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综合机械化掘进煤巷工作面除尘风机除尘效果分析

综合机械化掘进煤巷工作面除尘风机除尘效果分析

石 亮

(神华(集团)乌海能源有限责任公司 利民煤矿)

作者简介:石 亮,男,43岁,籍贯内蒙古四子王旗,毕业于阜新矿业学院(现辽宁工程技术大学),全日制教育本科学历,专业为采矿工程系矿井通风与安全专业,参加工作时间1994年7月,现在在神华乌海能源有限责任公司下属的内蒙古利煤焦有限责任公司任生产技术部部长兼通风副总工程师。

【摘要】主要介绍了湿式除尘风机在综合机械化掘进煤巷工作面试用过程中的除尘效果测试和分析,提出湿式除尘风机存在的不足和整改性建议。

【关键词】粉尘;湿式除尘风机;除尘率。

内蒙古利民煤焦有限责任公司煤矿Ⅱ0116回风上山布置在16#煤层中,为全煤掘进巷道。巷道断面为矩形,毛宽4m,毛高2.5m,毛断面面积为10m2,净宽3.8m,净高2.4m,净断面面积为9.12m2。设计长度为891m。工作面选用EBZ-160SH掘进机破煤、装煤,配合转载机、刮板输送机和胶带输送机运煤。巷道通风方式为局部通风机压入式通风,选用的局扇为两台FBDNo.6.0/11×2局扇,一台工作,一台备用,局扇吸风量为240~350m3/min,工作面风量为190~


220m3/min。16号煤层原煤为中灰富硫肥煤,水分含量为0.54%,煤尘爆炸指数为33.96,煤尘具有爆炸性。工作面采用了掘进机内外喷雾降尘、净化水幕降尘、转载喷雾降尘等综合降尘措施,降尘效果差。

2012年8月份内蒙古利民煤焦有限责任公司在矿井Ⅱ0116回风上山综掘工作面安装试用了矿用湿式除尘风机,并对其除尘效果进行了测试和分析。

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一、除尘风机的选用、安装和使用

1、KCS系列矿用湿式除尘风机工作原理

本次试验选用的KCS系列矿用湿式除尘风机为新型湿式除尘风机,直接利用叶轮高速旋转所产生的旋转气流强化含尘空气中粉尘与水雾的冲突,提高水雾与细微粉尘的结合,使其得到充分混合并形成含尘液滴,由旋转气流产生的离心力将含尘液滴抛到内筒壁上,经通孔进入积水盒后被排出,从而实现捕获粉尘净化空气的目的,改变了常规除尘风机采用过滤网除尘的传统方式。整个除尘系统装置主要由除尘风机、供水胶管、负压风筒等组成,技术核心是喷雾离心式除尘原理,进风接负压风筒,在除尘风机的进风侧安装1组水幕及2组叶轮,利用高速运转叶轮的离心力将含尘空气与水雾形成的含尘液滴排出的除尘形式,从而降低掘进机切割时产生的大量粉尘。

2、除尘风机的选型

根据为掘进工作面供风的压入式通风风筒末端风量来合理选择除尘风机型号,抽出式风筒的吸风量应大于压入式风筒出口风量。除尘风机的选用既能保证对工作面全部风量进行除尘处理,同时应保证


并维持风筒重叠段巷道内具有最低的稀释瓦斯风速,即

Qc -QY≥15×S

本巷道除尘风机选择应满足:

Qc≥ QY + 15×S=210+137m3/min=347m3/min

式中Qc—除尘风机进风风筒末端风量,

QY —压入式风机风筒末端风量,试验期间为210 m3/min S —巷道净断面,本巷道为9.12m2

因本次除尘风机试用期间选用了KCS-400D除尘风机进行了实验,其理论处理风量为400m3/min,供水压力0.8MP。

3、除尘风机的安装

根据Ⅱ0116回风上山掘进工作面的实际情况除尘风机安装在专门加工可移动的风机架上,风机架与转载机通过连接杆固定,距迎头最短距离为24m,可随着掘进机一起移动,除尘风机出风口和压入式风机风筒末端出风口保持大于10米的距离。除尘风机吸风侧风筒选用直径为600mm的可伸缩阻燃骨架风筒,转载机左侧固定有撑杆用作吊挂风筒,在掘进机机体处风筒平放在掘进机机体上,除尘风机吸风侧风筒入风口超前掘进机司机0.5~1.0米。在除尘风机出风口接有长度为1.5米的骨架风筒用来进行风机出风流导向。除尘风机电源直接取自掘进机电源,受掘进机电源开关直接控制,启动掘进机时除尘风机同时启动。除尘加湿器供水取于掘进机供水软管。

附:图1 除尘风机安装平面图

图2 除尘风机安装侧视图


附图1除尘风机安装平面图

侧短导风筒附图2除尘风机布置侧视图

除尘风机架

刮板机除尘风机出风

侧短导风筒

除尘风机除尘风机进风侧风筒转载机综掘机二、除尘效果测试

除尘风机安装好投入正常使用后进行了除尘效果测试,测点选在除尘风机外侧距离除尘风机安装位置约20米处。掘进机正常掘进时在同一测定地点分别测量不开启除尘风机时、正常开启除尘风机出风口水平排风时、正常开启除尘风机出风口垂直向上排风时三种状态下测点的粉尘浓度,每种状态下分别进行三次粉尘浓度的测量。除尘风机正常开启出风口水平排风时粉尘浓度测量布置见图3 ,除尘风机


正常开启出风口垂直向上排风时粉尘浓度测量布置见图4 。具体测量结果见表1( 粉尘测量表)。在测粉尘浓度期间同时对压入式风筒末端风量和除尘风机排风量进行了测定,测定结果:压入式风机风筒末端风量为215m3/min,除尘风机排风量为360 m3/min。

附图3粉尘测试现场风流

分布及测点布置图

侧短导风筒

1.新鲜风流2.乏 风


附图4粉尘测试现场风流

分布及测点布置图

侧短导风筒

1.新鲜风流

2.乏 风

表1 粉尘测量表

三天测定结果除尘风机对工作面风流除尘率的平均值:

除尘风机出风口水平时除尘率=(69.2%+75.0%+66.4%)/3=70.2% 除尘风机出风口向上时除尘率=(78.4%+85.2.0%+75.5%)/3=79.7% 三、除尘风机试用效果的分析总结

通过对KCS-400D型除尘风机在Ⅱ0116回风上山掘进工作面试用过程中进行的粉尘浓度测定和除尘效果现场观察,对除尘风机使用


效果和存在的缺陷总结如下:

1、除尘风机使用效果及分析

在本次试验中通过测试风机对工作面全部风量除尘率最低为66.4%,平均可达70%以上(风机出风口水平出风时平均除尘率为70.2%,风机出风口垂直向上出风时平均除尘率为79.7%)。

(1)除尘风机出风流方向不同时除尘效果也不同,出风流方向垂直向上较水平出风除尘率会增加约10%。分析其原因主要是携带湿润粉尘的风流冲击顶板,从而使出风流中湿润粉尘和巷道顶板撞击后粘结在顶板上增加了捕尘效果。

(2)除尘风机对粒径大的粉尘捕捉效果好,对微细粉尘捕捉效果差,分析其主要原因主要是由于除尘风机捕捉粉尘原理采用了冲击碰撞原理所致。

(3)使用除尘风机时,一方面粉尘通过除尘风机时受高速气流冲击和雾化的水滴结合较好,未被捕捉到的湿润粉尘在巷道中运行短距离后会很快沉降;另一方面由加湿喷雾喷出的水滴经过高速风流吹出后得到较好的雾化增加了和巷道中粉尘的结合率,干粉尘和巷道中细化较好的水雾结合运行短距离后也会很快沉降 。经现场观察不使用除尘风机时巷道中漂浮的粉尘大约需要10分钟以上时间才能全部沉降,而使用除尘风机时巷道中漂浮的粉尘大约需要4~5分钟的时间就能全部沉降。

(4)除尘风机产生的噪音较小,除尘风机产生的噪音较同功率的普通局扇小,对掘进机警铃声音的正常传递影响不大(因无噪音测


试仪器具体数据未测定)。

(5)除尘风机排出的污水能随刮板机排出不影响对巷道文明生产,除尘风机排出的污水直接流到下部运行的刮板机上,随着出煤携带处去,不会造成巷道积水。

2、除尘风机使用存在的缺点

(1)对设备移动管理带来困难

除尘风机安放在带轮的风机架上和掘进机转载机后部连接,在移动掘进机和转载机时风机也随着移动,给设备移动方向的控制带来不便,另外移动设备过程中风机架的轮子时常会碾压到刮板机上,因此需要增加人员进行观察和指挥,增加了人员投入。

(2)除尘风机产生一定的噪音给工作面信号的传递和员工间信息传递带来影响。

(3)造成巷道中水汽浓度大不但影响员工视线,同时使员工处在潮湿的作业环境中。

(4)由于除尘风机吸风风筒末端受掘进机结构限制,风筒末端超前掘进机司机距离较短,工作面粉尘仍然会随着工作面紊乱的风流扩散到掘进机司机操作空间,掘进机司机仍然处在粉尘浓度较大的风流中。

(5)除尘风机及风筒占用空间较大,且风筒安装在掘进机和转载机上,给工作面人员作业和标准化管理带来困难。需要合理设计风机,减小体积,并合理制定除尘风机安装方案,应对除尘风机进风系统进行合理设计和改造。


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四、除尘风机改进和安装建议

1、应根据掘进机结构设计专门的风流进口装置,根据工作面风流中粉尘分布特征把除尘风机风流进口装置成分散式合理布置在掘进机摇臂上,把各进风口通过进风连接管和主进风通道连接,以减少高浓度粉尘风流向掘进机操作位置的扩散。

2、根据工作面设备外形、设备安装特点合理设计除尘风机进风通道样式,以达到除尘系统和掘进机、转载机在安装上的协调性、美观性。把掘进机机身部位骨架风筒改为扁式箱体进风道,便于在掘进机上合理安装进而达到和掘进机外观的协调,同时减少风机进风风筒对掘进机司机视线的影响和人员在掘进机上进行其他作业的影响。另外在箱体式进风道中增设加湿和捕尘装置增加在风流进入除尘风机前流程中的除尘环节,进而增加除尘风机装置的捕尘效果。

3、在除尘风机风流出口设计安装专门的垂直扩散器,使出风流冲击顶板,从而使出风流中湿润粉尘和巷道顶板撞击后粘结在顶板上以增加捕尘效果。

4、在风机出口应增设捕捉水雾的装置,减少巷道中水雾,改善巷道作业环境。

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5、使用风机设计为单级,功率较大时直径较大,不利于现场安装和使用,应采用双级对旋设计以减小风机直径。

6、在使用除尘风机时压入式风筒出风口和工作面迎头距离在保证风流有效射陈范围内的情况下,适当加大压入式风筒出风口和工作面迎头距离会进一步增加除尘效果。


参考文献

[1]赵铁锤编 《矿井粉尘防治技术》 北京 煤炭工业出版 2007年

[2]赵以蕙编 《矿井通风与空气调节》 徐州 中国矿业大学出版社 1990年

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