一种折叠式全断面捕尘装置的设计及应用

2020-06-02罗鹏飞

煤矿机电 2020年2期

关键词：目数水幕粉尘

罗鹏飞

(西山登福康煤业有限公司，山西临汾 042403)

0 引言

西山登福康煤业公司可采煤层为2#、3#、5#、6#、9#煤层，各煤层经鉴定均具有煤尘爆炸性。为进一步降低粉尘污染，经反复分析研究，决定研制一款折叠式全断面捕尘装置，经实际应用，该捕尘装置使用便捷,既节约了材料的投入，又提高了设施利用率。

1 传统捕尘网存在的问题

现阶段煤矿在采掘工作面粉尘防治上采用在回风巷距工作面30～50 m处安设两道捕尘网和净化水幕，捕尘网配合净化水幕使用，净化水幕安设在捕尘网上风侧1 m处，其捕尘网和净化水幕随着工作面的推进而跟进。由于粉尘分为亲水性粉尘和疏水性粉尘，亲水性粉尘容易吸附水分浸润凝聚而下降，疏水性粉尘浸润性差而通过净化水幕，碰撞到捕尘网降低漂流速度，从而黏附在捕尘网上。净化水幕不断地冲刷捕尘网上黏附的粉尘，使其降到地面，起到全面降尘的效果。

由于使用的捕尘网都是整体平面式的，均由一个框架和铁纱网构成，其体积大、质量大，安装不便，挪移费时费力，遇到不规则巷道就不能使用了。为了满足不同尺寸的巷道，曾开发了组合式捕尘网，它是由固定尺寸的小框架捕尘网通过螺丝紧固组合而成，根据巷道尺寸换用小框架。这种捕尘网拆开后体积小，运输方便，安装便捷，缺点是材料使用多，成本大。还有设计卷帘式捕尘网，即有人通过时将捕尘网卷起来，当人通过后放下捕尘网。这种捕尘网固定不牢靠，又不能做到巷道断面全覆盖，安装挪移也不便利。为此，经反复分析研究，决定研制一款拼叠式全断面捕尘装置。

2 折叠式全断面捕尘网的工作原理

捕尘网捕集粉尘的形式主要有粘附、拦截、惯性、扩散、静电等，在捕尘网法线与粉尘运动方向平行时，捕尘网的拦截面积是捕尘网所在巷道的横截面积，即SH=SB；在捕尘网法线与粉尘运动方向成一定角度α时，捕尘网的拦截面积SB=SH/cosα，捕尘网的拦截面积将大于巷道横截面积，捕尘网的经纬线数量增加，捕尘网黏附和拦截粉尘粒子的能力提高，当粉尘粒子质量较大或速度较大时，灰尘粒子在气流中做惯性运动，粉尘因惯性来不及绕过捕尘网经纬线的难度增大，从而直接撞到捕尘网表面而沉积下来的能力提高。

3 折叠式捕尘装置的设计

3.1 主要结构

为了使巷道全断面覆盖和使用方便，设计制作了折叠式捕尘装置，它由折叠式骨架、不锈钢金属网、行人门等组成。

1) 折叠式骨架由30 mm角铁、4分钢管转轴和M14螺丝组成，M14螺丝六角头同轴向焊接在钢管两端，转轴共加工12个；角铁加工成L型，两端钻φ16孔，共加工28个。钢管两端穿入角铁孔后螺母两端固定，并留有一定空隙，使扁铁能灵活转动，采用25 mm扁铁压条将不锈钢网固定在骨架角铁上。

2) 金属网选用7～12目的不锈钢金属网，其目数就是孔数，即每平方英寸上的孔数目,目数越大，孔径越小。一般来说，目数×孔径(微米数)=15 000。目数太大，会导致通风阻力增大，目数太小，捕捉粉尘能力则会减小。各加工件如图1所示。若捕尘网有带式输送机穿过，可在穿输送带架的地方设置输送带孔，将其输送带口处的转轴加工成所需尺寸，连接此转轴的角铁一端焊接6分钢管，6分钢管长度为皮带口高度，6分钢管穿在4分转轴上，既可定位又能转动。

3) 行人门采用对开式，为方便人员通过捕尘网可设置两扇门，每扇门框架用30角铁焊接，门轴处使用6分钢管，其长度为1 800 mm，6分钢管套在4分转轴上，使其转动灵活。门的宽度为560 mm，门要嵌在折叠网内。一扇门上安装2个强力磁铁，它可以吸住另一扇门，使门关严。每个捕尘网共加工两扇门。组装后效果图如图2所示。

图2 折叠式捕尘网

3.2 安设风流净化水幕

捕尘装置组装好后，在其上风侧1 m处(工作面迎头侧)安设一道风流净化水幕。净化水幕喷头与水平面成向下的45°夹角，净化水幕工作时细小雾粒在风流作用下均匀地洒落在捕尘网上，捕尘网湿润后可提高捕捉粉尘的能力，同时捕捉到的粉尘，随聚集的水珠顺着捕尘网由上到下流至地面。

4 改进效果分析

由于折叠式捕尘装置比平面捕尘网的过滤面积增加40%以上，而在捕尘网目数相同的情况下，不仅捕尘装置捕捉粉尘的能力增大，又增大了捕尘网的透气性，从而也减小巷道的通风阻力。通过矿用防爆型粉尘采样仪对固定式捕尘网和折叠式捕尘装置的过滤效果进行检测，数据见图3，又通过使用AKFC-92G型个体粉尘采样器对固定式捕尘网和折叠式捕尘网的过滤效果进行检测，数据见图4。通过对以上数据分析，折叠式捕尘网比平面式捕尘网的总尘捕捉能力平均提高了25.5%，呼吸性粉尘的捕捉能力平均提高了43.1%。