浅谈湿式除尘器在矿井下的应用.doc

浅谈湿式除尘器在井下的应用王蒙一一 11，张一夫二二二12(1.技术大学辽宁工程技术大学技术大学技术大安全科学与工程学院，辽宁大学 ，大学葫芦岛大 ，000125000)摘要: ：本文探讨了湿式除尘器的除尘机理，分析各类除尘器的优缺点级及除尘效果，并对喷雾式除尘器在井下的应用进行了研究分析。结果表明喷雾式除尘器由于具有除尘效率最高、体积小、易于维护等特点，在各种湿式除尘器中具有更大的优势，以及在井下复杂的环境中，喷雾式除尘器应用最为广泛，最为适合。关键词：湿式除尘器；喷雾除尘；除尘机理Preliminary Discussion on theThe Application of West DustScrubber Remover in Minethe pitMeng Wangoneo oneo Meng1, ，Zhang Yi fFutooo Zhangtoooo(1. College of Safety Science and Engineering, Liaoning Technical University, Huludao 125105 China)College of Adult Education,Liaoning Technical University, Fuxin 125000,China)Abstract: By Analyzing dust removal mechanism, advantages and disadvantages and dedusting effect of all kinds of west scrubber, the application of west scrubber in mine is disscused in this paper. ：Discusses the wet dust catcher of dust removal mechanism , Analysis of the advantages and disadvantages of dust levels of dust removing effect, and the sparge type filter.The results shows that by reason of its higher collection efficiency, the smaller volume and more convenience to repair, thesparge type dust efficiency spray dust collector is more suitable to be used in complicated surroundings underground.the highest And in underground complex environment Spray the most suitable for dustKey words: ：West ScrubberWet dust catcher；; Spray Ddust Collectorremoval；; Dust removal mechanism；1 引言粉尘的危害是多方面的，高浓度的悬浮粉尘使能见度降低，影响生产，威胁人身安全，对人体有危害，造成工人职尘肺病1。本文分析了湿式除尘器的构造和除尘机理，并对其进行了具体全面的研究，使其在井下更好地应用，所以在井下采用湿式除尘器是非常总要的，改善了施工环境，保证了施工安全，加快了施工进度2。2 湿式除尘器的除尘机理 湿式除尘器是通过含尘气体与液滴或液膜的接触使尘粒从气流中分离出来3。根据颗粒物粒径的大小，有以下除尘机理：（1）通过惯性碰撞、接触阻流，尘粒与液滴、液膜发生接触，使尘粒加湿、增重、凝聚；（2）细小尘粒通过扩散与液滴、液膜接触；（3）由于烟气增加，尘粒的凝聚性增加（4）高温烟气中得水蒸气冷却凝结时，要以尘粒为凝结核，形成一层液膜包围在尘粒表面，增强了尘粒的凝聚性。对疏水性颗粒物能改善其可湿性。1-惯性碰撞 2-截留 3-布朗扩散 4-重力图1 除尘器除尘机理目前常用的各种湿式除尘器主要利用尘粒与液滴、液膜的惯性碰撞进行除尘3 湿式除尘器的分类除尘器的种类很多，但是按照气液接触方式，可分为两大类：（1）尘粒跟随气流一起冲入气体内部，尘粒加湿后被气体捕集，它的作用是液体洗涤含尘气体。属于这类的湿式除尘器有自激式除尘器、卧式漩涡水膜除尘器、泡沫塔。（2）用各种方式向气流中喷入水雾，是尘粒与液滴、液膜发生接触。属于这类的湿式除尘器有文丘里除尘器、喷淋塔。3.1 自激式除尘器自激式除尘器内先要贮存一定量的水，它利用气流与与液面的高速接触，激起大量水滴，是尘粒从气流中分离，水浴除尘器、冲激式除尘器都是这一类。 （1）水浴除尘器 含尘气体以8.012.0m/s的速度从喷头高速喷出，冲入液体中，激起大量泡沫和水滴。粗大的尘粒直接在水池内沉降，细小的尘粒在上部空间和水滴碰撞后，由于凝聚、增重而捕集。水浴除尘器的效率一般围80%95%。 （2）冲激式除尘器含尘气体进入除尘器吼转弯向下，冲击在液面上，部分粗大的尘粒直接沉降在泥浆斗内。随后含尘气体高度通过S形通道，激起大量水滴，是颗粒物与水滴充分接触。自激式除尘器内先要贮存一定量的水，它利用气流与与液面的高速接触，激起大量水滴，是尘粒从气流中分离，水浴除尘器、冲激式除尘器都是这一类。 （1）水浴除尘器1-挡泥板 2-进气管 3-盖板 4-排气管 5-喷头 6-溢水管图2 水浴除尘器的结构 含尘气体以8.012.0m/s的速度从喷头高速喷出，冲入液体中，激起大量泡沫和水滴。粗大的尘粒直接在水池内沉降，细小的尘粒在上部空间和水滴碰撞后，由于凝聚、增重而捕集。水浴除尘器的效率一般围80%95%。 （2）冲激式除尘器含尘气体进入除尘器吼转弯向下，冲击在液面上，部分粗大的尘粒直接沉降在泥浆斗内。随后含尘气体高度通过S形通道，激起大量水滴，是颗粒物与水滴充分接触。3.2 卧式漩涡水膜除尘器它由横卧的外筒和内同组成，内外筒之间设有导流叶片。含尘气体有一端沿切线方向进入，沿导流片作旋转运动。在气流带动下在外壁形成一层水膜，同时还产生大量水滴。尘粒在离心作用下向外壁运动，到达壁面吼被水膜捕集。部分尘粒与液滴发生碰撞而被捕集。当除尘器供水比较稳定，风量在一定范围内变化时，卧式漩涡水膜除尘器有一定的自动调节作用，水位能自动保持平衡。图3 卧式漩涡水膜除尘器结构图它由横卧的外筒和内同组成，内外筒之间设有导流叶片。含尘气体有一端沿切线方向进入，沿导流片作旋转运动。在气流带动下在外壁形成一层水膜，同时还产生大量水滴。尘粒在离心作用下向外壁运动，到达壁面吼被水膜捕集。部分尘粒与液滴发生碰撞而被捕集。当除尘器供水比较稳定，风量在一定范围内变化时，卧式漩涡水膜除尘器有一定的自动调节作用，水位能自动保持平衡。3.3 文氏管除尘器（喷雾除尘器）典型的文氏管除尘器主要由三部分组成：引水装置（喷雾器）、文氏管体及脱水器，分别在其中实现雾化凝并和除尘。含尘气流经风管进入渐缩管，气流速度逐渐增加，静压降低。在喉管中，气流速度达到最高。由于高速气流的冲击，是喷嘴喷出的水滴进一步雾化。在喉管中七液充分混合，尘粒水滴不断碰撞凝并，成为更大的颗粒。在渐扩管总气流速度不断降低，静雅增高，最后含尘气流经风管进入脱水器，缺点是排出的烟气带水严重，阻力很高4。1-进风管 2-喷水装置 3-收缩管 4-喉管 5-扩散器 6连接风管 7-除雾器图4 文氏管除尘器结构典型的文氏管除尘器主要由三部分组成：引水装置（喷雾器）、文氏管体及脱水器，分别在其中实现雾化凝并和除尘。含尘气流经风管进入渐缩管，气流速度逐渐增加，静压降低。在喉管中，气流速度达到最高。由于高速气流的冲击，是喷嘴喷出的水滴进一步雾化。在喉管中七液充分混合，尘粒水滴不断碰撞凝并，成为更大的颗粒。在渐扩管总气流速度不断降低，静雅增高。最后含尘气流经风管进入脱水器。文氏管除尘器是一种高效除尘器，即使对于小于1纳米的颗粒物仍然有很高的除尘效率。它适用于高温、高湿和有爆炸危险的气体。缺点是排出的烟气带水严重，阻力很高4。4 湿式除尘器在井下的应用4.1 自激式除尘水浴式除尘器可以现场用砖或钢筋混凝土构建，它适合小型工厂，显然由于其体积庞大井下除尘难以实现，而且泥浆治理比较困难。冲击式除尘器在处理风量在20%范围内变化时，对除尘效率几乎没有影响。但是由于产生大量泥污需要人工排放，这在井下作业是十分困难的卧式漩涡水膜除尘器，当除尘器供水比较稳定，风量在一定范围内变化时，卧式漩涡水膜除尘器有一定的自动调节作用，水位能自动保持平衡，这是其优点。为防止除尘器腐蚀，常用厚度200250的花岗岩制作，这给井下搬运带来了重大困难。4.2 喷雾式除尘喷雾式除尘器是一种高效除尘器，即使对于小于1纳米的颗粒物仍然有很高的除尘效率。它适用于高温、高湿和有爆炸危险的气体。缺点是排出的烟气带水严重，阻力很高4。但是由于其体积小，方便快捷，这都不影响其在井下的中应用。随着掘进工艺水平和机械化配套成都的提升，高效大功率的掘进机被越来越多的运用，由于综掘机头切割岩石或者煤层时产生大量粉尘，并弥漫这个工作面，除尘是必要的，特别是斜井中5，喷雾除尘器具有很高的地位，另外在立井中喷雾式除尘器也应用广泛6，除尘效果显著。水浴式除尘器可以现场用砖或钢筋混凝土构建，它适合小型工厂，显然由于其体积庞大井下除尘难以实现，而且泥浆治理比较困难。冲击式除尘器在处理风量在20%范围内变化时，对除尘效率几乎没有影响。但是由于产生大量泥污需要人工排放，这在井下作业是十分困难的。卧式漩涡水膜除尘器，当除尘器供水比较稳定，风量在一定范围内变化时，卧式漩涡水膜除尘器有一定的自动调节作用，水位能自动保持平衡，这是其优点。为防止除尘器腐蚀，常用厚度200250的花岗岩制作，这给井下搬运带来了重大困难。喷雾式除尘器是一种高效除尘器，适用于高温、高湿和有爆炸危险的气体，即使对于小于1纳米的颗粒物仍然有很高的除尘效率，特别是在掘进巷道中除尘效果非常显著5，大幅度的降低了井下粉尘浓度。喷雾式除尘器在锡铁山铅锌矿中得应用6一文中就应用了喷雾式除尘器，该矿由于10多年的回采工作，已形成大面积采空区，而且，采空区上下、左右相互连接，部分采空区与地表塌透，形成“透风天窗”，又由于采切工程中的烟炮粉尘，使井下风流污染严重，应用喷雾除尘器后，除尘效率为56.6%，大大降低了粉尘的污染，是井下工人工作得到了安全保障。随着掘进工艺水平和机械化配套成都的提升，高效大功率的掘进机被越来越多的运用，综采放顶煤具有高产、高效、低耗、安全、劳动强度低和经济效益显著等突出优点，受到国内外普遍重视，但由于此方法开采强度大、空间狭小、尘源多、产尘量大，并弥漫这个工作面，当煤尘聚集到爆炸浓度范围内时是非常危险的，除尘是必要的，故选择喷雾式除尘是最简单易行的方法。例如王兰云先生的一文中就采用了喷雾式除尘器，此种方法将臣效率高达80%以上，粉尘治理取得了明显效果7。喷雾式除尘器配合附壁风筒也不错8，新式机械综合系统，除尘率达82.6%，不仅有效地境地了机械工作面粉尘浓度，提高了综掘工作面的综合防尘能力，而且极大地改善了作业场所的劳动卫生条件。还有一种除尘器，高压喷雾除尘器具有很高的地位9，除尘效率达到80%90%以上，并且设备较为简单。高压喷雾除尘器在国外应用较早，但是由于其机理复杂（惯性、重力、截留、静电等机理的综合作用），又需要需要很多的理论基础（流体力学、两相流体动力学、水射流技术、气溶胶力学、通风与除尘等），理论分析和研究复杂，在国内只是进十年才发展，对其的研究还处于初级阶段，这也是一种行之有效的降尘技术，有着广泛的发展空间。5 结论 综上所述，鉴于粉尘的危害及对井下工作人员的影响，井下除尘是必然的，.本文考虑从几种典型的湿式除尘器出发，结合井下的工作环境及经济角度，分析了各种湿式除尘器在矿井下除尘过程中的应用。其中，喷雾式除尘器在各种湿式除尘器中显然具有更大的优势，。它除了具有除尘效率高，体积小，便于组装、和拆卸，易于维护、维修等特点，而且在掘进巷道中除尘效果非常显著7，总之对改善井下除尘改善作业环境，保证工人作业安全，提高经济效益和社会效益显著起到了重要作用。参考文献：1 张楼生.煤矿井下粉尘危害的防治.中国矿业,1995.2 赵士兵.采用湿式除尘器降低岩巷综掘工作面粉尘浓度.建井技术,2010.3 刘杜育.湿式除尘器除尘机理的理论分析.中国矿业大学学报,1998.4 李军.湿式除尘器除在运行中存在的问题分析.电站系统工程,2006.5 周茂普.综掘工作面通风除尘系统研发与应用.煤炭科学技术,2009.6 李生成.喷雾式除尘器在锡铁山铅锌矿中得应用.黑龙江冶金,2010.7 王兰云.综放工作面喷雾除尘技术及其应用.工业自动化,2011.8 谷明彦.综掘巷道湿式除尘器配合附壁