采煤机高压喷雾控降尘技术及装置研究.pdf

采煤机高压喷雾控降尘技术及装置研究王刚朱喜旺张银凤(永煤集团 洛阳区域管理公司河南 洛阳 河南永华能源有限公司河南 洛阳)摘 要:偃龙煤田嵩山井田受滑动地质构造影响煤层松软手捏即碎煤矿采掘产尘量较大煤体产尘量与生产工艺、煤体结构关系密切 采用机组内外喷雾设备治理采煤机截割过程中产生的煤尘采取的防降尘措施针对性不强导致煤尘治理效果不理想 嵩山煤矿对采煤机高压喷雾控降尘技术进行研究实践证明效果良好关键词:采煤机喷雾降尘喷雾装置水质过滤中图分类号:.文献标识码:文章编号:()在煤矿生产过程中采煤机割煤时可产生大量煤尘 尤其是大功率采煤机迅速发展后煤炭产量得到成倍增长煤尘浓度大幅度提高 采掘工作面的煤尘浓度在 /之间超出煤矿作业场所职业病危害防治规定限制要求/的 倍煤尘危害日趋严重矿井煤尘的危害性主要表现在两方面:一是煤尘爆炸性风险矿井煤尘爆炸危险普遍存在后果严重二是尘肺病我国尘肺病新增病例居高不下严重影响身心健康永煤集团所属嵩山煤矿为低瓦斯矿井矿井采煤采用综采工艺 煤体产尘量与生产工艺、煤体结构关系密切 偃龙煤田嵩山井田受滑动地质构造影响导致煤体原生结构受到完全破坏呈糜粉状煤层松软手捏即碎煤矿采掘活动中产尘量较大是正常煤体产尘量的 倍煤属典型的“三软煤层”采用机组内外喷雾设备治理采煤机截割过程中产生的煤尘防降尘措施针对性不强导致煤尘治理效果不理想大大超过了煤矿作业场所职业病危害防治规定的允许浓度严重威胁身体健康煤尘治理迫在眉睫 所以矿井加大了对采煤机高压喷雾控降尘技术的研究力度取得了较好的效果采煤机高压喷雾控降尘技术主要包括采煤机高压外喷雾降尘技术、采煤机含尘气流控制技术采煤机高压喷雾控降尘技术主要对割煤时产生的煤尘进行治理采煤机含尘气流控制技术主要对滚筒附近的含尘风流进行控制使其在向煤壁一侧流动的同时被净化 采煤机高压外喷雾装置研制高压喷雾降尘系统主要由喷雾泵、高压胶管、水质过滤器、供水水箱、高压喷雾降尘装置等构成 供水水箱出水通过水质过滤器进行净化处理输入喷雾泵经喷雾泵加压后输出高压水水经过加压通过高压胶管输送给矿井高压喷雾降尘装置实施高压喷雾 喷雾降尘系统组成如图 所示图 采煤机高压喷雾降尘装置降尘示意图.高压喷嘴的选择 综采工作面的煤尘粒径在 之间是治理重点 对高压喷雾参数进行试验选择 型高压喷嘴 在上风侧布置.型高压喷嘴在下风侧布置.型高压喷嘴 喷嘴外形及喷雾效果见图 和图 喷雾参数见表 图 系列高压雾化喷嘴外形图图 型高压雾化喷嘴喷雾效果图表 高压雾化喷嘴雾化参数喷嘴类型喷雾压力()喷雾角度()喷雾流量(/)有效射程()雾粒直径().由表 试验数据可知相同喷雾压力时喷口直径越小产生的雾粒直径越小耗水量越低但射程相对较近 在恒压喷雾中喷雾压力介于 时型高压雾化喷嘴产生的雾粒直径为 从工作面煤尘粒度分布分析可知 的煤尘粒径分布在 之间煤尘直径与雾粒直径相近处于同一数量级有利于工作面煤尘治理.高压喷雾装置的设计为有效降低 综采工作面采煤机割煤时的煤尘浓度选择河南浩航公司生产的 型采煤机高压外喷雾降尘设备 在下风侧布置 个.型高压雾化喷嘴上风侧布置 个.型高压雾化喷嘴型采煤机高压外喷雾降尘装置喷嘴可 旋转作业分析设备安装的可行性和方便程度在 综采工作面采煤机滚筒电机外壳处布设高压喷雾装置 为使喷雾装置与电机外壳结合高压喷雾装置底部应采用弧形弧形直径根据电机外壳直径取 高压喷雾装置安装示意图如图 和图 所示 高压喷雾装置 电机外壳 保护罩 冷却水管 中间连接板图 高压喷雾装置安装尺寸示意图图 高压喷雾装置安装示意图 采煤机含尘气流控制装置研制在采煤机滚筒截割作业时采用喷雾降尘技术除去绝大多数煤尘但仍有少部分煤尘未得到有效处理部分水雾扩散到人行道对作业人员造成危害 对此现象在采煤机机面布置喷嘴的位置及角度选择合理的流量迫使采煤机截割时产生的含尘气流沿煤壁运动通过引射跟踪喷雾作用实现有效降尘减少对作业人员的危害 高压雾流控尘装置布置见图 图 采煤机高压雾流控制系统布置示意图.高压喷嘴的选择为在采煤机截割滚筒附近形成有力水幕有效净化截割时外逸煤尘具备较强的喷嘴抗风能力防止水雾扩散选择的喷嘴要具有较大的张角、较远的射程和较细的雾粒为此选择.高压雾化喷嘴额定工作压力为 高压喷嘴雾化性能参数见表 表 型高压雾化喷嘴雾化参数喷嘴类型喷雾压力()喷雾角度()喷雾流量(/)有效射程()雾粒直径().高压喷雾装置的设计在采煤机机面靠近上、下滚筒位置分别设置两组 型二次负压降尘装置使其固定在采煤机机面上 每个装置选择 个.型高压雾化喷嘴喷嘴孔径为.在四个 型二次负压降尘装置中靠煤壁侧喷嘴与工作面夹角为 其余两个喷嘴与工作面夹角为 上风侧的两个喷嘴需上扬下风侧的两个喷嘴需上扬 单体如图 所示图 雾流控尘装置布置示意图 精密水质过滤器选型或设计在喷雾过程中水由喷雾泵加压再经雾化喷嘴将压力水雾化水雾高速运动对煤尘进行拦截实现降尘的目的 配置、型精密水质过滤器用以过滤管路中的杂质过滤精度为 为防止水箱内进入杂质堵塞出水网在水箱进水口安设 个 型精密水质过滤器为防止高泵站前移过程中拆、装巷道内高压管路带入煤渣在工作面端头安设 个 型精密水质过滤器用以过滤高压管道内煤渣和杂质为了加强水质过滤效果在采煤机高压喷雾装置末端安设 型精密水质过滤器 降尘效果考察在、和 喷雾压力条件下分别根据煤尘浓度测试方法对工作面煤尘进行采集、称量和计算 综采工作面司机位置处、机组后 处的煤尘测试结果及降尘效率如表 所示表 综采工作面司机位置处降尘效率()项目类别平均浓度总尘效率()呼尘效率()措施前(/)措施后(/)总尘.呼尘.总尘.呼尘.采煤 机司机位置 处原始煤尘 浓度平均 值为/呼吸性煤尘浓度平均值为./采取高压喷雾()措施后煤尘浓度平均值为/工作面总煤尘降尘效率为.呼吸性煤尘浓度平均值为./呼吸性煤尘降尘效率达到.采煤机下风侧 位置处原始煤尘浓度平均值为./呼吸性煤尘浓度平均值为./采取高压喷雾()措施后煤尘浓度平均值为/工作面总煤尘降尘效率为.呼吸性煤尘浓度平均值为./呼吸性煤尘降尘效率达到.采煤机下风侧 位置处原始煤尘浓度平均值为./呼吸性煤尘浓度平均值为./采取高压喷雾()措施后煤尘浓度平均值为/呼吸性煤尘浓度平均值为./工作面总煤尘降尘效率为.呼吸性煤尘降尘效率达到.采煤 机 司 机 位 置 处 原 始 煤 尘 浓 度 平 均 值 为/呼吸性煤尘浓度平均值为./采取高压喷雾()措施后煤尘浓度平均值为/工作面总煤尘降尘效率为.呼吸性煤尘浓度平均值为./呼吸性煤尘降尘效率达到.采煤 机 司 机 位 置 处 原 始 煤 尘 浓 度 平 均 值 为/呼吸性煤尘浓度平均值为./采取高压喷雾()措施后煤尘浓度平均值为/呼吸性煤尘浓度平均值为./工作面总煤尘降尘效率为.呼吸性煤尘降尘效率达到.采煤机下风侧 位置处原始煤尘浓度平均值为./呼吸性煤尘浓度平均值为./采取高压喷雾()措施后煤尘浓度平均值为/工作面总煤尘降尘效率为.呼吸性煤尘浓度平均值为./呼吸性煤尘降尘效率达到.综合分析煤尘浓度变化规律分别考察采取高压喷雾(、)措施后的结果:高压喷雾压力增加喷雾降尘效率有所上升特别是喷雾压力由 提高到 后工作面总尘、呼吸性煤尘浓度均有显著提高而喷雾压力由 提高到 时降尘效率增加幅度有限当喷雾压力为 时喷雾抗风性差扩散较严重现场作业环境能见度较差作业环境湿润 因此综合考虑以上因素确定高压喷雾压力为 结语嵩山煤矿采取措施优化采煤机高压喷雾控降尘技术 采煤机高压喷雾控降尘技术主要包括采煤机高压外喷雾降尘技术、采煤机含尘气流控制技术采煤机高压喷雾控降尘技术主要治理割煤时产生的煤尘而采煤机含尘气流控制技术主要控制滚筒附近的含尘风流使其向煤壁一侧流动的同时被净化应用效果良好参考文献:雷庆海.采煤机新型高压喷雾降尘装置设计与应用.自动化应用():.李永红.采煤机 新型高压喷雾降尘装置.江西煤炭科技():.孙志刚.采煤机外置式高压喷雾自动降尘装置的设计与应用.机械管理开发():.闫晓斐.高压喷雾降尘技术在新村煤业 综采工作面采煤机上的应用.煤矿现代化():.作者简介:王刚()男 河南驻马店人 本科 工程师研究方向:矿井通风