周大武

（太原理工大學(xué) 工程訓(xùn)練中心，山西 太原 030024）

自動(dòng)清洗氣水混合噴霧降塵系統(tǒng)的應(yīng)用研究

周大武

（太原理工大學(xué) 工程訓(xùn)練中心，山西 太原 030024）

為給井下采煤、掘進(jìn)、轉(zhuǎn)載、運(yùn)輸過(guò)程中降低粉塵量，引入了自動(dòng)清洗氣水混合噴霧降塵系統(tǒng)。分析了其工作原理及其特性，分析了各試驗(yàn)點(diǎn)的粉塵濃度降低數(shù)，確定了其實(shí)際運(yùn)用效果，為煤礦防治粉塵提供新方法。

噴霧降塵；氣水混合；自動(dòng)清洗

1 自動(dòng)清洗氣水混合噴霧降塵原理

（1）氣水混合噴霧裝置的基本組成原理：見(jiàn)圖1。主要由電控箱、電磁閥、開(kāi)停傳感器、噴霧閥、氣動(dòng)閥等組成。電控箱從交流電源取得127VA C電壓，外接傳感器檢測(cè)設(shè)備是否啟動(dòng)，當(dāng)相關(guān)設(shè)備開(kāi)始工作時(shí)，傳感器將啟動(dòng)信號(hào)輸入電控箱，電控箱輸出端驅(qū)動(dòng)電磁閥打開(kāi)壓縮空氣通路；壓縮空氣一路驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)閥開(kāi)通水路，另一路到噴霧閥與水混合噴射出水霧，以對(duì)環(huán)境降塵。電控箱也可設(shè)置成定時(shí)控制，此時(shí)電控箱根據(jù)內(nèi)部時(shí)鐘，按照預(yù)先設(shè)置的時(shí)間，通過(guò)電磁閥自動(dòng)控制降塵裝置工作。

（2）噴霧器的工作原理：見(jiàn)圖2。噴霧器的出水口被壓縮空氣包裹，利用壓縮空氣高速射流的虹吸原理、負(fù)壓吸水，水被壓縮空氣吹散，形成直徑約為5μm～10μm的水滴。氣水混合形成了許多高速運(yùn)動(dòng)的細(xì)小水滴，水霧射流與含塵氣流之間的接觸、擴(kuò)散、凝結(jié)和重力沉降作用下，達(dá)到降塵的目的。由于負(fù)壓吸水對(duì)供水壓力要求低，即水源無(wú)需高壓，水對(duì)出水口磨損非常小。而壓縮空氣壓強(qiáng)最高為0.8m P a，系統(tǒng)對(duì)管路沒(méi)有特殊要求，可以實(shí)現(xiàn)方便快速插接。

（3）氣水混合噴霧降塵過(guò)程中的互相作用原理：①碰撞原理。壓塑空氣產(chǎn)生的射流和水在噴霧器出口處混合碰撞，水被射流吹散成細(xì)小水滴，細(xì)小水滴在降落過(guò)程中同空氣中的浮塵粒子發(fā)生碰撞結(jié)合在一起。②虹吸原理。從噴霧器結(jié)構(gòu)上講，其出水口被壓縮空氣出口包裹，利用壓縮空氣高速射流的虹吸原理，實(shí)現(xiàn)負(fù)壓吸水。③表面張力作用。浮塵粒子與下落的細(xì)小水滴碰撞結(jié)合在一起后，由于浮塵粒子表面濕度的增加，顆粒之間在水的表面張力作用下很容易相聚在一起，形成較大的顆粒粉塵。④重力作用。當(dāng)浮塵在碰撞原理和表面張力作用下，形成較大的顆粒粉塵后，由于其自身重力超過(guò)風(fēng)流給予顆粒的浮升力，顆粒粉塵在重力作用下沉降。

圖1氣水混合噴霧降塵系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

圖2噴霧器示意圖

（4）氣水混合噴霧降塵特性分析：①節(jié)約水資源。噴霧器耗水量為7L/h，是目前同類(lèi)裝置的1/120（目前煤礦使用的高壓灑水裝置每個(gè)噴頭耗水量為900L/h）。②自動(dòng)清洗功能。具有自動(dòng)清洗水垢和積塵功能，利用壓縮空氣的通斷，控制噴霧器閥芯的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，閥芯前端與前蓋上的出水口相配的細(xì)針可將出水口的水垢和積塵迅速清除。③防滴水功能。當(dāng)壓縮空氣斷開(kāi)或氣壓低于0.2m P a時(shí)，噴霧器閥芯在尾部彈簧力的作用下，立即將出水口密封，實(shí)現(xiàn)防滴水功能。④霧化水滴直徑5μm～10μm，直徑越小時(shí)其與粉塵顆粒碰撞結(jié)合的概率越高，從而有效提高除塵效率。⑤氣水混合噴霧裝置可與自動(dòng)控制裝置聯(lián)合使用，即與隔爆兼本安自動(dòng)控制器聯(lián)合工作，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)傳感裝置采集的數(shù)據(jù)從而完成自動(dòng)噴霧功能，最終提高噴霧降塵系統(tǒng)的工作效率。

2 自動(dòng)清洗氣水混合噴霧降塵試驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析

（1）試驗(yàn)布置：本次試驗(yàn)裝在寺河礦胡家掌西翼運(yùn)輸巷，巷道高度3.8m，寬度5.0m，凈斷面積17.76m2，掘進(jìn)斷面積19m2。在巷道頂部橫向平行布置兩道，每道6個(gè)、共計(jì)12個(gè)噴霧閥順風(fēng)方向噴射。

（2）數(shù)據(jù)分析：經(jīng)多次試驗(yàn)研究，經(jīng)對(duì)噴霧閥的耗水量及壓縮空氣消耗量與風(fēng)壓、水壓、降塵效果的分析，確定了適合此次試驗(yàn)區(qū)的最佳配置方案，取得了較好的降塵效果。①使用除塵系統(tǒng)后，噴霧器安裝點(diǎn)浮塵與細(xì)小水滴相互碰撞結(jié)合、表面張力下顆粒之間的結(jié)合，導(dǎo)致顆粒所受重力大于浮力，而使安裝點(diǎn)粉塵濃度下降，其粉塵濃度降低數(shù)都在60%以上，甚至達(dá)到90%。從圖3直觀看到，安裝地點(diǎn)上風(fēng)側(cè)10m與下風(fēng)側(cè)10m粉塵濃度的差異，充分證明了除塵系統(tǒng)在井下除塵的可行性。②從圖3看出，安裝地點(diǎn)的上風(fēng)側(cè)10m處的粉塵濃度曲線處于下降趨勢(shì)，而下風(fēng)側(cè)10m處的粉塵濃度曲線基本平穩(wěn)。由此說(shuō)明，噴霧降塵系統(tǒng)確定最佳防塵配置方案后，對(duì)不同濃度的粉塵都能取得較好降塵效果；不管濃度高低，在自動(dòng)清洗氣水混合噴霧的作用下，粉塵顆粒經(jīng)過(guò)碰撞、結(jié)合，最終在重力作用下沉降。③通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析看出，噴霧降塵系統(tǒng)在井下除塵中取得良好效果。

圖3降塵效果曲線圖

3 結(jié)論

（1）自動(dòng)清洗氣水混合噴霧降塵系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)噴霧除塵方式霧化效果差的缺點(diǎn)，氣水混合噴霧使水的霧化效果更好，水滴多、直徑小，加大了與粉塵結(jié)合的幾率，提高降低粉塵效率。（2）自動(dòng)清洗氣水混合噴霧降塵系統(tǒng)的噴霧器運(yùn)用壓縮空氣高速射流的虹吸原理、實(shí)現(xiàn)負(fù)壓吸水，并且?guī)в凶詣?dòng)清除水垢和積塵、防治滴水功能的噴霧器閥芯。（3）自動(dòng)清洗氣水混合噴霧降塵系統(tǒng)可與隔爆兼本安自動(dòng)控制器聯(lián)合工作，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)傳感裝置采集的信號(hào)完成自動(dòng)噴霧功能。（4）自動(dòng)清洗氣水混合噴霧除塵系統(tǒng)節(jié)水顯著、節(jié)省電力，風(fēng)壓、水壓均低于1m P a，系統(tǒng)非常安全。

[1]張殿印，王純.除塵設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[2]戴國(guó)權(quán).礦井空氣壓力[M].北京：中國(guó)工業(yè)出版社，1964.

dust reduction system by spray with air- water mixing was introduced. The paper studied not only the system'sworking principle and features but also reduction value of dust concentration at each testing point. Theapplication effect showed that the system could be a new method for dust control in mines.

Application of Auto-cleaning Dust Reduction System by Spray with Air-watermixing

ZHOU Da-wu
(Engineering Training Center, Taiyuan University of Technology, Taiyuan Shanxi 030024)

dust reduction by spray; air- water mixing; auto- cleaning

T D 714+.4

A

2012-07-12

周大武（1966—），男，內(nèi)蒙古錫盟人，大學(xué)本科，工程師，從事教育科研工作。

劉新光