0335-8509966
搜索
云立方采煤機干霧抑塵裝備噴霧除塵原理分析
來源:市場部
|
作者:smartfog
|
發布時間: 2016-01-09
|
524 次瀏覽
|
分享到:
云立方DryFog“干霧抑塵”技術的初創理論是基于加拿大滑鐵盧大學與美國科羅拉多礦業學院共同于《Coal Age Magazine》（煤炭時代雜志）發表的題為“解決可吸入塵埃的控制”一文中提到的：水霧顆粒與塵埃顆粒大小相近時吸附、過濾、凝結的機率最大”。
云立方DryFog“干霧抑塵”技術的初創理論是基于加拿大滑鐵盧大學與美國科羅拉多礦業學院共同于《Coal Age Magazine》（煤炭時代雜志）發表的題為“解決可吸入塵埃的控制”一文中提到的：水霧顆粒與塵埃顆粒大小相近時吸附、過濾、凝結的機率最大”。
一、概述
采煤機組的工作機構是螺旋截割滾筒，由它來完成綜采工藝的。裝有截齒的螺旋滾筒對著煤壁旋轉，截齒靠近煤壁并與煤壁接觸，煤壁受到截齒的擠壓而形成密實核，截齒深入煤壁，密實核進一步擴散并承受剪切力作用，當截齒離開煤壁時，密實核破碎而成粉末狀形成煤塵，截齒和滾筒也會在煤壁中研磨產生煤粉。此外，螺旋葉片與剝落下來的煤炭碰撞、摩擦，使煤炭被粉碎進一步產生粉塵。另外，工作面通風、滾筒旋轉以及被截割下落的煤形成的風流作用也會產生粉塵，這些粉塵處在工作面的主風流通道上，很容易呈懸浮狀態并隨著工作面風流向下風側擴散。因此，螺旋截割滾筒是采煤機生產作業時產生粉塵的最主要環節。
二、采煤機塵源分析
在滾筒式采煤機割煤過程中，主導粉塵飛揚的采煤機滾筒的部位就是滾筒與煤壁不接觸的部分，即，滾筒暴露在煤壁空間中的部分。粉塵圍繞采煤機滾筒飛揚范圍起始于滾筒離開煤壁位置，沿滾筒旋轉方向，終止于滾筒截割上煤壁的位置。粉塵圍繞采煤機滾筒飛揚范圍由于受上、下滾筒的位置、滾筒自身旋轉方向和綜采工作面風流影響，上滾筒與下滾筒有區別，順風流和逆風流也不盡相同。對于背旋滾筒式采煤機而言，粉塵飛揚范圍下滾筒比上滾筒大，順風流比逆風流大。采煤機塵源位置示意圖，如圖1所示。
當采煤機割煤時，滾筒與煤壁接觸部分幾乎沒有間隙，風道中的風流難以到達，產生的粉塵無法飛揚；滾筒離開煤壁的部分暴露于風道風流容易到達的煤壁空間，滾筒自身旋轉，使煤壁側風流場發生擾動，產生渦流區域，加之滾筒自身的拋擲效應使粉塵很容易飛揚到風流中，隨即順風流向下風側飄移。
三、采煤機外噴霧現狀分析
噴霧降塵是采煤機廣泛采用的一種方法。滾筒式采煤機的噴霧降塵裝置普遍存在著噴嘴易堵塞或砸壞及噴霧安裝位置不當等問題，降塵效果都不好，未曾達到規程的要求，有的相差甚遠。
目前，滾筒式采煤機外噴霧安裝位置一般有三個部位：采煤機背部、搖臂、截割電機固定框外側，如圖2所示。
（1）噴霧安裝在采煤機搖臂上：當采煤機空載時，外噴霧效果非常好，搖臂周圍的噴霧能夠完全覆蓋全滾筒。當采煤機正常割煤時，噴嘴容易被滾筒旋出的煤炭覆蓋，霧流無法射出，無法覆蓋塵源，起不到降塵作用。當采煤機行進至工作面機頭、機尾、挑頂刀或臥底時，噴嘴容易被損壞，使得供水壓力分布不均勻，損害的噴嘴霧化效果差且起卸壓作用，使完好的噴嘴壓力低不能霧化或堵塞，噴霧系統起不到應有作用。噴霧安裝在采煤機搖臂上的固定方式優點是噴霧霧流方向能夠隨滾筒起落而改變霧流方向，其缺點是噴嘴易損壞和易被煤炭覆蓋。
（2）噴霧安裝在采煤機背部：當采煤機搖臂與背部在同一個水平或高于背部時，噴霧能夠覆蓋滾筒的一部分，但滾筒的最遠端和搖臂以下的部分根本無法覆蓋，此時只能覆蓋圖1所示塵源A的一部分且需要有效射程遠的噴嘴。當采煤機搖臂低于背部時，噴霧幾乎罩不到滾筒的塵源，偶爾噴霧物流的外沿觸及塵源。當采煤機順風行進時，下滾筒粉塵順風飛揚與霧流碰撞捕集，上滾筒噴霧物流順風增加了與上滾筒粉塵碰撞的速度，降塵效果要好些。當采煤機逆風行進時，下滾筒粉塵順風飛揚，霧流幾乎無法捕集，上滾筒粉塵順風飛揚增加了與霧流碰撞幾率，結合圖1所示塵源位置和粉塵飛揚范圍，此時降塵效果遠不如順風行進。采煤機背部噴霧最大缺點是噴霧霧流方向不能隨搖臂起落改變霧流方向，且易被片幫煤掩埋，降塵效果難以保證。其最大優點是易采取防碰撞和防掩埋措施，保持噴霧的霧化作用。
?。?）噴霧安裝在截割電機固定框外側：這種固定方式避免了上述兩種安裝方式的缺點，但多數安裝在截割電機固定框外側的噴霧，存在三方面的缺點：一是安裝位置偏上（如圖2中Ⅰ的位置）與安裝背部情況類似，也就存在滾筒下半部無法覆蓋的缺點；二是安裝位置靠近搖臂（如圖2中Ⅱ的位置），受搖臂的阻擋影響較大?？刂茲L筒上部的噴嘴，霧流射出即大部分被搖臂阻擋不能覆蓋滾筒上部?？刂茲L筒遠端的噴嘴，霧流近似于平行搖臂射出，一部分霧流噴射到搖臂上，剩下的霧流部分代霧滴速度降為零，仍然不能到達煤壁塵且覆蓋滾筒遠端；三是安裝在截割電機固定框外側噴霧的噴頭均屬于同一型號，其覆蓋范圍的橫斷面近似圓形，然而采煤機粉塵飛揚范圍的橫斷面為不規則的橢圓形，有遠點和近點之分，噴頭有效射程控制遠點，近點粉塵控制效果差，相反，則遠點效果差。
四、結論
基于上述采煤機塵源、粉塵飛揚范圍和外噴霧存在缺陷的分析結果，采煤機外噴霧的改進需要從以下幾個方面考慮：
1、采煤機外噴霧的控制范圍要覆蓋粉塵飛揚范圍近點和遠點。即：在同樣的壓力下，可以采用有效射程不同的噴霧頭分別控制粉塵飛揚范圍遠點和近點。
2、外噴霧的安裝位置選擇須避開采煤機工作煤炭的掩埋區域；
3、外噴霧的安裝位置選擇須隨采煤機滾筒的移動而移動。
對于電牽引機組而言，外噴霧安裝位置如圖2中Ⅲ的位置較好，理論上可以滿足結論中第2和3點的要求。需要進一步做的工作有：1）需要在截割電機固定框外側焊接外噴霧固定裝置，其長度盡量向老塘側延伸，以不影響正常割機頭、機尾、臥底以及電纜拖動為準；2）采煤機外噴霧噴頭選擇不同射程的噴霧嘴。
一、概述
采煤機組的工作機構是螺旋截割滾筒，由它來完成綜采工藝的。裝有截齒的螺旋滾筒對著煤壁旋轉，截齒靠近煤壁并與煤壁接觸，煤壁受到截齒的擠壓而形成密實核，截齒深入煤壁，密實核進一步擴散并承受剪切力作用，當截齒離開煤壁時，密實核破碎而成粉末狀形成煤塵，截齒和滾筒也會在煤壁中研磨產生煤粉。此外，螺旋葉片與剝落下來的煤炭碰撞、摩擦，使煤炭被粉碎進一步產生粉塵。另外，工作面通風、滾筒旋轉以及被截割下落的煤形成的風流作用也會產生粉塵，這些粉塵處在工作面的主風流通道上，很容易呈懸浮狀態并隨著工作面風流向下風側擴散。因此，螺旋截割滾筒是采煤機生產作業時產生粉塵的最主要環節。
二、采煤機塵源分析
在滾筒式采煤機割煤過程中，主導粉塵飛揚的采煤機滾筒的部位就是滾筒與煤壁不接觸的部分，即，滾筒暴露在煤壁空間中的部分。粉塵圍繞采煤機滾筒飛揚范圍起始于滾筒離開煤壁位置，沿滾筒旋轉方向，終止于滾筒截割上煤壁的位置。粉塵圍繞采煤機滾筒飛揚范圍由于受上、下滾筒的位置、滾筒自身旋轉方向和綜采工作面風流影響，上滾筒與下滾筒有區別，順風流和逆風流也不盡相同。對于背旋滾筒式采煤機而言，粉塵飛揚范圍下滾筒比上滾筒大，順風流比逆風流大。采煤機塵源位置示意圖，如圖1所示。
當采煤機割煤時，滾筒與煤壁接觸部分幾乎沒有間隙，風道中的風流難以到達，產生的粉塵無法飛揚；滾筒離開煤壁的部分暴露于風道風流容易到達的煤壁空間，滾筒自身旋轉，使煤壁側風流場發生擾動，產生渦流區域，加之滾筒自身的拋擲效應使粉塵很容易飛揚到風流中，隨即順風流向下風側飄移。
噴霧降塵是采煤機廣泛采用的一種方法。滾筒式采煤機的噴霧降塵裝置普遍存在著噴嘴易堵塞或砸壞及噴霧安裝位置不當等問題，降塵效果都不好，未曾達到規程的要求，有的相差甚遠。
目前，滾筒式采煤機外噴霧安裝位置一般有三個部位：采煤機背部、搖臂、截割電機固定框外側，如圖2所示。
（2）噴霧安裝在采煤機背部：當采煤機搖臂與背部在同一個水平或高于背部時，噴霧能夠覆蓋滾筒的一部分，但滾筒的最遠端和搖臂以下的部分根本無法覆蓋，此時只能覆蓋圖1所示塵源A的一部分且需要有效射程遠的噴嘴。當采煤機搖臂低于背部時，噴霧幾乎罩不到滾筒的塵源，偶爾噴霧物流的外沿觸及塵源。當采煤機順風行進時，下滾筒粉塵順風飛揚與霧流碰撞捕集，上滾筒噴霧物流順風增加了與上滾筒粉塵碰撞的速度，降塵效果要好些。當采煤機逆風行進時，下滾筒粉塵順風飛揚，霧流幾乎無法捕集，上滾筒粉塵順風飛揚增加了與霧流碰撞幾率，結合圖1所示塵源位置和粉塵飛揚范圍，此時降塵效果遠不如順風行進。采煤機背部噴霧最大缺點是噴霧霧流方向不能隨搖臂起落改變霧流方向，且易被片幫煤掩埋，降塵效果難以保證。其最大優點是易采取防碰撞和防掩埋措施，保持噴霧的霧化作用。
?。?）噴霧安裝在截割電機固定框外側：這種固定方式避免了上述兩種安裝方式的缺點，但多數安裝在截割電機固定框外側的噴霧，存在三方面的缺點：一是安裝位置偏上（如圖2中Ⅰ的位置）與安裝背部情況類似，也就存在滾筒下半部無法覆蓋的缺點；二是安裝位置靠近搖臂（如圖2中Ⅱ的位置），受搖臂的阻擋影響較大?？刂茲L筒上部的噴嘴，霧流射出即大部分被搖臂阻擋不能覆蓋滾筒上部?？刂茲L筒遠端的噴嘴，霧流近似于平行搖臂射出，一部分霧流噴射到搖臂上，剩下的霧流部分代霧滴速度降為零，仍然不能到達煤壁塵且覆蓋滾筒遠端；三是安裝在截割電機固定框外側噴霧的噴頭均屬于同一型號，其覆蓋范圍的橫斷面近似圓形，然而采煤機粉塵飛揚范圍的橫斷面為不規則的橢圓形，有遠點和近點之分，噴頭有效射程控制遠點，近點粉塵控制效果差，相反，則遠點效果差。
四、結論
基于上述采煤機塵源、粉塵飛揚范圍和外噴霧存在缺陷的分析結果，采煤機外噴霧的改進需要從以下幾個方面考慮：
1、采煤機外噴霧的控制范圍要覆蓋粉塵飛揚范圍近點和遠點。即：在同樣的壓力下，可以采用有效射程不同的噴霧頭分別控制粉塵飛揚范圍遠點和近點。
2、外噴霧的安裝位置選擇須避開采煤機工作煤炭的掩埋區域；
3、外噴霧的安裝位置選擇須隨采煤機滾筒的移動而移動。
對于電牽引機組而言，外噴霧安裝位置如圖2中Ⅲ的位置較好，理論上可以滿足結論中第2和3點的要求。需要進一步做的工作有：1）需要在截割電機固定框外側焊接外噴霧固定裝置，其長度盡量向老塘側延伸，以不影響正常割機頭、機尾、臥底以及電纜拖動為準；2）采煤機外噴霧噴頭選擇不同射程的噴霧嘴。
