气液喷雾弱水降尘技术研究.doc

气液喷雾弱水降尘技术研究彭厚红 任刚（四川省华蓥山煤业股份有限公司李子垭煤矿 四川 广安 638607）摘 要：本文针对井下各产尘区净化风流装置不能全断面喷雾，使用效果差，耗水量大，等困难，采用高速气流将液体雾化原理和气液两相喷雾技术改进发明新型气液喷雾装置，在井下各采掘工作面进行安装使用，实现巷道全断面雾化喷雾，提高喷雾效果，减少用水量，实现弱水降尘，解决喷雾装置造成巷道积水难题。作者简介：彭厚红（1986-），男，四川成都人，采矿助理工程师，2009年毕业于四川理工学院，主要从事生产技术管理工作，TelE-mail：630647802。关键词：气液喷雾；弱水降尘0 引言采掘工作面的粉尘防治主要是通过三个方面来实现的，一是在采煤之前，通过煤层注水提高煤体的湿润性，以降低煤体产尘的可能性；二是在开采时，利用特定的防尘技术控制尘源；三是利用相关的除尘设备或设备，及时把产生的粉尘过滤或排除掉。 矿井下净化风流是粉尘防治中最重要环节，通常采用的是一种“半月弯”散孔水幕的喷雾装置，这种喷雾装置在使用过程中主要存在水量调节不方便,喷出的防尘水呈束状，与粉尘结合差，雾化效果差，构成的喷雾范围内水幕间隙大，很难实现全断面喷雾,易造成巷道积水。为解决这些问题，课题组通过对采掘工作面等高密度产尘区域弱水降尘技术研究，采用了气液两相喷雾技术，改进目前气液喷雾装置，应用于各巷道净化风流环节，分析气液喷雾装置弱水降尘作用效果。1 概况李子垭煤矿主要煤层为K1煤层，位于龙潭组下部主要含煤段P21-1的下部和中下部，较为稳定，有分层叉合并现象。分叉时，下部称K11煤层，上部称K12煤层，K12煤层顶板一般为深灰色砂质泥岩，少数为泥岩或泥岩或粉砂岩，裂隙和层理发育，性脆，易垮落，难支护。其底板亦K11煤层顶板一般为深灰色泥岩，间夹薄层砂质泥岩或煤线，厚度为05.8m。K11煤层底板一般为灰黑色泥岩或灰色粘土质泥岩，遇水膨胀，易于风化破裂。在进行采掘作业时候，受地质运动破坏强烈地区，开采时矿尘产生量较大，并且矿井煤（岩）体节理发育、结构疏松、水份较低，煤（岩）质坚硬且脆性大时，在采掘活动以及施工钻孔过程中产尘量较大。2 实施方案2.1 气液喷雾弱水降尘基本原理气液喷雾通过高速气流将液体雾化，只需少量水就能喷射出气流式喷雾，其原理是：当速度很高的气流通过狭小的喷嘴喷出时，由于气流速度较高，而水流速度较低，气体与液体存在的速度差使得两者之间相互摩擦和碰撞，使得液体拉长成细丝状，进而形成球状雾滴，气体与液体速度差越大，气液比重越大，雾滴就越细。通过这一原理研究的气液喷雾装置由气液混合装置、Y型宽扁喷雾装置组成，所述的气液混合装置由三通铁管和KJ快速接头构成，三通铁管各出口和KJ快速接头焊接，所述的Y型宽扁喷雾装置由Y型铁管、KJ快速接头、宽扁喷嘴构成，Y型铁管进口和KJ快速接头焊接，Y型铁管之间夹角为（200-250)呈“Y”字形，Y型铁管出口为宽扁形喷雾嘴。它是由三通铁管、KJ快速接头相联接的混合装置，三通铁管两端分别连接供水管路和气液混合管路，中端连接供风管路，实现气液混合。供风、供水管路中的控制阀门调节气液量，提高气液雾化效果。采用的Y型宽扁喷雾装置是由Y型铁管、KJ快速接头相联接的混合装置，Y型铁管进口和气液混合装置中出口相连，Y型铁管出口为宽扁形喷雾嘴，避免了喷嘴堵塞，Y字形设计使其喷雾能良好覆盖巷道全断面。2.2 气液喷雾装置改进加工（1）气液喷雾混合装置加工。利用一根4分三通铁管在两段焊接KJ型快速接头，并在铁管中间管壁上用钻床钻一个3mm的小孔，同时也同样焊接KJ型快速接头，铁管壁上3mm的小孔处焊接的管子短节是用来连接供水管的，两端一边是供风，一边是气液出口，这样就构成新型的成气液混合装置。该气液喷雾混合装置改进后可实现风水适当调节，保证最佳的喷雾效果。图1 气液喷雾混合装置改进示意图（2） 喷头装置喷头加工。利用三根6分铁管，焊接成“Y”字形，一端焊接KJ型快速接头用钢编管与气液喷雾混合装置气液出口相连接，两端出口加热后敲扁形成厚约2mm的“出雾缝”。该喷头装置改进后，可增加“幕布”的宽度，最大限度的扩宽了喷雾面积，同时可实现角度调节，达到全断面喷雾。图2 喷头装置改进示意图2.3 气液喷雾装置安装和使用（1） 气液喷雾通过与供风、供水系统连接并固定在巷道顶部形式进行安装。安装时，先在将气液喷雾混合装置一端KJ快速接头采用钢编管与供风系统压风管连接，另一端快速接头用钢编管与供水系统防尘水管连接，分别在供风系统与供水系统设置截止阀开关，混合部位快速接头与扁形喷头连接，扁形喷头用8#铁丝固定在巷道顶部中央。（2） 使用时，先开打开压风截止阀开关，供风10秒后，打开防尘水管截止阀开关，此时扁形喷头缝口形成喷雾，再利用阀门开关控制水量，使喷雾封闭全断面并调节效果达到最佳。关闭时，先关闭供水系统开关，保持压风供应，当喷雾装置中余水通过压风排净后，最后关闭压风开关。3 实施效果喷雾装置投入使用后，分别在12031机巷、风巷掘进工作面、25011采面进行推广实验,通过实施现场效果考察，该装置较好的解决了原气液喷雾装置喷雾效果差、喷孔易堵塞、喷雾方向无法改变等问题，大大降低了粉尘浓度。实验成功后在全矿采掘工作面进行了全面推广，目前已在巷道中将原喷雾装置全部更换。气液喷雾装置有以下优点：（1）气液喷雾装置实现了气液混合喷雾，高压气流大大提高了喷雾效果，可有效防止巷道积水，与原喷雾相比，不会影响矿井质量标准化，并且气液管路均设置了调节阀门控制气液喷雾量，使气液量调节更加方便。（2）气液喷雾装置所喷出的气液呈雾状，喷头采用Y字形设计，扩大了喷雾范围，能够实现巷道全断面雾化喷雾。（3）气液喷雾装置气液出口为宽扁形喷雾嘴，能有效防止喷嘴堵塞，喷雾装置喷雾方向可适时调节，能够与粉尘形成相对喷雾，提高了喷雾在巷道防尘滞留时间，雾滴状水雾能更好的和粉尘结合形成尘团，大大提高喷雾效果，粉尘浓度比原来喷雾装置降低了50%以上。4 结论气液喷雾装置加工简单，节约材料，每组制作成本约为50元，其扁形喷头设计与普通喷头相比具有不易堵塞的优势，有效杜绝了喷头因堵塞造成的多次投入。采用改进的气液喷雾装置安装在高密度产尘区域巷道中进行风流净化，不仅能大量节约防尘水，而且其高雾化、低成本、结构简单等优点，可广泛在防尘水紧张、产尘区净化水幕装置集中的矿井