锚杆钻车机载干式除尘系统设计.pdf

第 3 O 卷第 1 期 2 0 0 9 年 1 月 煤矿机械 Co a l Mi n e Ma c h i n e r y V0 1 ． 3 o N o． O 1 J a n ．2 00 9 锚杆钻车机裁千式除尘系统设计 侯相华 煤炭科学研究总院 太原研究院，太原 0 3 0 0 0 6 摘要 通过除尘器除尘技术的研究， 结合锚杆钻车钻孔作业时的产尘方式， 提 出锚杆钻车机 载干式除尘系统的设计思路和机理流程。通过对旋风除尘器、 重力沉降室、 滤筒过滤器 3种干式除 尘器的设计计算， 最终确定锚杆钻车机载干式除尘系统的布置方式。 关键词 除尘器；除尘系统；机载干式除尘 中图分类号 T D 4 2 1 ． 3 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 3 ． 0 7 9 4 2 0 0 9 0 1 ． 0 0 2 4 ． 0 3 De s i g n o n M a c h i n e Bo r n e Dr y Du s t Ex t r a c t i o n S y s t e m o f Ro o f b o l t e r M e c h a n i s m HOU Xi a n gh u a T a i y u a n I n s t i t u t e o f C h i n a C o a l R e s e a r c h I n s t i t u t e 。 T a i y u a n 0 3 0 0 0 6 ， C h i n a Ab s t r a c t Th o u g h t h e s t u d y o f d e d u s t i n g t e c h n o l o g y o f d u s t c a t c h e r ，wi t h t h e the o r y o f g e n e r a t i n g d u s t wh e n mo f b o h e r me c h a ni s m wo r k s ．t h e d e s i g n i d e a a n d p r o c e d u r e o f ma c h i n eb o r n e d r y d u s t r e mo v al s y s t e m a r e p u t f o r w a r d．B a s e d o n the c alc u l a t i n g o f c y c l o n e d u s t c o l l e c t o r ，g r a v i t y d u s t s e p a r a t o r a n d fi l t e r i n g c a r t r i d g e d u s t e x t r a c t o r ，the d u s t r e mo v al s y s t e m o f r o o f b o h e r me c h ani s m i s d e t e r mi n e d ． Ke y wo r d s d u s t c a t c h e r ；d u s t remo v al s y s t e m；ma c h i n e b o rne d ry d u s t remo v al 0引言 C MM 2 5 4型四臂锚杆钻车在钻孑 L 作业时产生 的粉尘需要及时清理 ， 否则钻杆无法继续推进。目 前采用的方法是 向空心钻杆 内注入高压水 ， 将泥水 混合物从钻杆和煤层的间隙挤出， 存在粉尘无法 回 收 、 浪费水资源、 污染煤质和环境等缺点。本文提出 了在空心钻杆后 串联布置多级干式除尘器， 用风机 抽风的机载干式除尘系统的思路。 1 除尘方式研究 1 产尘量计算 锚杆钻车打孔作业时产尘方式原理见图 1 。 0 一 麓 ～ 方向- I 2 0 5 4 0 0 2 0 0 1 0 0 0 9 6 1 6 3 除 尘器特点 结构简单， 体积较大， 除 尘效率低 4 0 ％ 7 O ％ 旋风 5 ‘1 0 o ‘ 4 0 o 4 0 o 2 0 o o 9 4 2 7 8 除 尘器特苣 相对于别的除尘器， 对粒径的 分级除尘效率特性 表 ⋯ 现最为明显， 常用于粗颗粒粉尘预级处理 过滤式 0 5 3 ～1 O ‘ 3 0 0 8 0 0 ～ 2 0 o 0 9 9 9 9 9 9 除尘器特占 对粉尘性质和风量影响小； 附属设施少， 结构简单， 压 ⋯” 损小， 需 及时 清灰； 效率 高， 适合 用于 后 级高 效除 尘使 用 一 2 4 第3 o 卷第 1 期 锚杆钻车机载于 险尘丕 二 堡 2 除尘器选型设计 2． 1旋风 除 尘器 1 结构设计 通用尺寸比例关系见表 3 ， 尺寸示意见图 2 。 表 3 旋风 除尘器通 用尺 寸比例 关系 图 2旋风除尘器尺寸示意图 进 口气速 式中F 进气截面积， m 2 。 出口气速 2 U 1 ／ 口 2 O ． 6 4 。 参考 X L T 旋风除尘器， 选取进 口气速推荐值为 1 2 m ／ s ， 计算得 D 。 3 0 0 m m， 其他尺寸根据表3比例 求得 。 2 压损及效率计算 压力损失经验计算公式 Pl U 1 P1 - 5 - J0O⋯ S P Il - a 々 』0 式中 阻力系数， S h e p h e r d L a p p l e 计算式 Ka bl d ； 』0 空气密度； 卜切 口参数 ， 查表取 K1 6 。 L e i t h L i e h t 分级除尘效率 1 一 e x p 一 2 _- 旋 风 除尘器 尺寸 比函数 - ～- - I2 [ 1 - 扣 h o 一 了1 [ 1 瓦d o d o 。 ] h 一 D o l一 瓦h o } 速度分度指数 1 一 1 0 ． 6 6 8 D H 旋风除尘器 自然长度 z 2 - 3 d 。 { 该点的圆锥部分直径 d 。 D o 一 D 。 一D 2 [ h z h l Hh ] 式中 修正的惯性参数。 旋流器总除尘效率 。 ∑ ， 计算结果见 表 4 表 4 分级除尘效率与总效率计算 2． 2重 力沉 降室 1 结构设计 设水平气流平均速度为 ， 颗粒沉降速度为 ； 沉降室长为 ， 宽为 ， 高为 日。 临 界 气 速 U 1 √ 0 ．6 rIl／ s 式 中k 流线系数 ； d 临界粒径 ， d1 5／ a n ； g 重力加速度。 据经验公式 0 ． 5 x 0 ． 7 5 v ． 0 ． 4 m ／ s 。 根据公式 略 得 H6 2 0 m i l l ， L5 6 0 m l n ， 1 6 0 ml no 2 压损及效率计算 压 力损 失P 王 _ 2 6 0 P a 式中 i沉降室进口气速， r Il／ s ； U b 沉降室出口气速 ， m ／ s ； lD 含尘浓度 ， g ／ m 3 。 分级除尘效率 当 V 0 ≥丁H v 时 ，71 ， 粉尘可以完 全沉降； 当 时， l O O ％ 。 为某粒径 V o l Q ． 锚 钻车机载王 险尘系统设计侯相华 第 3 O 卷第 1 期 粉尘水平气流速度， m ／ s 。 总除尘效率计算见表 5 。 表 5 分级除尘效率与总效率计算 平均粒径 粒径分布f ／ ％ 分级除尘效率 d ／ I n n 占总粉尘量 占进人沉降室粉尘量 7 ／ ％ 一I O I 一 ％ 2 ． 3过 滤 式除尘 器 选用美国唐纳森 T o r i t K D C E 公司生产 U l t r a We b滤筒式过滤器 ， 必须满足以下要求 ①进 口气速 小于 1 0 m ／ s ； ②进气浓度低于 4 r n 3 ； ③过滤风速小 于0 ． 2 m ／ ra i n 。含尘气体经过重力沉降室后风速降 为 5 ． 3 m ／ s ， 浓度降为 2 ． 2 g ／ m 3 ， 满足使用条件 。 总过滤面积 A f Q n A l 5 m 2 式 中 f 过滤风速 ， 0 ． 2 m ／ ra i n ； n 滤筒数量 ； A 单个滤筒过滤面积 ， r n 2 。 根据产品样本， 选取滤筒数量 n3 ， 并确定滤 筒过滤室尺寸。 由于过滤过程复杂， 难 以从理论上精确求得压 力损 失和除 尘效率 。近似 给定 总除尘 效 率 刁 ， 9 9 ％， 压力损失 P 6 0 0 P a 。 3 除尘系统确定 总除尘效率 1 一 1 一】 7 - 1 一 z ⋯ 1 9 9 ． 8 9 ％ 式 中 7 ] i 各级除尘器的除尘效率。 系统总压力损失主要包括各除尘器压损和管路 压损， 计算式为 P Pl P2P3P41 7 0 1 P a 式中p 管路压力损失 ， 近似计算。 ．． ●’ ⋯． ●。 ‘t ．． ● ’ ．__● ‘．． ． ． ●●’ ．． ‘ ● ● ‘．- ． ●●_ 根据系统总风压 总压力损失 裕量系数 和总 风量 计算风量 裕量系数 确定风机 ， 进而确定驱 动装置及其他如消音器、 泵 、 安全阀、 滤芯、 排灰机构 等。 最终确定了锚杆钻 车的机载干式除尘 系统布 置， 如图 3 所示。 图 3 除尘 系统布置图 经三级除尘器处理后全尘浓度降为0 ． 2 2 m 3 ， 其 中呼吸性粉尘约占到 9 o ％， 锚杆钻车工作空间约 为 6 ． 3 m4 m5 m， 工作空间内工人接触全尘浓度 约为 1 ． 7 r 1g ／ r n 3 ， 符合煤矿安全标准中规定值。 4 结 语 通过机载干式除尘系统的设计 ， 并对原锚杆钻 车除尘系统进行 了干式除尘器改造 ， 现场使用发现 该系统具有以下几个特点 ①适合用于粉尘相对湿 度低于 5 0 ％的任何巷道； ②粉尘可以回收； ③不需 配套水路设施 ， 操作 、 维护比较简单 ， 使用方便 ； ④除 尘效率高于 9 5 ％， 效果好 ； ⑤动力 由原机的液压泵 提供 ， 不需额外配置动力源 ， 能耗低。 参考文献 [ 1 ] 向晓东． 现代除尘理论与技术[ M I ． 北京 冶金工业出版社， 2 0 O 4 ． [ 2 ] 金国淼． 除尘设备[ M] ． 北京 化学工业 出版社 ， 2 O O 2 ． [ 3 ] 唐敬麟， 张禄虎． 除尘装置系统及设备设计选用手册[ K ] ． 北京 化学工、 l 出版社 ， 2 0 0 3 ． 作者简介 侯相华 1 9 7 9一 ， 山西孝义人 ， 工程师 ， 2 0 0 2年毕业 于太原理工大学机械设计制造及自动化专业， 现在煤炭科学研究总 院太原研究院研 发 中心从 事产 品设 计开发工作 ， 电子 信箱 t y h o u 1 2 6 ． c o rn． 收稿 日期 2 0 0 8 ． 0 8 ． 1 4 副 井 天 轮 支 承 形 式 改 造 兖州矿业 集团 公司南屯煤矿副井天轮直径为5 m， 支承形式为滑动轴承。由于长时间运行， 轴瓦合金层巴氏合金剥落 严重， 导致轴瓦与轴接触面积减少， 时常发出巨大响声， 每次都必须停车处理； 而且， 由于轴承结构不合理， 导致漏油严重， 大 面积渗油污染到井架及井口， 不仅影响矿井环境且极易引发火灾。对天轮的支承形式进行了改造， 把滑动轴承更换为滚动轴 承。 在滚动轴承的安装过程中， 起吊天轮、 撤除滑动轴承以后 ， 打开滚动轴承座的闷盖， 取出轴承和胀套， 放置在干净的位置， 用汽油清洗天轮轴； 先把轴套和透盖安装好 ， 然后安装轴承和胀套， 完毕后把滚动轴承的下端放置在原来的滑动轴承座位置 上， 安上固定螺栓并紧固牢靠。下落天轮的时候， 紧固胀套螺栓直至符合安装的要求， 合上闷盖后紧固 2个端盖的螺栓。最 后， 安上观察 口， 注人新的润滑油脂。东、 西 2 个天轮的滚动轴承更换分别耗时 1 2 h 和 9 h 。试车无误后， 观察轴承的运转情 况 ， 没有发现异常声音和发热现象。 李剑峰供稿 一 2 6