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云立方采煤機(jī)干霧抑塵裝備噴霧除塵原理分析
來源:市場部
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作者:smartfog
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發(fā)布時(shí)間: 2016-01-09
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云立方DryFog“干霧抑塵”技術(shù)的初創(chuàng)理論是基于加拿大滑鐵盧大學(xué)與美國科羅拉多礦業(yè)學(xué)院共同于《Coal Age Magazine》（煤炭時(shí)代雜志）發(fā)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(shí)吸附、過濾、凝結(jié)的機(jī)率最大”。
云立方DryFog“干霧抑塵”技術(shù)的初創(chuàng)理論是基于加拿大滑鐵盧大學(xué)與美國科羅拉多礦業(yè)學(xué)院共同于《Coal Age Magazine》（煤炭時(shí)代雜志）發(fā)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(shí)吸附、過濾、凝結(jié)的機(jī)率最大”。
一、概述
采煤機(jī)組的工作機(jī)構(gòu)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(duì)著煤壁旋轉(zhuǎn)，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(shí)核，截齒深入煤壁，密實(shí)核進(jìn)一步擴(kuò)散并承受剪切力作用，當(dāng)截齒離開煤壁時(shí)，密實(shí)核破碎而成粉末狀形成煤塵，截齒和滾筒也會(huì)在煤壁中研磨產(chǎn)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(jìn)一步產(chǎn)生粉塵。另外，工作面通風(fēng)、滾筒旋轉(zhuǎn)以及被截割下落的煤形成的風(fēng)流作用也會(huì)產(chǎn)生粉塵，這些粉塵處在工作面的主風(fēng)流通道上，很容易呈懸浮狀態(tài)并隨著工作面風(fēng)流向下風(fēng)側(cè)擴(kuò)散。因此，螺旋截割滾筒是采煤機(jī)生產(chǎn)作業(yè)時(shí)產(chǎn)生粉塵的最主要環(huán)節(jié)。
二、采煤機(jī)塵源分析
在滾筒式采煤機(jī)割煤過程中，主導(dǎo)粉塵飛揚(yáng)的采煤機(jī)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(jī)滾筒飛揚(yáng)范圍起始于滾筒離開煤壁位置，沿滾筒旋轉(zhuǎn)方向，終止于滾筒截割上煤壁的位置。粉塵圍繞采煤機(jī)滾筒飛揚(yáng)范圍由于受上、下滾筒的位置、滾筒自身旋轉(zhuǎn)方向和綜采工作面風(fēng)流影響，上滾筒與下滾筒有區(qū)別，順風(fēng)流和逆風(fēng)流也不盡相同。對(duì)于背旋滾筒式采煤機(jī)而言，粉塵飛揚(yáng)范圍下滾筒比上滾筒大，順風(fēng)流比逆風(fēng)流大。采煤機(jī)塵源位置示意圖，如圖1所示。
當(dāng)采煤機(jī)割煤時(shí)，滾筒與煤壁接觸部分幾乎沒有間隙，風(fēng)道中的風(fēng)流難以到達(dá)，產(chǎn)生的粉塵無法飛揚(yáng)；滾筒離開煤壁的部分暴露于風(fēng)道風(fēng)流容易到達(dá)的煤壁空間，滾筒自身旋轉(zhuǎn)，使煤壁側(cè)風(fēng)流場發(fā)生擾動(dòng)，產(chǎn)生渦流區(qū)域，加之滾筒自身的拋擲效應(yīng)使粉塵很容易飛揚(yáng)到風(fēng)流中，隨即順風(fēng)流向下風(fēng)側(cè)飄移。
三、采煤機(jī)外噴霧現(xiàn)狀分析
噴霧降塵是采煤機(jī)廣泛采用的一種方法。滾筒式采煤機(jī)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(dāng)?shù)葐栴}，降塵效果都不好，未曾達(dá)到規(guī)程的要求，有的相差甚遠(yuǎn)。
目前，滾筒式采煤機(jī)外噴霧安裝位置一般有三個(gè)部位：采煤機(jī)背部、搖臂、截割電機(jī)固定框外側(cè)，如圖2所示。
?。?）噴霧安裝在采煤機(jī)搖臂上：當(dāng)采煤機(jī)空載時(shí)，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(dāng)采煤機(jī)正常割煤時(shí)，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(dāng)采煤機(jī)行進(jìn)至工作面機(jī)頭、機(jī)尾、挑頂?shù)痘蚺P底時(shí)，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(tǒng)起不到應(yīng)有作用。噴霧安裝在采煤機(jī)搖臂上的固定方式優(yōu)點(diǎn)是噴霧霧流方向能夠隨滾筒起落而改變霧流方向，其缺點(diǎn)是噴嘴易損壞和易被煤炭覆蓋。
（2）噴霧安裝在采煤機(jī)背部：當(dāng)采煤機(jī)搖臂與背部在同一個(gè)水平或高于背部時(shí)，噴霧能夠覆蓋滾筒的一部分，但滾筒的最遠(yuǎn)端和搖臂以下的部分根本無法覆蓋，此時(shí)只能覆蓋圖1所示塵源A的一部分且需要有效射程遠(yuǎn)的噴嘴。當(dāng)采煤機(jī)搖臂低于背部時(shí)，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(dāng)采煤機(jī)順風(fēng)行進(jìn)時(shí)，下滾筒粉塵順風(fēng)飛揚(yáng)與霧流碰撞捕集，上滾筒噴霧物流順風(fēng)增加了與上滾筒粉塵碰撞的速度，降塵效果要好些。當(dāng)采煤機(jī)逆風(fēng)行進(jìn)時(shí)，下滾筒粉塵順風(fēng)飛揚(yáng)，霧流幾乎無法捕集，上滾筒粉塵順風(fēng)飛揚(yáng)增加了與霧流碰撞幾率，結(jié)合圖1所示塵源位置和粉塵飛揚(yáng)范圍，此時(shí)降塵效果遠(yuǎn)不如順風(fēng)行進(jìn)。采煤機(jī)背部噴霧最大缺點(diǎn)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(yōu)點(diǎn)是易采取防碰撞和防掩埋措施，保持噴霧的霧化作用。
（3）噴霧安裝在截割電機(jī)固定框外側(cè)：這種固定方式避免了上述兩種安裝方式的缺點(diǎn)，但多數(shù)安裝在截割電機(jī)固定框外側(cè)的噴霧，存在三方面的缺點(diǎn)：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(diǎn)；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(yuǎn)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(dá)煤壁塵且覆蓋滾筒遠(yuǎn)端；三是安裝在截割電機(jī)固定框外側(cè)噴霧的噴頭均屬于同一型號(hào)，其覆蓋范圍的橫斷面近似圓形，然而采煤機(jī)粉塵飛揚(yáng)范圍的橫斷面為不規(guī)則的橢圓形，有遠(yuǎn)點(diǎn)和近點(diǎn)之分，噴頭有效射程控制遠(yuǎn)點(diǎn)，近點(diǎn)粉塵控制效果差，相反，則遠(yuǎn)點(diǎn)效果差。
四、結(jié)論
基于上述采煤機(jī)塵源、粉塵飛揚(yáng)范圍和外噴霧存在缺陷的分析結(jié)果，采煤機(jī)外噴霧的改進(jìn)需要從以下幾個(gè)方面考慮：
1、采煤機(jī)外噴霧的控制范圍要覆蓋粉塵飛揚(yáng)范圍近點(diǎn)和遠(yuǎn)點(diǎn)。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(yáng)范圍遠(yuǎn)點(diǎn)和近點(diǎn)。
2、外噴霧的安裝位置選擇須避開采煤機(jī)工作煤炭的掩埋區(qū)域；
3、外噴霧的安裝位置選擇須隨采煤機(jī)滾筒的移動(dòng)而移動(dòng)。
對(duì)于電牽引機(jī)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(jié)論中第2和3點(diǎn)的要求。需要進(jìn)一步做的工作有：1）需要在截割電機(jī)固定框外側(cè)焊接外噴霧固定裝置，其長度盡量向老塘側(cè)延伸，以不影響正常割機(jī)頭、機(jī)尾、臥底以及電纜拖動(dòng)為準(zhǔn)；2）采煤機(jī)外噴霧噴頭選擇不同射程的噴霧嘴。
一、概述
采煤機(jī)組的工作機(jī)構(gòu)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(duì)著煤壁旋轉(zhuǎn)，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(shí)核，截齒深入煤壁，密實(shí)核進(jìn)一步擴(kuò)散并承受剪切力作用，當(dāng)截齒離開煤壁時(shí)，密實(shí)核破碎而成粉末狀形成煤塵，截齒和滾筒也會(huì)在煤壁中研磨產(chǎn)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(jìn)一步產(chǎn)生粉塵。另外，工作面通風(fēng)、滾筒旋轉(zhuǎn)以及被截割下落的煤形成的風(fēng)流作用也會(huì)產(chǎn)生粉塵，這些粉塵處在工作面的主風(fēng)流通道上，很容易呈懸浮狀態(tài)并隨著工作面風(fēng)流向下風(fēng)側(cè)擴(kuò)散。因此，螺旋截割滾筒是采煤機(jī)生產(chǎn)作業(yè)時(shí)產(chǎn)生粉塵的最主要環(huán)節(jié)。
二、采煤機(jī)塵源分析
在滾筒式采煤機(jī)割煤過程中，主導(dǎo)粉塵飛揚(yáng)的采煤機(jī)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(jī)滾筒飛揚(yáng)范圍起始于滾筒離開煤壁位置，沿滾筒旋轉(zhuǎn)方向，終止于滾筒截割上煤壁的位置。粉塵圍繞采煤機(jī)滾筒飛揚(yáng)范圍由于受上、下滾筒的位置、滾筒自身旋轉(zhuǎn)方向和綜采工作面風(fēng)流影響，上滾筒與下滾筒有區(qū)別，順風(fēng)流和逆風(fēng)流也不盡相同。對(duì)于背旋滾筒式采煤機(jī)而言，粉塵飛揚(yáng)范圍下滾筒比上滾筒大，順風(fēng)流比逆風(fēng)流大。采煤機(jī)塵源位置示意圖，如圖1所示。
當(dāng)采煤機(jī)割煤時(shí)，滾筒與煤壁接觸部分幾乎沒有間隙，風(fēng)道中的風(fēng)流難以到達(dá)，產(chǎn)生的粉塵無法飛揚(yáng)；滾筒離開煤壁的部分暴露于風(fēng)道風(fēng)流容易到達(dá)的煤壁空間，滾筒自身旋轉(zhuǎn)，使煤壁側(cè)風(fēng)流場發(fā)生擾動(dòng)，產(chǎn)生渦流區(qū)域，加之滾筒自身的拋擲效應(yīng)使粉塵很容易飛揚(yáng)到風(fēng)流中，隨即順風(fēng)流向下風(fēng)側(cè)飄移。
噴霧降塵是采煤機(jī)廣泛采用的一種方法。滾筒式采煤機(jī)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(dāng)?shù)葐栴}，降塵效果都不好，未曾達(dá)到規(guī)程的要求，有的相差甚遠(yuǎn)。
目前，滾筒式采煤機(jī)外噴霧安裝位置一般有三個(gè)部位：采煤機(jī)背部、搖臂、截割電機(jī)固定框外側(cè)，如圖2所示。
（2）噴霧安裝在采煤機(jī)背部：當(dāng)采煤機(jī)搖臂與背部在同一個(gè)水平或高于背部時(shí)，噴霧能夠覆蓋滾筒的一部分，但滾筒的最遠(yuǎn)端和搖臂以下的部分根本無法覆蓋，此時(shí)只能覆蓋圖1所示塵源A的一部分且需要有效射程遠(yuǎn)的噴嘴。當(dāng)采煤機(jī)搖臂低于背部時(shí)，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(dāng)采煤機(jī)順風(fēng)行進(jìn)時(shí)，下滾筒粉塵順風(fēng)飛揚(yáng)與霧流碰撞捕集，上滾筒噴霧物流順風(fēng)增加了與上滾筒粉塵碰撞的速度，降塵效果要好些。當(dāng)采煤機(jī)逆風(fēng)行進(jìn)時(shí)，下滾筒粉塵順風(fēng)飛揚(yáng)，霧流幾乎無法捕集，上滾筒粉塵順風(fēng)飛揚(yáng)增加了與霧流碰撞幾率，結(jié)合圖1所示塵源位置和粉塵飛揚(yáng)范圍，此時(shí)降塵效果遠(yuǎn)不如順風(fēng)行進(jìn)。采煤機(jī)背部噴霧最大缺點(diǎn)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(yōu)點(diǎn)是易采取防碰撞和防掩埋措施，保持噴霧的霧化作用。
（3）噴霧安裝在截割電機(jī)固定框外側(cè)：這種固定方式避免了上述兩種安裝方式的缺點(diǎn)，但多數(shù)安裝在截割電機(jī)固定框外側(cè)的噴霧，存在三方面的缺點(diǎn)：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(diǎn)；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(yuǎn)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(dá)煤壁塵且覆蓋滾筒遠(yuǎn)端；三是安裝在截割電機(jī)固定框外側(cè)噴霧的噴頭均屬于同一型號(hào)，其覆蓋范圍的橫斷面近似圓形，然而采煤機(jī)粉塵飛揚(yáng)范圍的橫斷面為不規(guī)則的橢圓形，有遠(yuǎn)點(diǎn)和近點(diǎn)之分，噴頭有效射程控制遠(yuǎn)點(diǎn)，近點(diǎn)粉塵控制效果差，相反，則遠(yuǎn)點(diǎn)效果差。
四、結(jié)論
基于上述采煤機(jī)塵源、粉塵飛揚(yáng)范圍和外噴霧存在缺陷的分析結(jié)果，采煤機(jī)外噴霧的改進(jìn)需要從以下幾個(gè)方面考慮：
1、采煤機(jī)外噴霧的控制范圍要覆蓋粉塵飛揚(yáng)范圍近點(diǎn)和遠(yuǎn)點(diǎn)。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(yáng)范圍遠(yuǎn)點(diǎn)和近點(diǎn)。
2、外噴霧的安裝位置選擇須避開采煤機(jī)工作煤炭的掩埋區(qū)域；
3、外噴霧的安裝位置選擇須隨采煤機(jī)滾筒的移動(dòng)而移動(dòng)。
對(duì)于電牽引機(jī)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(jié)論中第2和3點(diǎn)的要求。需要進(jìn)一步做的工作有：1）需要在截割電機(jī)固定框外側(cè)焊接外噴霧固定裝置，其長度盡量向老塘側(cè)延伸，以不影響正常割機(jī)頭、機(jī)尾、臥底以及電纜拖動(dòng)為準(zhǔn)；2）采煤機(jī)外噴霧噴頭選擇不同射程的噴霧嘴。
