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1、1,2,一、实施高效喷雾降尘系统的必要性,近年来，党和国家出台了一系列对井下粉尘治理的政策、法规和技术要求。其中煤矿作业场所职业危害防治规定（试行）将粉尘浓度超标按事故处理的强制性措施，以加强煤矿作业场所粉尘危害防治工作。呼吸性粉尘浓度超过接触浓度管理限值10倍以上20倍以下且未采取有效治理措施的，比照一般事故进行调查处理；呼吸性粉尘浓度超过接触浓度管理限值20倍以上且未采取有效治理措施的，比照较大事故进行调查处理。,1.国家对粉尘治理的相关法律法规,3,而粉尘浓度达到一定的值后，遇明火会爆炸。我国目前有几十万晚期尘吸肺病人在死亡线上挣扎，每年还有成千上万的人加入尘肺病的行列。目前我国煤炭开采
2、以井下开采为主，井下矿开采的煤炭产量占93%。由于井下采煤空间狭小，工作地点多变，通风效果差。因此井下采煤、掘进、转载、运输过程，产生大量粉尘，严重污染井下环境。 综采面，综掘面，尤为严重，有的高达几百mg/m3、几千mg/m3。,2.实施高效喷雾降尘系统的必要性,4,粉尘表面吸附一层空气薄膜，阻碍粉尘间或水滴与粉尘间的凝聚沉降。 粉尘的分散度增大，吸附在其表面的氧分子增多，加快了粉尘氧化分解过程。 细微岩尘由于表面积增大，岩尘中的游离二氧化硅很容易溶解于人体肺细胞中。 采掘工作面产生的新鲜粉尘较回风巷道中的粉尘易带电。,3. 粉尘的特征,5,当粉尘浓度达到一定值，遇有明火会爆炸，瓦斯爆炸也会
3、引发煤尘爆炸，煤尘爆炸。产生三项后果： 爆炸区达900以上高温。 强大的冲击波能把设备推翻，矿车压扁。 产生大量CO气体，处于下风流工人会窒息而死。,4.粉尘超标产生的后果,6,在国外，煤矿生产作业时产生的煤尘，主要采取以下技术控制措施，降低煤尘污染的程度。,5.国内外煤尘控制技术介绍：,7,陕西斯达煤矿安全装备有限公司始建于1995年，是一家集科、工、贸为一体的国家级高新技术企业。公司专业从事矿山安全装备及矿山自动化、信息化系统软件的开发、生产，销售网络遍及全国，产品外销几十个国家及地区。经过十多年的努力，已经发展成为以煤矿安全为主题的“企业集团”。,二、公司简介,1.公司简介,8,2.技术
4、保障条件： 我公司该项目的科技带头人黄俊（教授）是国内最早研究并提出高压水降尘的专家西安科技大学教授，早在20年前就发表了高效降尘的学术论文和“水射流除尘技术”专著（西安交通大学出版社出版）“一种新型的高效降尘方法”西安矿业学院学报1992年4期；“高效喷雾降尘实验研究”煤炭科学技术1992年6期，以及在国际学术会议上发表的论文“DustRmoving with Rotating-spary and Leading-Jest High pressure water”Proceedings of WJT1992 TaiWan。公司有一支多年从事井下降尘研究的专业科技队伍，有丰富实践经验。本公司各
5、种工况降尘产品进行了突破性的创新，其技术达到国内领先水平。,9,三、降尘机理的理论研究与探讨,根据国内研究水雾降尘的专家和他们发表的论文、专著，公司粉尘项目组经过认真研究和探讨，认为这些成果是可以应用的，也是正确的。这就是水雾必须达到以下五项要求，才能达到高效降尘。（见下页）,10,第一、水雾粒度直径d为30150微米。小于30微米极易气化。计算公式： d0=,第二、单位面积上雾粒数量达到600700粒。喷雾区域内，每立方厘米空气中含水量 22.5g。,-,降尘机理的理论研究与探讨,第三、水雾的喷射速度30m/s以上。以提高水雾与粉尘的碰撞几率。单位时间内水雾与粉尘碰撞次数的计算公式：,11,
6、第五、水雾的电荷数随着压力的提高，水 雾中的正负电荷密度总数加大（如图二）,借助这些理论研究成果和提供的水射流参数，结合各种工作面的实际情况设计制作出高效喷雾降尘装置。,（图一）,（图二）,第四、喷雾射流中的含水量。压力从0.5MPa提高到最佳压力数值时，水雾中的含水量增大12倍（如图一）,12,四、降尘效率80%以上，处于国内领先水平,煤矿井下的粉尘治理，简单、有效又廉价的手段是水喷雾，也叫洒水。我国绝大部分煤矿长期都采用这种方式。然而这种方式除尘效率太低（都在50%以下）。水又太大，有时候形成水患。我公司生产的降尘设备可以使降尘效率提高到80%以上，达到国内领先水平并能覆盖煤矿井下所有产尘
7、点。如综采面（包括综放面）、综掘面、巷道、胶带输送机转载点、煤仓装载卸载点等。,13,（一）掘进工作面高效喷雾降尘装置,（二）采煤工作面高效喷雾降尘装置,（三）巷道高效喷雾降尘装置,五、产品介绍,（四）转载点智能高效喷雾降尘装置,（五）全智能尘源跟踪自动喷雾降尘装置,（六）新型抑尘剂配比添加装置,14,（一）掘进工作面高效喷雾降尘装置,15,1.1.与现有降尘方案比较,传统方案1：将高压水泵、水箱、防爆电机、开关等装置放置在一个平板车上，在掘进机和转载机后面，跟掘进机并行。通过高压水泵获得高压水。,高压水泵放在掘进机后板车上示意图,1.1.1、目前综掘工作面降尘系统,16,：,传统方案2：将高
8、压水泵、水箱、防爆电机、开关等放在掘进机机身上。通过高压水泵获得高压水。,高压水泵放在掘进机上示意图,17,目前降尘装置生产厂家，运用方案一，方案二较为普遍，我公司结合煤矿井下的实际情况，广泛征求煤矿工队及煤矿技术人员的建设性意见，凭借我公司的科研优势经过创新设计，使降尘效率大幅提升，并采用国外最先进的高效增压泵和液压装置，设计了两种掘进机降尘方案。新方案的特点： 1、电机直驱增压泵组：不使用传统大容积水箱和复杂的加水控制系统，具有可靠的保护装置。 2、液压水泵组：液压泵因液压油在泵内循环工作，在缺水情况下不影响泵的正常工作，由于液压水泵有冷却功能，故本装置在运行过程中油温不会上升。,1.1.
9、2. 综掘工作面高效喷雾降尘解决方案,18,创新方案1:使用原装进口增压水泵，设计一台体积小，重量轻的水泵泵组，安装在掘进机机身或者皮带支架上，通过增压水泵的特定转换，获得高压水。,高效增压泵组示意图,19,创新方案2:使用掘进机上的液压油（约10KW），驱动液压水泵，获得高压水。,取掘进机高压油示意图,20,结论：综合比较，创新方案一、二最为合适，对于掘进机有功率储备的，可以采用创新方案二即直接借用掘进机的液压油提供高压油。,1.1.3.降尘方案比较表,21,工作原理：装置的启停使用真空电磁启动器远控端由司机控制，井下静压水通过小体积缓冲水箱进入加压泵组，水箱带有精过滤系统和保护装置，确保泵
10、组可靠工作。,1.2.1. 增压泵组总成（创新方案一）,1.2.高效增压泵组介绍,缓冲水箱,原装进口增压泵,专用防爆电机,压力；流量控制阀组,防爆启动器,22,工作原理：液压站提供液压油，通过液压水泵转化为高压水，数秒后，输出高压水。,底座,防护罩,1.2.2.液压水泵总成（创新方案二）,2级精密水质过滤器,水减压阀,原装进口液压水泵,液压油路控制阀组,23,1.2.3.主要技术指标（创新方案一） 工作电压（660V） 额定功率15KW 输入水压1MPa （经水减压阀减压） 输出喷雾水压（1015）MPa 输出喷雾水流量（3050）L/min 每个喷雾器喷雾角:60 有效射程:（24）m 雾化
11、粒度:（30150）m 雾粒速度:（2535）m/s 喷雾架数量:2套 每套喷雾架上喷雾器数量数量:5个 外形尺寸:1100 x650 x450mm 重量:160Kg,24,1.2.4.主要技术指标（创新方案二） 输入油压（812）MPa 输入油量（5070）L/min（掘进机提供） 输入水压1MPa （经水减压阀减压） 输出喷雾水压（1015）MPa 输出喷雾水流量（3050）L/min 每个喷雾器喷雾角:60 有效射程:（24）m 雾化粒度:（30150）m 雾粒速度:（2535）m/s 喷雾架数量:2套 每套喷雾架上喷雾器数量数量:5个 外形尺寸:750 x580 x350mm 重量:4
12、0Kg,25,1.3.综掘高效喷雾降尘系统典型部件设计,选定方案很重要，但其中几项典型部件都安装且对喷雾效果有直接的作用和影响。 1.3.1.喷嘴的设计：本文国内外煤尘控制技术中提出，国外对喷雾降尘中重点提出这一技术，关键是喷嘴要能形成良好的降尘效果和雾流，显然喷嘴是高效喷雾降尘功率的中的一个重要因素。喷嘴的种类也有多种：一般喷嘴，一次雾化喷嘴，二次雾化喷嘴。 1.3.2.喷雾架的设计：掘进机主要产尘点是当截割头工作时，在截割头的周围。而截割头是三维立体，所以水雾的喷射也不应该是平面的，而也应成立体喷射，三维笼罩截割头，必须设计这么一个三维立体模块。 1.3.3.水压力和水流量任意调节，从而调
13、节水雾密度，司机可根据水雾和降尘状况的调节，达到既要降尘效率高又要视线好的目的，并且适应煤巷、半煤巷、或岩巷的水雾要求。煤巷水雾可以大些而半煤巷水雾适量小些。 1.3.4.降尘装置与掘进机截割头同步开停，实现自动喷雾降尘。 1.3.5.多级精过滤，使喷雾器不易堵塞，保证正常工作。,26,1.4.掘进高效喷雾降尘装置喷雾模块,喷雾模块:立体式喷雾架模块，水雾呈立体喷射，三坐标笼罩掘进机截割头。,掘进机模块一,掘进机模块二,1.4.1.喷雾模块,27,掘进机喷雾模块组件,上喷架组件,下模块组件,后喷模,28,喷雾器结构十分重要，我公司自行 研发的新型专利技术“引射式二次雾化喷雾器”，降尘效率85%
14、以上，降尘效果国内领先。喷雾效果见右图：,1.4.2.引射式二次雾化喷雾器,29,1.4.3.引射式二次雾化喷雾器喷雾效果掠影,30,1.4.4.引射式二次雾化喷雾器专利证书,31,掘进机高效喷雾图,1.4.5.高效喷雾降尘图,32,（二）采煤工作面高效喷雾降尘装置,33,2.1.综采工作面高效喷雾降尘装置工作原理,当采煤机截割部电动机启动开始截煤，启动高压泵的防爆开关与之联动，同时启动高压水泵输出压力水经管路到安装在采煤机上的雾化喷嘴，高密度水雾笼罩截煤滚筒，达到抑制粉尘的目的。,安装示意图：,34,2.2.综采工作面高效喷雾降尘装置,返回,35,2.3.综采工作面高效喷雾降尘装置,返回,采
15、煤机喷雾模块效果图,采煤机喷雾模块,36,（三）巷道高效喷雾降尘装置,37,3.1巷道高效喷雾降尘装置工作原理,由GCG1000型粉尘浓度传感器直接监测煤矿井下巷道内的粉尘浓度。粉尘浓度传感器的电流信号输入给控制器，控制器按设置的浓度（如设定为60mg/m3）进行判断，当巷道风流中粉尘浓度达到档位编号设定的上限时，由控制器给防爆开关发出动作指令，防爆开关闭合，高压泵启动，喷雾高压水降尘。当粉尘浓度低于同一档位编号的下限时，则自动关闭喷雾。在喷雾过程中，当有人通过喷雾区域时，光控传感器感应动作，信号输入控制器，控制器控制停止喷雾，行人通过后又恢复喷雾。另外，粉尘浓度传感器的频率信号可以输入给煤矿
16、安全监测系统分站，通过分站送到地面监控主机，实现对控制器的远程监测和控制。,38,3.2巷道高效喷雾降尘装置示意图,39,3.3巷道高效喷雾降尘装置泵组,小型高压水站,专利技术弧形巷道喷雾架,40,3.4井下巷道高压喷雾架专利证书,41,（四）转载点智能高效喷雾降尘装置,42,4.1.转载点智能高效喷雾降尘装置工作原理,由GCG1000型粉尘浓度传感器直接监测胶带输送机转载点的粉尘浓度。粉尘浓度传感器的电流信号输入给控制器，控制器按设置的浓度（如设定为60mg/m）进行判断，当转载点粉尘浓度达到档位编号设定的上限时，由控制器给防爆开关发出动作指令，防爆开关闭合，高压泵启动，喷雾高压水降尘。当粉尘浓度低于同一档位编号的下限时，则自动
