进工作面模拟子系统7内粉尘初始浓度、声压强度和风速大小，打开超声波发生器4和超声波雾化器5，调节超声波发生器4频率为25kHz，功率为1200W，超声波雾化器5雾化量为3L/h，利用红外粉尘传感器9测量矿井掘进工作面模拟子系统7内粉尘实验后浓度，利用取样管15和取样泵10取样，用粉尘粒度分析仪11分析粉尘颗粒物粒径，通过粉尘过滤器13过滤实验结束的粉尘颗粒，测量结束后，关闭超声波发生器4和超声波雾化器5，取下集尘器17清理沉降粉尘，防止二次扬尘。

Claims (3)

1.一种超声波综合降尘实验系统，其特征在于，实验包括矿井掘进工作面模拟子系统、送粉子系统、声源子系统和集尘器、超声波雾化器、测量子系统、取样子系统、引风子系统、过滤器，所述的矿井掘进工作面模拟子系统是形状为长方体的中空筒状结构，送粉子系统包括送风机、给料器及送风管道，送粉管道一端依次连接送风机与给料器，另一端与矿井掘进工作面模拟子系统左侧相连，引风子系统包括引风机和引风管道，引风管道将取样子系统、粉尘过滤器及引风机依次与矿井掘进工作面模拟子系统右侧相连，声源子系统包括超声波发生器、超声波换能器，超声波换能器安装在矿井掘进工作面模拟子系统两侧壁面，并与超声波发生器相连接，集尘器安装在矿井掘进工作面模拟子系统底面，超声波雾化器放置在出粉口处与送风管相连，测量子系统包括红外粉尘传感器、声压计、风速传感器及粉尘粒度分析仪，在矿井掘进工作面模拟测量子系统进出风口分别开孔放置红外粉尘传感器，中间开孔放置声压计和风速传感器，取样子系统包括取样泵和取样管，电脑分别连接红外粉尘传感器与粉尘粒度分析仪。

2.在根据权利要求1所述的超声波综合降尘实验系统，其特征在于，所述超声波发生器为可调频，可调频率范围在20kHz~40kHz，所产生的功率范围在0~3000W。

3.一种利用权利要求1所述的超声波综合降尘实验系统的超声波综合降尘实验方法，其特征在于，包括如下步骤：

①打开送粉子系统，调节给料器送料速度和风机速度，利用红外粉尘传感器、声压计和风速传感器测量矿井掘进工作面模拟子系统内粉尘初始浓度、声压强度和风速大小；

②打开超声波发生器和超声波雾化降尘子系统，调节频率、功率及雾化量大小；

③利用红外粉尘传感器测量粉尘实验前后浓度变化，利用取样子系统取样用粉尘粒度分析仪分析粉尘颗粒物粒径，通过粉尘过滤器过滤实验结束的粉尘颗粒；

④测量完成后，关闭超声波发生器和超声波雾化降尘子系统，取下集尘器清理沉降粉尘，防止二次扬尘。

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