风压滤水磁化降尘装置的研制与应用技术

韩国安董曰喜马兵范唐忠义刘 涛

(1.淄博矿业集团有限责任公司陕西长武亭南煤业有限责任公司,陕西省咸阳市,713602;2.彬县质量技术监督局,陕西省彬县,713500)

风压滤水磁化降尘装置的研制与应用技术

韩国安1董曰喜1马兵范1唐忠义1刘 涛2

(1.淄博矿业集团有限责任公司陕西长武亭南煤业有限责任公司,陕西省咸阳市,713602;2.彬县质量技术监督局,陕西省彬县,713500)

分析了传统的防尘设施存在的问题,介绍了风压滤水磁化降尘装置的主要结构、工作原理以及在亭南煤业公司的使用效果。

风压滤水磁化降尘装置 传统防尘设备 主要结构 工作原理

矿井采、掘、运等生产工序中都会产生大量的粉尘,这些粉尘随风流飞扬于作业空间和巷道中,会影响矿井的安全生产及职工健康。因此,在矿井生产过程中,防尘工作显得尤为重要。

亭南煤业公司所属井田主要可采煤层为4#煤层,经煤炭科学研究总院抚顺分院对矿井4#煤层进行的煤尘爆炸性鉴定,4#煤层具有煤尘爆炸性,其火焰长度为400mm,抑制煤尘爆炸最低岩粉量为50%,煤尘爆炸指数为33.86%～35.62%。针对煤尘爆炸指数较高的实际情况,亭南煤业公司在现有各类综合防尘措施的基础上,在尘源的治理、防尘设施的改进及降尘效果等方面展开科技攻关,有效地遏制了煤尘事故的发生,改善了职工工作环境。

目前,在综放工作面采取了采煤机内外喷雾、转载点及两巷道使用水幕、架间喷雾、放煤及移架喷雾等措施;综掘工作面采取了使用除尘风机、净化水幕、综掘机内外喷雾等防尘措施;炮掘工作面采取了放炮喷雾、使用水炮泥、放炮前后洒水、净化水幕等防尘措施。

1 传统的防尘设施存在的问题

现有的防尘设施主要是水净化,其原理主要是通过水雾捕捉粉尘而达到净化风流的目的。传统的水净化防尘设施在现场使用以来,在产尘量大的地点粉尘浓度仍降不到《煤矿安全规程》规定的允许浓度,主要存在4点不足。

(1)随着矿井生产规模的扩大,产生的矿尘及有毒、有害气体也随之增多,传统的水净化防尘设施降尘效果远远不能达到降尘及溶解有毒、有害气体的要求。

(2)传统的水净化防尘设施水雾行程距离较近,形成的水雾范围较小,降尘效果差。

(3)传统的水净化防尘设施喷头经常被堵,需经常清洗或更换,安装维护困难,也难以满足使用现场经常迁移的需要。

(4)传统的水净化防尘设施用水量大,而且喷雾压力低,雾化形成的小水珠获得的动能小,不能有效捕尘。

2 风压滤水磁化降尘装置的主要结构

针对传统的水净化防尘设施存在的不足之处,亭南煤业公司研制了风压滤水磁化降尘装置,以适应现代化高产高效矿井治理粉尘的需要。

风压滤水磁化降尘装置主要由压力容器(压力容器中装有永磁棒、100目过滤网)、喷雾装置、底座及附属装置(附属装置由液压双向锁和压力表组成)构成,风压滤水磁化降尘装置结构见图1。

图1 风压滤水磁化降尘装置的结构示意图

(1)压力容器:主体为高300mm、ø225mm的圆柱形水箱。在水箱的一侧焊有两个ø10mm的直通,其中上边直通为进风口,下边直通为进水口,两个直通的间距为100mm。在水箱顶部一侧安有1个1.6 MPa的压力表,另一侧焊有1个ø25mm的直通。在水箱内部设有26条 ø8mm、高200mm永磁棒(磁力不低于4000 GS)和100目的过滤网。

(2)喷雾装置:由一根ø10mm高压胶管、伸缩钢管及喷杆组成,喷杆根据需要可以是弧形或直杆,可调节其长度及喷头个数,保证全断面覆盖巷道。

(3)底座:由120mm×1200mm槽钢组成,长度根据喷杆长度调节。

(4)附属装置:由液压双向锁与1.6 MPa的压力表组成,液压双向锁一侧与压力容器相连接,另一侧连接两个ø10mm平面截止阀,分别为风截止阀和水截止阀。

3 风压滤水磁化降尘装置的工作原理

因天然辐射、空气的电离、尘粒之间的碰撞、摩擦等作用,可使尘粒带有电荷,可能是正电荷,也可能是负电荷;非金属粉尘和酸性氧化物常带正电荷,金属粉尘和碱性氧化物常带负电荷;美国亚利桑那大学研究表明,粒径小于3μm的呼吸性粉尘一般带负电荷,大颗粒粉尘带正电荷或呈中性;带有相同电荷的尘粒,互相排斥,不易凝聚降尘,带有异电荷时,则互相吸引,加速降尘,因此有效利用粉尘的这种荷电性,也是降低粉尘浓度、减少粉尘危害的方法之一。

风压滤水滋化降尘装置就是把静压水通过进水口、液压双向锁进入压力容器后,通过永磁棒得以产生大量负离子,再经过100目过滤网得以滤去杂质;高压风经过进气口、液压双向锁进入压力容器后,将水由胶管压出,经过喷杆、喷头喷出带有负电荷的水雾。由于矿井粉尘本身带有正电荷,因此带有负电荷的水雾喷出后会自动捕捉带有正电荷的粉尘,大大增加了捕尘量,产生了极佳的降尘效果。

4 使用效果

(1)该降尘装置结构简单,体积小,重量轻,安装方便,且不易损坏,便于井下现场的维护与管理,可满足现场随时迁移的需要,适用范围广泛。

(2)高压风将水喷出后被雾化,雾化形成的小水珠获得的动能大,雾化效果好,水雾行程长,形成的水雾范围大,增加了降尘效果。

(3)带有负电荷的水雾喷出后会自动捕捉到带有正电荷的粉尘,大大增加了捕尘量(捕尘量成百倍的增加),有效抑制了尘源生成量,产生了极佳的降尘效果。风压滤水磁化降尘装置与传统的水净化防尘设施应用效果对比见表1。

表1 风压滤水磁化降尘装置与传统水净化防尘设施应用效果对比表

(4)液压双向锁的应用避免了高压风与静压水的相互沟通;压力容器内设有100目过滤网,且能拆洗,杜绝了喷头堵塞现象。

(5)该降尘装置用水量小,减少了防尘用水量。

5 结语

目前,在国内的各项防尘措施中,如煤层注水、净化水幕、放炮使用水炮泥、放炮前后冲刷巷道、采煤机或掘进机内外喷雾、使用除尘风机等,均没有提到或采用过磁化降尘,风压滤水磁化降尘装置的研制与成功应用,填补了国内空白,提高了我国矿井的综合防尘能力。

风压滤水磁化降尘装置在现场使用以来,对生产无任何负面影响,有效抑制了尘源生成量,大幅度提高了防尘设施的降尘效果,改善了井下职工工作环境,有效保障了职工的身体健康,降低了煤尘事故发生率,对矿井的安全生产起到了积极的作用,收到了很好的社会效益。同时,风压滤水磁化降尘装置的应用,有效地减少了防尘用水量,从节水、节约人工及减少影响生产时间方面计算,每年可为煤矿节约30余万元,取得了较好的经济效益。

[1]陕西长武亭南煤业有限责任公司.实验室煤尘爆炸性鉴定报告表[R].咸阳:陕西长武亭南煤业有限责任公司,2009(4)

[2]国家安全生产监督管理总局,国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程[M].北京:煤炭工业出版社,2010

[3]马中飞.工业通风与防尘[M].北京:化学工业出版社,2006

(责任编辑 张艳华)

Development and application technology of air-pressing&water-filtration&magnetization dust removal device

Han Guoan1,Dong Yuexi1,Ma Bingfan1,Tang Zhongyi1,Liu Tao2
(1.Shannxi Changwu Tingnan Coal Mining Co.,Ltd,Zibo Coal Mining Group Co.,Ltd,Xianyang,Shannxi 713602,China;2.Binxian County Quality and Technical Supervision Bureau,Binxian,Shaanxi 713500,China)

Issues of the traditional dust removal installation are analyzed.Introduction is made on air-pressing&water-filtration&magnetization dust removal device in terms of structure,working principle and using result at Tingnan Coal Corp.

air-pressing&water-filtration&magnetization dust removal device,dust prevention equipment,main structure,working principle

TD714

A

韩国安(1983-),男,陕西镇安人,毕业于西安交通大学,助理工程师,现在陕西长武亭南煤业有限责任公司从事煤矿生产技术工作。