CN211950567U - 一种超声波激水雾化降尘装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超声波激水雾化降尘装置，包捕尘网及设在捕尘网邻近处的超声波雾化工业加湿机，所述捕尘网的顶部横向固定有汽化水管，汽化水管底部与捕尘网正对处均匀安装有汽水混合喷头，在上风口测尘点及沿风流方向的粉尘经过捕尘网后侧的测量点处均设有便携式微电脑粉尘检测仪，所述便携式微电脑粉尘检测仪分别与单片机连接，所述单片机的信号输出端通过电磁阀与连接超声波雾化工业加湿机的电源的开关插座电连接，所述超声波雾化加湿机的进水口连接有进水主管，进水主管还与汽化水管连接。本实用新型以高频高压微化雾化为核心，结合独创的气雾筛选分离技术，产生独有的类似音爆的空化效应，实现定向捕捉特定粒径煤尘。

Description

一种超声波激水雾化降尘装置

技术领域

本实用新型涉及一种煤矿巷道降尘装置，具体涉及一种用于煤矿巷道粉尘及呼吸尘的超声波激水雾化降尘装置。

背景技术

呼吸性粉尘是煤炭生产过程中产生的粉尘中的一部分，它对工人的健康有极大的危害。工人长期吸入呼吸性粉尘，可引起肺部病变，造成尘肺病。煤矿尘肺病的发病情况十分严重，据卫生部统计，截止2002年底，我国煤炭行业累计尘肺病患病人数25万以上，占全国已检出尘肺病人数的49％。因此，当前煤矿呼吸尘的防治非常关键。

目前，煤矿对于呼吸性粉尘的研究不够，现在更多的防尘解决了粒径大于10μm非呼吸性粉尘，对于煤矿井下的呼吸性粉尘的防治重视程度不够。为控制煤矿作业的粉尘浓度，防止粉尘危害，各国都制定了矿尘浓度标准，我国煤矿粉尘浓度远远不能达到标准，对于生产一线的工人来说，粉尘对于他们产生的健康隐患一直存在。

矿井下工作面降尘方式主要采用喷雾降尘方式进行降尘，喷雾降尘能有效的减少工作面的浮游粉尘的漂浮，捕获尘粒凝并沉降达到除尘效果。矿井下普遍采用的是高压喷雾，对于此项技术，全尘降尘效率可以达到80％；但是对于井下的高压喷雾，它对于呼吸性尘粒的捕获率仅仅可以达到60％，空气中的呼吸性尘粒浓度仍然无法满足煤矿井下的环境要求，对于工人的健康没有较为完备的保障。

为了提高呼吸尘的降尘效率，煤矿采用了超声波雾化喷雾，存在喷雾方向易受外界因素如环境风速的影响，从而影响降尘的效率；同时细雾在巷道漂流影响能见度的问题。

发明内容

为了克服现有超声波雾化喷雾易受外界因素影响的缺陷，本实用新型提供了一种以超声波雾化产生的高频高压微化雾化技术为核心，结合独创的气雾筛选分离技术，产生独有的类似音爆的空化效应，实现定向捕捉特定粒径煤尘的超声波激水雾化降尘装置。

本实用新型为了实现上述目的所采用的技术方案是：

一种超声波激水雾化降尘装置，包括沿风流方向设在煤矿巷道上风口侧且与其垂直的捕尘网及设在捕尘网邻近处位于煤矿巷道任意一侧用于对煤矿巷道内粉尘进行雾化加湿的超声波雾化工业加湿机，所述捕尘网的顶部横向固定有汽化水管，汽化水管底部与捕尘网正对处均匀安装有汽水混合喷头，在上风口测尘点及沿风流方向的粉尘经过捕尘网后侧的测尘点处均设有便携式微电脑粉尘检测仪，所述便携式微电脑粉尘检测仪分别与用于采集各个测量点的粉尘量及计算降尘效率的单片机的输入端电连接，所述单片机的信号输出端与用于控制超声波雾化工业加湿机开关的电磁阀一端连接，电磁阀另一端与连接超声波雾化工业加湿机的电源的开关插座电连接，所述超声波雾化加湿机的进水口连接有进水主管，进水主管还与汽化水管连接。本实用新型利用超声波雾化工业加湿机对粉尘进行雾化加湿，结合捕尘网顶部汽水混合喷头喷出汽水及捕尘网的筛选分离技术，产生独有的类似音爆的空化效应，实现定向捕捉特定粒径煤尘；在煤矿巷道内设置便携式微电脑粉尘检测仪检测处于煤矿巷道不同点的粉尘量，同时将采集的粉尘数据传递给单片机，单片机经过计算降尘效率，通过电磁阀控制超声波雾化工业加湿机的开关数量，最终达到降低或清除包括呼吸尘在内的各种有害粉尘的目的。

进一步地，所述便携式微电脑粉尘检测仪与捕尘网之间还通过支架固定有用于提高巷道能见度的水雾回收装置，所述水雾回收装置的出水口与超声波雾化工业加湿机的水箱连接。水雾回收装置将煤矿巷道内的水雾进行还原为水，解决了细雾在巷道漂流影响能见度的问题；同时将水传递到超声波雾化工业加湿机的水箱中，减少了资源的浪费。

更进一步地，所述支架包括位于巷道两侧的竖杆及连接在竖杆顶部支架的横杆，在横杆上通过固定夹板及销轴固定水雾回收装置。

优选的，所述捕尘网按照每隔50米布置一个，捕尘网可以利用煤矿巷道内已有的捕尘网，也可以设置新的捕尘网。

优选的，所述捕尘网是由网孔表面连接单丝及平布底面构成了三维立体网布结构。

进一步地，所述便携式微电脑粉尘检测仪通过悬挂支架连接在捕尘网后侧，所述悬挂支架包括连接在巷道顶部的顶板及通过螺栓固定在便携式微电脑壳体顶部的固定板14，在所述顶板及固定板之间安装有悬挂杆。

本实用新型中的超声波雾化除尘技术是一种湿式除尘技术,它包含传统的湿法除尘技术利用的惯性碰撞、捕集原理。由于其水雾颗粒直径约为1-10μm，在原理上实现质的变化,上升到另一层次。

本实用新型采用超声波激水雾化方式降尘，将雾气还原成水，可大幅度降低全尘及呼吸尘。本实用新型既实现了降尘的目的，又解决了细雾在巷道漂流影响能见度的问题；同时，对煤矿的安全隐患能起到较好的预防作用。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步描述，其中：

图1为本实用新型结构示意图；

图2为支架结构示意图；

图3为悬挂支架结构示意图；

图4为捕尘网结构示意图；

图5为“云”物理学原理图；

附图标记说明：1、煤矿巷道，2、超声波雾化工业加湿机，3、捕尘网，4、汽化水管，5、汽水混合喷头，6、上风口测尘点，7、沿风流方向的粉尘经过捕尘网后侧的测尘点，8、水雾回收装置，9、竖杆，10、横杆，11、固定夹板，12、销轴，13、顶板，14、固定板，15、悬挂杆，16、便携式微电脑粉尘检测仪，17、平布底面，18、网孔表面，19、单丝。

具体实施方式

如图1至4所示，本实用新型的超声波激水雾化降尘装置，包括沿风流方向设在煤矿巷道1上风口侧且与其垂直的捕尘网3及设在捕尘网3邻近处位于煤矿巷道1任意一侧用于对煤矿巷道内粉尘进行雾化加湿的超声波雾化工业加湿机2，所述捕尘网3的顶部横向固定有汽化水管4，汽化水管4底部与捕尘网3正对处均匀安装有汽水混合喷头5，在上风口测尘点6及沿风流方向的粉尘经过捕尘网后侧的测尘点7处均设有便携式微电脑粉尘检测仪16，所述便携式微电脑粉尘检测仪16分别与用于采集各个测量点的粉尘量及计算降尘效率的单片机输入端电连接，所述单片机的信号输出端与用于控制超声波雾化工业加湿机开关的电磁阀一端连接，电磁阀另一端与连接超声波雾化工业加湿机2的电源的开关插座电连接，所述超声波雾化加湿机2的进水口连接有进水主管，进水主管还与汽化水管连接。本实用新型利用超声波雾化工业加湿机2对粉尘进行雾化加湿，结合捕尘网顶部汽水混合喷头5喷出汽水及捕尘网3的筛选分离技术，产生独有的类似音爆的空化效应，实现定向捕捉特定粒径煤尘；在煤矿巷道1内设置便携式微电脑粉尘检测仪16检测处于煤矿巷道不同点的粉尘量，同时将采集的粉尘数量传递给单片机，单片机经过计算降尘效率，通过电磁阀控制超声波雾化工业加湿机2的开关数量，最终达到降低或清除包括呼吸尘在内的各种有害粉尘的目的。

进一步地，所述便携式微电脑粉尘检测仪15与捕尘网3之间还通过支架固定有用于提高巷道能见度的水雾回收装置8，所述水雾回收装置8的出水口与超声波雾化工业加湿机2的水箱连接。水雾回收装置8将煤矿巷道内的水雾还原为水，解决了细雾在巷道漂流影响能见度的问题；同时将水传递到超声波雾化工业加湿机的水箱中，减少了资源的浪费。

更进一步地，所述支架包括位于巷道两侧的竖杆9及连接在竖杆顶部支架的横杆10，在横杆10上通过固定夹板11及销轴12固定水雾回收装置8。所述水雾回收装置至少包括一风轮及水雾过滤构件，其中：风轮为一中空的转动体，该转动体环形侧壁上设有多个透孔，所述水雾过滤构件设置在转动体内部；所述风轮一端与将水雾导引至专题内部的一通道的出雾端连通，风轮另一端连接离心风机，所述风轮为环柱状，该风轮设置在一壳体中，所述壳体一侧设有输出液态水的出口。上述结构及原理与中国发明专利200710121600.3(公开日2009年12月30日)的结构及原理相同。

优选的，所述捕尘网3按照每隔50米布置一个，捕尘网3可以利用煤矿巷道1内已有的捕尘网，也可以设置新的捕尘网。

优选的，所述捕尘网3是由网孔表面18连接单丝19及平布底面17构成了三维立体网布结构。

进一步地，所述便携式微电脑粉尘检测仪16通过悬挂支架连接在捕尘网3后侧，所述悬挂支架包括连接在巷道顶部的顶板13及通过螺栓固定在便携式微电脑壳体顶部的固定板14，在所述顶板及固定板之间安装有悬挂杆15。

优选的，所述便携式微电脑粉尘检测仪16采用恒奥德HA/CCD1000-FB便携式微电脑粉尘仪。

超声波雾化工业加湿机采用亚克中的防爆兼隔爆型的加湿机，电磁阀选用防爆电磁阀，单元机采用通用型号，置于防爆壳体内，在防爆壳体上设有多个与单片机输入端及输出端对应的输入孔及输出孔。

本实用新型利用超声波具有良好的方向性、反射性和穿透能力,能在气体、液体及固体媒介中传播。超声波在液体中传播时,液体内部会出现大量孔隙,同时分子间作用力遭到破坏,使液体分散开来,实现水的雾化。水的超声雾化可以通过超声雾化喷头来实现；现代超声波雾化设备内部采用集成式超声波机芯,通过机芯高频震荡,产生自然飘逸的水雾,不需要加热或化学剂而产生1-10μm水颗粒漂浮在空气中。

根据空气动力学原理,含尘气流绕过雾滴时,尘粒由于惯性会从绕流的气流中偏离而与雾滴相撞被捕捉。雾滴大时,尘粒仅仅是随绕流绕过雾滴而未被捕集；当雾滴与尘粒粒径相近时,更容易与尘粒相撞而捕集到粉尘。

如图5所示，“云”物理学原理是：微细水雾喷向含尘空间时,能在很短时间内蒸发,使喷雾区水蒸气迅速饱和,过饱和水蒸气凝结在含尘区内悬浮的大量粉尘粒子上,此后就开始了凝聚和并合的微物理过程。另外由于水蒸气在呼吸性粉尘表面的凝结,不仅改善了粉尘的亲水性能,而且增大了粉尘的体积与重量,这都对粉尘捕集起着促进作用。在喷雾区内,液滴迅速蒸发时,必然会在液滴附近区域内产生蒸汽组分的浓度梯度,形成由液滴向外流动扩散的斯蒂芬流；同样,当蒸汽在某一核上凝结时,也会造成核周围蒸汽浓度的不断降低,形成由周围向凝结核运动的斯蒂芬流。因此,悬浮于喷雾区中的“呼吸性粉尘”颗粒,必然会在斯蒂芬流的输送作用下运动,最后接触并粘附在凝结液滴上被湿润捕集。

在图示的测量点，760m标尺及800m标尺处。采用恒奥德便携式微电脑粉尘检测仪，对超声产雾和水雾回收装置除雾能力进行了模拟测试。测试结果见下表：

本试验的目的，是检测除雾装置的效率。在降尘过程中，煤尘与细颗粒物在巷道中充分混合，在“云”物理学原理作用下，使携带着粉尘粒子的云滴和其他水雾粒子相互碰撞、凝结,进而增重下沉。另外由于水蒸气在呼吸性粉尘表面的凝结,不仅改善了粉尘的亲水性能,而且增大了粉尘的体积与重量,这都对粉尘捕集起着促进作用。因此，测定除雾装置的效率，可等效描述相应的降尘效率。

从实验室研究及上述测试结果可以看出：

①：在除雾装置能力大于等于超声发雾装置能力时，整套装置表现出良好的除尘能力，无论是对全尘还是呼吸尘，其除尘效率都在80％以上。现有风机系统对应两台12Kg超声产雾装置时，其降尘效率高达90％以上，且巷道能见度良好。

②：在开三台12Kg超声产雾装置时，由于现有除雾风机的风量不足，表现出降尘效率不高，在加大风量时，与产雾量配合，同样可达到极高的降尘效果。

③：通过改变除雾风机的滤芯性能，对除雾的效率会产生影响。通过测量井下湿度、温度、风量、煤尘浓度等参数，匹配相应的捕尘网，汽水喷雾和超声雾化装置，及水雾收集滤芯/风机，可获得满意的降尘效果。

Claims (6)

1.一种超声波激水雾化降尘装置，其特征在于，包括沿风流方向设在煤矿巷道上风口侧且与其垂直的捕尘网及设在捕尘网邻近处位于煤矿巷道任意一侧用于对煤矿巷道内粉尘进行雾化加湿的超声波雾化工业加湿机，所述捕尘网的顶部横向固定有汽化水管，汽化水管底部与捕尘网正对处均匀安装有汽水混合喷头，在上风口测尘点及沿风流方向的粉尘经过捕尘网后侧的测量点处均设有便携式微电脑粉尘检测仪，所述便携式微电脑粉尘检测仪分别与用于采集各个测量点的粉尘量及计算降尘效率的单片机连接，所述单片机的信号输出端与用于控制超声波雾化工业加湿机开关的电磁阀一端连接，电磁阀另一端与连接超声波雾化工业加湿机的电源的开关插座电连接，所述超声波雾化加湿机的进水口连接有进水主管，进水主管还与汽化水管连接。

2.根据权利要求1所述的超声波激水雾化降尘装置，其特征在于，所述便携式微电脑粉尘检测仪与捕尘网之间还通过支架固定有用于提高巷道能见度的水雾回收装置，所述水雾回收装置的出水口与超声波雾化工业加湿机的水箱连接。

3.根据权利要求2所述的超声波激水雾化降尘装置，其特征在于，所述支架包括位于巷道两侧的竖杆及连接在竖杆顶部支架的横杆，在横杆上通过固定夹板及销轴固定水雾回收装置。

4.根据权利要求1所述的超声波激水雾化降尘装置，其特征在于，所述捕尘网按照每隔50米布置一个。

5.根据权利要求1或2或4所述的超声波激水雾化降尘装置，其特征在于，所述捕尘网是由网孔表面连接单丝及平布底面构成了三维立体网布结构。

6.根据权利要求1或2所述的超声波激水雾化降尘装置，其特征在于，所述便携式微电脑粉尘检测仪通过悬挂支架连接在捕尘网后侧，所述悬挂支架包括连接在巷道顶部的顶板及通过螺栓固定在便携式微电脑壳体顶部的固定板，在所述顶板及固定板之间安装有悬挂杆。

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