综采工作面新型除尘系统设计.doc

综采工作面新型除尘系统设计 摘要针对采掘工作面除尘特点，设计了由风幕集尘风机和旋滤式除尘器联合组成的新型除尘系统。通过对风机、除尘器的构造及机理的分析，可以看出风幕集尘风机具备了控制风速低、有效吸程大、防止粉尘扩散等优点，而旋滤式除尘器具备了旋风和袋式2种除尘设备的优点，具有高效、低阻、分割粒径小的优点。这套系统占地小、除尘效果好，具有很好的应用前景。 关键词综采工作面；防尘；风幕集尘风机；旋滤式除尘器 中图分类号TD714 文献标志码A 文章编号1003．0794200705-0004-03 System Design of New Dust Removal to Excavating SurfaceCollege of Resource and Environment Engineering-Liaoning Technical University，Fuxin 123000-ChinaAbstractAim at t}le dust characteristic of excavating surface，a dustcollecting system which is compose ofwindscreen dustcollecting ventilator and cyclonefiher precipitator is designed．Through analyzing the structure and mechanism of ventilator and precipitator．it is shown t}lat windscreen dustcollecting ventilatorCan control low windspeed ，has big efective range of dust absorption，Can prevent t}le dustdifusion and so on；an d the cyclonefiher precipitator advantage is high eficiency，low resistance，small cut diameter，and the advan tage of both cyclone and bag hose precipitator．This system will have the good application prospect if it is used in t}le mine practice for occupying a small land area and good dust removal efect． Key wordsexcavating surface；dust proof；windscreen dust colecting ventilator；cyclone fiher precipitator 1 综采掘工作面除尘系统的提出 综采工作面作业空间小，是几何形状不规则的三维流动空间，主要的除尘点包括转载机头、移架、滚筒等多个尘源，特别是滚筒产生粉尘非常严重。此处的粉尘难以治理，一方面因为机械随时移动无法尘封尘源；另一方面由于粉尘处于高速风流中，粉尘粒径大小不等、工作面开采技术条件不同、通风状态时常变化，致使风流和粉尘流动非常复杂，治理起来难度很大，导致粉尘浓度高，特别是呼吸性粉尘危害程度严重。结合目前国内外的研究成果，认为可采用一套综合的除尘系统。在这一系统中，主要的设备是风机和除尘器。传统的普通风机和除尘器对于综采工作面都存在这样和那样的问题，而新型除尘系统必须是高效集尘与高效除尘的有效统一。因此在这里设计了一种专门的风幕集尘风机，配合风机，又研制了旋滤式除尘器。 2 风幕集尘风机的构造及原理 对于一般的风机，在综采工作面中应用主要存在以下几个问题 1所需控制风速问题 以往的通风机，要在距风机口较远处实现控制风速在0．3 m／s呼吸性粉尘基本不沉降的风速以上，需要较大功率。 2风机的吸程问题 一般风机的吸程较短，须距离尘源点非常近，才能实现有效除尘。 3对人员操作的影响 使用一般通风机，只能具有一定的抽吸作用，而对于接近风机口周围的粉尘，无法实现控制，这样的粉尘，可能扩散到风机人口之后，对在掘进机后面进行作业的人员造成粉尘污染，同时降低能见度，容易造成事故。为了解决上述问题，研制了一种新型的高效集尘风机-风幕集尘风机，构造如图1。 图1 风幕集尘风机结构 1．正压动轮入风El 2.电机 3．轮毂 4．内动叶 5．连接环 6．外动叶 7．正压场出El导叶 8．正压动轮出风El 其工作原理主要是利用电动机带动内外动轮同时运转产生正压锥形风幕压向尘源，在附壁效应作用下沿巷周壁面继续向前延伸并包围尘源。外动轮的进风口由巷道单独供新风 内动轮进风口产生负压，将尘源内混合风流抽出并经风机压至排风筒。这样，在风机运转时，掘进面尘源区内风流流线所呈现的状态称之为短路流场。这时在外动轮产生的风幕称为正压流场，此时体现了风机压入时有效射程长的优势，这样可形成较大的有效吸程。经实验证明，风幕集尘风机在同等情况下，功率没有大的变化；而有效吸程可达吸入口动轮直径的十几倍，同时使吸入口最远处的控制风速也大于最低排尘风速0．3 m／s；同时风幕封住自由面而不影响人员操作，控制住了工作面粉尘的外散。风机的风幕封住自由面，也保证了作业人员在新鲜风流中作业，并保证呼吸性粉尘不再扩散。可以说，风幕集尘风机较之传统的通风系统有了很大的变革。 3 旋滤式除尘器的设计及机理研究 在传统的除尘器中，应用较多的主要为旋风除尘器、袋式除尘器和静电除尘。由于煤尘具有爆炸危险性，所以不宜选用静电除尘。袋式除尘器是一种高效除尘器，利用纤维织物的过滤作用进行除尘，其除尘效果较好，对工作面的粉尘，效率高达98％ ～99％。但是袋式除尘器如果处理的粉尘量较大的话，运行一定时间必须及时进行清灰，否则阻力过大，会使滤袋易于损坏，时间长了易造成滤袋失效。同时如果清灰量较大，采取何种清灰方式也成为一个重要问题。对于井下，很难选择合适的清灰方式。旋风除尘器对于井下来说设置起来较为容易，因为它结构简单、体积小、维修方便、造价低廉、操作方便、运行稳定。它主要是利用惯性离心力的作用，气流在外涡旋作旋转运动时，尘粒在惯性离心力的推动下，向外壁移动，到达外壁的尘粒在气流和重力的共同作用下，沿壁面落人灰斗，净化后气流再沿内涡旋由排出管排出。旋风除尘器虽然优点很多，放置在井下较为方便，但除尘效率较低，只能处理粒径较大粉尘。对l0～20／an的粉尘，除尘效率接近90％，而对于10 fan以下的呼吸性粉尘，除尘效率很差。所以单独使用也不能起到较好的作用。 综合以上2种除尘器的优缺点，设计了新型的旋滤式除尘器，其综合旋风除尘器和过滤式除尘器的双重功效，实现两级除尘，即先由旋风除尘器进行一级除尘，再用过滤式进行二级除尘。同时，将旋风 与过滤式除尘有机地结合在了一起。既节省了经费，同时又节约了占地面积，可以说具有较强的推广价值。同时，所研制的旋滤式除尘器，不是简单的将2种工作除尘方式进行结合，而是对每一种除尘方式都在原有基础上进行了有效的改进。对于旋风除尘器来说，它的内外涡旋方向相同，在底部交汇处，经常会出现互相干扰的现象，有些大颗粒粉尘尚未被甩出，就被带人内涡旋，很多清理出的粉尘由于 尘器下部紊乱的气流而重新被卷起带人内涡旋。由于气流通过旋风除尘器的时间极短小于1 s，加之高速旋转气流产生的二次扬尘，使底部气流的运动混乱，所以有较大的一部分能量在内外涡旋的互相干扰中被浪费掉了，同时在除尘效果上又达不到期望的结果，除尘效率一般难以超过90％，且除尘器非常容易磨损。为了防止这种情况的出现，通过在旋风式除尘器内加设旋流片，利用气流在内外涡旋旋转时的动力，带动旋流片进行转动，这样即将内外涡旋有效地区分开，防止相互干扰，同时达到减小空气阻力，减小分割粒径的目的。同时对过滤式除尘器的清灰方式进行了有效的改造，这种改造主要体现在过滤式除尘部分。吸取了旁路式清灰的有关理念基础上，设计了相应的清灰室。具体结构如图2。图2 旋滤式除尘器结构 1．除尘器进风口2．二级卸尘管3．灰斗4．旋流片5．旋风除 尘风筒6．旋风除尘器出风I1 7．过滤式除尘部分8．除尘器出 风I1 9．慢速电机 其运行方式如下气流由人口1进人，先是按旋风除尘的方式进行运转，气流沿除尘器的外壁向下，形成外涡旋。一些大颗粒的粉尘在随气流运动的过程中，由于惯性离心力的影响，被从气流中甩出，与除尘器器壁发生碰撞，在重力作用下，沿器壁向下落人灰斗中。其余气流旋至底部后转而向上，在除尘器中间形成内涡旋，由于内涡旋中加人了旋流片4，所以气流带动旋流片一齐转动，旋流片的运用又增加了对粉尘惯性碰撞、接触阻留的机会，使一些小颗粒粉尘有机会与流片接触后，改变运动方向，然后再从气流中分离，并最终被捕集。其他的初净化气流在内涡旋转而向上，由旋风除尘器出口6排出进人过滤式除尘部分7。气流在过滤式除尘部分，被再次净化，此次净化除尘效率非常高，可以达到98％ ～99％ ，最后气流由除尘器出风口8排出，过滤式除尘时过滤的粉尘沿二级卸灰管落下，进人灰斗 3。整个除尘器由风幕集尘风机提供风流动力，顶端的慢速风机，用以对滤料进行清灰时提供动力。经过初步试验，设计的旋滤式除尘器，具有高效、低阻、减小分割粒径的优势。同时占地面积小，安装方便，对于井下具有较好的适用性。 4 系统组成 综合以上设计，所研制的采掘工作面综合除尘系统，如图3所示。 图3 采掘工作面干式除尘系统 1．风幕集尘风机2．旋滤式除尘器3．采掘机5 结语 通过这一除尘系统的研究，可以得出以下结论 1风幕集尘风机在同等情况下，功率小，有效吸程大，能对整个工作面进行控制，保证作业人员不受粉尘危害； 2旋滤式除尘器将袋式除尘与旋风除尘的优点相结合，减小空气阻力、减小分割粒径，同时除尘器体积小、安装方便、清灰容易； 广泛的应用前景，特别是在独头掘进中与综掘机配合使用，相信会取得很好的效果。与一般的除尘系统相比有了很大的变革，即集中了他们的优点，又克服了诸多缺点。如以抽吸式处理粉尘，保证了工人作业环境质量，保证了作业现场的能见度，同时也加大了粉尘处理的空间。 参考文献 [1]刘雅俊，葛少成，郑丹．风幕集尘风机的研究[J]．辽宁工程技术大学学报，2001，201911． [2]刘雅俊，葛少成，马云东．半自由状态下的风幕集尘风机的短路流场及应用[J]．煤炭学报，20O2，275503506． [3]刘雅俊，章庆丰，张彦华．风幕集尘风机的性能测试与分析[J]．辽 宁工程技术大学学报，2003，224545547． [4]赵萍，段鹏文，肖光．旋风除尘器的压力损失及减阻措施[J]．工业安全与环保，2003，2911112． [5]王连泽，彦启森，等．旋风除尘器减阻节能技术的研究与应用[J]． 硫酸工业，200522226． [6]尚珍，贺长虹．旋风除尘器的减阻措施[J]．煤矿机械，2005，263 103-l05． 作者简介魏亚飞1982一，男，辽宁本溪人，学生，2004年就读 于辽宁工程技术大学安全工程专业，工学学士，主要从事安全技术及 工程方面的研究，电话04186512458，电子信 3所设计的综合除尘系统在煤矿企业中有着 收稿日期2007-05-01 维普资讯 http//