淺談濕式除塵器在礦井下的應(yīng)用.doc

淺談濕式除塵器在井下的應(yīng)用王蒙一一 11，張一夫二二二12(1.技術(shù)大學(xué)遼寧工程技術(shù)大學(xué)技術(shù)大學(xué)技術(shù)大安全科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧大學(xué) ，大學(xué)葫蘆島大 ，000125000)摘要: ：本文探討了濕式除塵器的除塵機(jī)理，分析各類除塵器的優(yōu)缺點(diǎn)級及除塵效果，并對噴霧式除塵器在井下的應(yīng)用進(jìn)行了研究分析。結(jié)果表明噴霧式除塵器由于具有除塵效率最高、體積小、易于維護(hù)等特點(diǎn)，在各種濕式除塵器中具有更大的優(yōu)勢，以及在井下復(fù)雜的環(huán)境中，噴霧式除塵器應(yīng)用最為廣泛，最為適合。關(guān)鍵詞：濕式除塵器；噴霧除塵；除塵機(jī)理Preliminary Discussion on theThe Application of West DustScrubber Remover in Minethe pitMeng Wangoneo oneo Meng1, ，Zhang Yi fFutooo Zhangtoooo(1. College of Safety Science and Engineering, Liaoning Technical University, Huludao 125105 China)College of Adult Education,Liaoning Technical University, Fuxin 125000,China)Abstract: By Analyzing dust removal mechanism, advantages and disadvantages and dedusting effect of all kinds of west scrubber, the application of west scrubber in mine is disscused in this paper. ：Discusses the wet dust catcher of dust removal mechanism , Analysis of the advantages and disadvantages of dust levels of dust removing effect, and the sparge type filter.The results shows that by reason of its higher collection efficiency, the smaller volume and more convenience to repair, thesparge type dust efficiency spray dust collector is more suitable to be used in complicated surroundings underground.the highest And in underground complex environment Spray the most suitable for dustKey words: ：West ScrubberWet dust catcher；; Spray Ddust Collectorremoval；; Dust removal mechanism；1 引言粉塵的危害是多方面的，高濃度的懸浮粉塵使能見度降低，影響生產(chǎn)，威脅人身安全，對人體有危害，造成工人職塵肺病1。本文分析了濕式除塵器的構(gòu)造和除塵機(jī)理，并對其進(jìn)行了具體全面的研究，使其在井下更好地應(yīng)用，所以在井下采用濕式除塵器是非?？傄?，改善了施工環(huán)境，保證了施工安全，加快了施工進(jìn)度2。2 濕式除塵器的除塵機(jī)理 濕式除塵器是通過含塵氣體與液滴或液膜的接觸使塵粒從氣流中分離出來3。根據(jù)顆粒物粒徑的大小，有以下除塵機(jī)理：（1）通過慣性碰撞、接觸阻流，塵粒與液滴、液膜發(fā)生接觸，使塵粒加濕、增重、凝聚；（2）細(xì)小塵粒通過擴(kuò)散與液滴、液膜接觸；（3）由于煙氣增加，塵粒的凝聚性增加（4）高溫?zé)煔庵械盟魵饫鋮s凝結(jié)時，要以塵粒為凝結(jié)核，形成一層液膜包圍在塵粒表面，增強(qiáng)了塵粒的凝聚性。對疏水性顆粒物能改善其可濕性。1-慣性碰撞 2-截留 3-布朗擴(kuò)散 4-重力圖1 除塵器除塵機(jī)理目前常用的各種濕式除塵器主要利用塵粒與液滴、液膜的慣性碰撞進(jìn)行除塵3 濕式除塵器的分類除塵器的種類很多，但是按照氣液接觸方式，可分為兩大類：（1）塵粒跟隨氣流一起沖入氣體內(nèi)部，塵粒加濕后被氣體捕集，它的作用是液體洗滌含塵氣體。屬于這類的濕式除塵器有自激式除塵器、臥式漩渦水膜除塵器、泡沫塔。（2）用各種方式向氣流中噴入水霧，是塵粒與液滴、液膜發(fā)生接觸。屬于這類的濕式除塵器有文丘里除塵器、噴淋塔。3.1 自激式除塵器自激式除塵器內(nèi)先要貯存一定量的水，它利用氣流與與液面的高速接觸，激起大量水滴，是塵粒從氣流中分離，水浴除塵器、沖激式除塵器都是這一類。 （1）水浴除塵器 含塵氣體以8.012.0m/s的速度從噴頭高速噴出，沖入液體中，激起大量泡沫和水滴。粗大的塵粒直接在水池內(nèi)沉降，細(xì)小的塵粒在上部空間和水滴碰撞后，由于凝聚、增重而捕集。水浴除塵器的效率一般圍80%95%。 （2）沖激式除塵器含塵氣體進(jìn)入除塵器吼轉(zhuǎn)彎向下，沖擊在液面上，部分粗大的塵粒直接沉降在泥漿斗內(nèi)。隨后含塵氣體高度通過S形通道，激起大量水滴，是顆粒物與水滴充分接觸。自激式除塵器內(nèi)先要貯存一定量的水，它利用氣流與與液面的高速接觸，激起大量水滴，是塵粒從氣流中分離，水浴除塵器、沖激式除塵器都是這一類。 （1）水浴除塵器1-擋泥板 2-進(jìn)氣管 3-蓋板 4-排氣管 5-噴頭 6-溢水管圖2 水浴除塵器的結(jié)構(gòu) 含塵氣體以8.012.0m/s的速度從噴頭高速噴出，沖入液體中，激起大量泡沫和水滴。粗大的塵粒直接在水池內(nèi)沉降，細(xì)小的塵粒在上部空間和水滴碰撞后，由于凝聚、增重而捕集。水浴除塵器的效率一般圍80%95%。 （2）沖激式除塵器含塵氣體進(jìn)入除塵器吼轉(zhuǎn)彎向下，沖擊在液面上，部分粗大的塵粒直接沉降在泥漿斗內(nèi)。隨后含塵氣體高度通過S形通道，激起大量水滴，是顆粒物與水滴充分接觸。3.2 臥式漩渦水膜除塵器它由橫臥的外筒和內(nèi)同組成，內(nèi)外筒之間設(shè)有導(dǎo)流葉片。含塵氣體有一端沿切線方向進(jìn)入，沿導(dǎo)流片作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。在氣流帶動下在外壁形成一層水膜，同時還產(chǎn)生大量水滴。塵粒在離心作用下向外壁運(yùn)動，到達(dá)壁面吼被水膜捕集。部分塵粒與液滴發(fā)生碰撞而被捕集。當(dāng)除塵器供水比較穩(wěn)定，風(fēng)量在一定范圍內(nèi)變化時，臥式漩渦水膜除塵器有一定的自動調(diào)節(jié)作用，水位能自動保持平衡。圖3 臥式漩渦水膜除塵器結(jié)構(gòu)圖它由橫臥的外筒和內(nèi)同組成，內(nèi)外筒之間設(shè)有導(dǎo)流葉片。含塵氣體有一端沿切線方向進(jìn)入，沿導(dǎo)流片作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。在氣流帶動下在外壁形成一層水膜，同時還產(chǎn)生大量水滴。塵粒在離心作用下向外壁運(yùn)動，到達(dá)壁面吼被水膜捕集。部分塵粒與液滴發(fā)生碰撞而被捕集。當(dāng)除塵器供水比較穩(wěn)定，風(fēng)量在一定范圍內(nèi)變化時，臥式漩渦水膜除塵器有一定的自動調(diào)節(jié)作用，水位能自動保持平衡。3.3 文氏管除塵器（噴霧除塵器）典型的文氏管除塵器主要由三部分組成：引水裝置（噴霧器）、文氏管體及脫水器，分別在其中實(shí)現(xiàn)霧化凝并和除塵。含塵氣流經(jīng)風(fēng)管進(jìn)入漸縮管，氣流速度逐漸增加，靜壓降低。在喉管中，氣流速度達(dá)到最高。由于高速氣流的沖擊，是噴嘴噴出的水滴進(jìn)一步霧化。在喉管中七液充分混合，塵粒水滴不斷碰撞凝并，成為更大的顆粒。在漸擴(kuò)管總氣流速度不斷降低，靜雅增高，最后含塵氣流經(jīng)風(fēng)管進(jìn)入脫水器，缺點(diǎn)是排出的煙氣帶水嚴(yán)重，阻力很高4。1-進(jìn)風(fēng)管 2-噴水裝置 3-收縮管 4-喉管 5-擴(kuò)散器 6連接風(fēng)管 7-除霧器圖4 文氏管除塵器結(jié)構(gòu)典型的文氏管除塵器主要由三部分組成：引水裝置（噴霧器）、文氏管體及脫水器，分別在其中實(shí)現(xiàn)霧化凝并和除塵。含塵氣流經(jīng)風(fēng)管進(jìn)入漸縮管，氣流速度逐漸增加，靜壓降低。在喉管中，氣流速度達(dá)到最高。由于高速氣流的沖擊，是噴嘴噴出的水滴進(jìn)一步霧化。在喉管中七液充分混合，塵粒水滴不斷碰撞凝并，成為更大的顆粒。在漸擴(kuò)管總氣流速度不斷降低，靜雅增高。最后含塵氣流經(jīng)風(fēng)管進(jìn)入脫水器。文氏管除塵器是一種高效除塵器，即使對于小于1納米的顆粒物仍然有很高的除塵效率。它適用于高溫、高濕和有爆炸危險的氣體。缺點(diǎn)是排出的煙氣帶水嚴(yán)重，阻力很高4。4 濕式除塵器在井下的應(yīng)用4.1 自激式除塵水浴式除塵器可以現(xiàn)場用磚或鋼筋混凝土構(gòu)建，它適合小型工廠，顯然由于其體積龐大井下除塵難以實(shí)現(xiàn)，而且泥漿治理比較困難。沖擊式除塵器在處理風(fēng)量在20%范圍內(nèi)變化時，對除塵效率幾乎沒有影響。但是由于產(chǎn)生大量泥污需要人工排放，這在井下作業(yè)是十分困難的臥式漩渦水膜除塵器，當(dāng)除塵器供水比較穩(wěn)定，風(fēng)量在一定范圍內(nèi)變化時，臥式漩渦水膜除塵器有一定的自動調(diào)節(jié)作用，水位能自動保持平衡，這是其優(yōu)點(diǎn)。為防止除塵器腐蝕，常用厚度200250的花崗巖制作，這給井下搬運(yùn)帶來了重大困難。4.2 噴霧式除塵噴霧式除塵器是一種高效除塵器，即使對于小于1納米的顆粒物仍然有很高的除塵效率。它適用于高溫、高濕和有爆炸危險的氣體。缺點(diǎn)是排出的煙氣帶水嚴(yán)重，阻力很高4。但是由于其體積小，方便快捷，這都不影響其在井下的中應(yīng)用。隨著掘進(jìn)工藝水平和機(jī)械化配套成都的提升，高效大功率的掘進(jìn)機(jī)被越來越多的運(yùn)用，由于綜掘機(jī)頭切割巖石或者煤層時產(chǎn)生大量粉塵，并彌漫這個工作面，除塵是必要的，特別是斜井中5，噴霧除塵器具有很高的地位，另外在立井中噴霧式除塵器也應(yīng)用廣泛6，除塵效果顯著。水浴式除塵器可以現(xiàn)場用磚或鋼筋混凝土構(gòu)建，它適合小型工廠，顯然由于其體積龐大井下除塵難以實(shí)現(xiàn)，而且泥漿治理比較困難。沖擊式除塵器在處理風(fēng)量在20%范圍內(nèi)變化時，對除塵效率幾乎沒有影響。但是由于產(chǎn)生大量泥污需要人工排放，這在井下作業(yè)是十分困難的。臥式漩渦水膜除塵器，當(dāng)除塵器供水比較穩(wěn)定，風(fēng)量在一定范圍內(nèi)變化時，臥式漩渦水膜除塵器有一定的自動調(diào)節(jié)作用，水位能自動保持平衡，這是其優(yōu)點(diǎn)。為防止除塵器腐蝕，常用厚度200250的花崗巖制作，這給井下搬運(yùn)帶來了重大困難。噴霧式除塵器是一種高效除塵器，適用于高溫、高濕和有爆炸危險的氣體，即使對于小于1納米的顆粒物仍然有很高的除塵效率，特別是在掘進(jìn)巷道中除塵效果非常顯著5，大幅度的降低了井下粉塵濃度。噴霧式除塵器在錫鐵山鉛鋅礦中得應(yīng)用6一文中就應(yīng)用了噴霧式除塵器，該礦由于10多年的回采工作，已形成大面積采空區(qū)，而且，采空區(qū)上下、左右相互連接，部分采空區(qū)與地表塌透，形成“透風(fēng)天窗”，又由于采切工程中的煙炮粉塵，使井下風(fēng)流污染嚴(yán)重，應(yīng)用噴霧除塵器后，除塵效率為56.6%，大大降低了粉塵的污染，是井下工人工作得到了安全保障。隨著掘進(jìn)工藝水平和機(jī)械化配套成都的提升，高效大功率的掘進(jìn)機(jī)被越來越多的運(yùn)用，綜采放頂煤具有高產(chǎn)、高效、低耗、安全、勞動強(qiáng)度低和經(jīng)濟(jì)效益顯著等突出優(yōu)點(diǎn)，受到國內(nèi)外普遍重視，但由于此方法開采強(qiáng)度大、空間狹小、塵源多、產(chǎn)塵量大，并彌漫這個工作面，當(dāng)煤塵聚集到爆炸濃度范圍內(nèi)時是非常危險的，除塵是必要的，故選擇噴霧式除塵是最簡單易行的方法。例如王蘭云先生的一文中就采用了噴霧式除塵器，此種方法將臣效率高達(dá)80%以上，粉塵治理取得了明顯效果7。噴霧式除塵器配合附壁風(fēng)筒也不錯8，新式機(jī)械綜合系統(tǒng)，除塵率達(dá)82.6%，不僅有效地境地了機(jī)械工作面粉塵濃度，提高了綜掘工作面的綜合防塵能力，而且極大地改善了作業(yè)場所的勞動衛(wèi)生條件。還有一種除塵器，高壓噴霧除塵器具有很高的地位9，除塵效率達(dá)到80%90%以上，并且設(shè)備較為簡單。高壓噴霧除塵器在國外應(yīng)用較早，但是由于其機(jī)理復(fù)雜（慣性、重力、截留、靜電等機(jī)理的綜合作用），又需要需要很多的理論基礎(chǔ)（流體力學(xué)、兩相流體動力學(xué)、水射流技術(shù)、氣溶膠力學(xué)、通風(fēng)與除塵等），理論分析和研究復(fù)雜，在國內(nèi)只是進(jìn)十年才發(fā)展，對其的研究還處于初級階段，這也是一種行之有效的降塵技術(shù)，有著廣泛的發(fā)展空間。5 結(jié)論 綜上所述，鑒于粉塵的危害及對井下工作人員的影響，井下除塵是必然的，.本文考慮從幾種典型的濕式除塵器出發(fā)，結(jié)合井下的工作環(huán)境及經(jīng)濟(jì)角度，分析了各種濕式除塵器在礦井下除塵過程中的應(yīng)用。其中，噴霧式除塵器在各種濕式除塵器中顯然具有更大的優(yōu)勢，。它除了具有除塵效率高，體積小，便于組裝、和拆卸，易于維護(hù)、維修等特點(diǎn)，而且在掘進(jìn)巷道中除塵效果非常顯著7，總之對改善井下除塵改善作業(yè)環(huán)境，保證工人作業(yè)安全，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著起到了重要作用。參考文獻(xiàn)：1 張樓生.煤礦井下粉塵危害的防治.中國礦業(yè),1995.2 趙士兵.采用濕式除塵器降低巖巷綜掘工作面粉塵濃度.建井技術(shù),2010.3 劉杜育.濕式除塵器除塵機(jī)理的理論分析.中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報,1998.4 李軍.濕式除塵器除在運(yùn)行中存在的問題分析.電站系統(tǒng)工程,2006.5 周茂普.綜掘工作面通風(fēng)除塵系統(tǒng)研發(fā)與應(yīng)用.煤炭科學(xué)技術(shù),2009.6 李生成.噴霧式除塵器在錫鐵山鉛鋅礦中得應(yīng)用.黑龍江冶金,2010.7 王蘭云.綜放工作面噴霧除塵技術(shù)及其應(yīng)用.工業(yè)自動化,2011.8 谷明彥.綜掘巷道濕式除塵器配合附壁