煤礦用袋式除塵器的研制與應(yīng)用

田宇靜

（山西晉煤集團(tuán)晉圣三溝鑫都煤業(yè)有限公司， 山西 沁水 048000）

1 問題的提出

我國的掘進(jìn)機(jī)研制技術(shù)有了長足的發(fā)展，逐步由煤巷、半煤巖巷掘進(jìn)技術(shù)向大斷面全巖巷快速掘進(jìn)技術(shù)發(fā)展。但我國煤礦井下粉塵治理形勢卻日趨嚴(yán)峻，部分煤礦掘進(jìn)面粉塵質(zhì)量濃度高達(dá)1 100 mg/m3以上，給工作人員的身體健康帶來了嚴(yán)重傷害，同時也存在著粉塵爆炸的安全隱患。當(dāng)前采用濕式除塵器進(jìn)行抽塵凈化作業(yè)是降低煤礦掘進(jìn)面粉塵濃度的技術(shù)措施，該抽塵凈化降塵技術(shù)措施在煤巷及半煤巖巷道中的除塵效果理想，但當(dāng)進(jìn)行全巖巷道掘進(jìn)特別是大斷面全巖巷道掘進(jìn)時，其粉塵處理能力存在問題，主要表現(xiàn)為：當(dāng)入口粉塵濃度增大時除塵效率下降，對粉塵處理能力不足；對5μm以下能進(jìn)入人體肺泡區(qū)的呼吸性粉塵處理效果不佳。

袋式除塵器是是一種高效干式除塵器，歐美等先進(jìn)采煤國家也主要采用袋式除塵器進(jìn)行掘進(jìn)工作面抽塵凈化。為解決巖巷掘進(jìn)工作面日益嚴(yán)重的粉塵污染問題，特別是呼吸性粉塵污染問題，晉圣三溝鑫都煤業(yè)有限公司與德國CFT公司合作研制了一款新型煤礦用袋式除塵器，并于2017年3月在晉圣三溝鑫都煤業(yè)得到成功應(yīng)用。

2 新型煤礦用袋式除塵器的分析

2.1 結(jié)構(gòu)與工作原理

煤礦用袋式除塵器主要由負(fù)壓風(fēng)筒、袋式除塵器、電控箱、除塵風(fēng)機(jī)等組成，為袋式除塵器后面的風(fēng)機(jī)提供動力，通過負(fù)壓風(fēng)筒將工作面的粉塵吸入袋式除塵器。當(dāng)含塵氣體進(jìn)入袋式除塵器后，因面積擴(kuò)大、流速降低，使得部分粗顆粒粉塵在重力影響下發(fā)生沉降；細(xì)顆粒粉塵在慣性碰撞、篩濾等綜合影響因素效應(yīng)下，在濾袋表面進(jìn)行沉積。然后打開脈沖閥，壓縮空氣通過脈沖閥經(jīng)噴吹管上的小孔，向文丘里噴嘴噴射出一股高速高壓的引射氣流，形成誘導(dǎo)氣流進(jìn)入濾袋，使濾袋內(nèi)出現(xiàn)瞬間正壓，急劇膨脹，使沉積在濾袋表面的粉塵脫落掉入下方刮板輸送機(jī)上，最后刮板輸送機(jī)將粉塵排出。

2.2 新型袋式除塵器的特點(diǎn)

1）采用空心體菱形壁濾袋結(jié)構(gòu)，這種菱形過濾器的有效過濾面積對比傳統(tǒng)袋式過濾器提高了2.5倍，設(shè)備零部件的布置合理，降低了其體積。

2）采用腹膜濾料進(jìn)行高效表面過濾，腹膜濾料過濾效率不受粒徑分布影響，能捕集極細(xì)粉塵滿足煤礦掘進(jìn)面呼吸性粉塵的處理要求。該腹膜濾料的憎水性使之可以適應(yīng)煤礦掘進(jìn)面濕度大的要求。

3）通過技術(shù)攻關(guān)，成功研制符合煤安要求的防靜電、阻燃型濾袋，并采用長扁形濾袋并側(cè)插的安裝方式，方便濾袋更換。傳統(tǒng)濾袋一般都為圓筒形，采用垂直安裝方式。

3 新型袋式除塵器的實(shí)踐應(yīng)用分析

該袋式除塵器已于2017年3月在晉圣三溝鑫都煤業(yè)12煤東翼二盤區(qū)輔運(yùn)上山掘進(jìn)工作面完成了井下工業(yè)性試驗(yàn)，該巷道由l臺EBH315型掘進(jìn)機(jī)完成掘進(jìn)。

3.1 設(shè)備巷道布置

在通風(fēng)形式上采用長壓短抽的混合通風(fēng)除塵方式，即對掘進(jìn)機(jī)工作面進(jìn)行長距離供風(fēng)，除塵器在掘進(jìn)工作面短距離抽風(fēng)進(jìn)行除塵?？貕m裝置安裝在距工作面25 m距離。由于袋式除塵器整體長度13.7 m，袋式除塵器被布置在巷道地面左側(cè)，當(dāng)掘進(jìn)一段距離后，用礦方的裝載機(jī)對袋式除塵器進(jìn)行移動。

3.2 使用情況分析

按照作業(yè)場所中空氣粉塵的測定方法，對掘進(jìn)巷道袋式除塵器應(yīng)用前后的粉塵濃度進(jìn)行了檢測。檢測結(jié)果如表1所示。

表1 袋式除塵器距工作面30 m時除塵效果對比

從表l可以看出：該設(shè)備可有效降低工作面的粉塵濃度，空氣質(zhì)量明顯改善。這是目前晉圣溝鑫都煤業(yè)掘進(jìn)工作面使用過的除塵效果最好的除塵設(shè)備。

由于袋式除塵器體積比較大，當(dāng)掘進(jìn)機(jī)向前一定距離后，需要專門的設(shè)備對袋式除塵器進(jìn)行拖動，并且需要重新嫁接風(fēng)筒，導(dǎo)致袋式除塵器在實(shí)際使用時，往往一個多月才移動一次，這時袋式除塵器距離工作面已達(dá)到120～150 m，由于阻力增大，吸風(fēng)風(fēng)量減小，會使得部分粉塵向巷道后方擴(kuò)散，巷道綜合除塵效率有所降低。表2為當(dāng)除塵器距工作面150 m時，使用袋式除塵器前后的巷道粉塵濃度對比。

3.3 新型袋式除塵器優(yōu)缺點(diǎn)

1）優(yōu)點(diǎn)：除塵效率更高（≥99.99%），而且不隨粉塵濃度的增加而降低；對5μm以下呼吸性粉塵捕集效率更高；降塵過程中實(shí)現(xiàn)對粉塵的回收操作，無二次污染產(chǎn)生。

2）缺點(diǎn)：體積較大，移動困難。對比濕式除塵設(shè)備，該袋式除塵器體積仍偏大很多，袋式除塵器移動困難，增加煤礦工人的勞動強(qiáng)度和工作量，影響煤礦工人使用積極性。設(shè)備的采購價格昂貴，為濕式除塵設(shè)備的5倍左右，會對煤礦企業(yè)造成一定的經(jīng)濟(jì)困難，影響其大規(guī)模的推廣使用。

表2 袋式除塵器距工作面150 m時除塵效果對比

4 結(jié)語

根據(jù)煤礦掘進(jìn)巷道的具體情況，對袋式除塵器在我國煤礦巷道配套移動方式進(jìn)行研究，提高袋式除塵器在我國煤礦的配套移動能力以及大幅降低袋式除塵器價格是下一步袋式除塵器在煤礦掘進(jìn)工作面推廣應(yīng)用的工作重點(diǎn)。

（編輯：趙婧）