水氣噴霧降塵裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)踐

陽(yáng)光明

（山西煤炭進(jìn)出口集團(tuán)蒲縣萬(wàn)家莊煤業(yè)有限公司，山西 蒲縣 041000）

1 工程概況

山西煤炭進(jìn)出口集團(tuán)蒲縣萬(wàn)家莊煤業(yè)公司產(chǎn)塵工序主要有打眼、爆破、綜掘、支護(hù)、施工水溝、運(yùn)輸?shù)?。該礦各區(qū)域和不同時(shí)間粉塵的產(chǎn)生量及比例情況，如表1 和表2 所示。

表1 萬(wàn)家莊煤業(yè)公司粉塵的產(chǎn)生量情況表

表2 萬(wàn)家莊煤業(yè)公司粉塵的產(chǎn)生量比例情況表

從表1、表2 可知，在萬(wàn)家莊煤業(yè)公司，機(jī)械化程度越高的區(qū)域內(nèi)，粉塵的產(chǎn)生量越大，所占比重也越大。因此在該礦大力推行機(jī)械化自動(dòng)化高產(chǎn)高效開(kāi)采的背景下，對(duì)于煤礦粉塵的防治工作已刻不容緩。

2 傳統(tǒng)噴霧降塵裝置的缺點(diǎn)分析

傳統(tǒng)的噴霧降塵裝置主要缺點(diǎn)包括以下幾方面：

（1）傳統(tǒng)噴霧降塵裝置是通過(guò)水壓提供動(dòng)力從而實(shí)現(xiàn)噴霧作業(yè)的，應(yīng)用過(guò)程中常發(fā)現(xiàn)供力不足、噴霧距離短、覆蓋面積小、效果不好等缺陷，同時(shí)常出現(xiàn)水不出霧的情況。

（2）在該礦酸性環(huán)境狀態(tài)下，該傳統(tǒng)噴霧降塵裝置的噴頭發(fā)生了銹蝕堵塞現(xiàn)象，造成噴霧效果不佳，影響噴霧降塵效果。

（3）在該礦井下惡劣壞境當(dāng)中，傳統(tǒng)的噴霧降塵裝置沒(méi)有制作相應(yīng)的保護(hù)裝置，設(shè)備很難得到有效保護(hù)，不斷地維修和更新增加了材料的配件消耗，使降塵成本大大提高。

3 新型水氣噴霧降塵裝置的研發(fā)

3.1 研發(fā)思路

噴霧降塵裝置主要是利用高壓使得水滴產(chǎn)生霧化現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)降塵目的。當(dāng)前對(duì)水滴實(shí)現(xiàn)霧化的方式一般有兩種：（1）當(dāng)水滴自身形成高壓水射流，控制壓力到設(shè)定值，水射流在噴嘴處射出時(shí)形成霧化；（2）利用井下高壓風(fēng)和靜壓水相結(jié)合，當(dāng)控制高壓風(fēng)到設(shè)定值，就能在噴嘴處射出時(shí)形成霧化。該礦應(yīng)用的傳統(tǒng)噴霧降塵裝置采用的是第一種霧化方法。通過(guò)分析可知，在該霧化方式下，高壓水的壓力必須控制在8～11 MPa。該壓力給高壓水泵和水封的可靠性提出了難度，適用性不佳。因此在新型水氣噴霧降塵裝置設(shè)計(jì)時(shí)，決定采用高壓風(fēng)和靜壓水相結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)霧化，完成降塵的目的。

3.2 新型水氣噴霧裝置的設(shè)計(jì)

新型水氣噴霧裝置結(jié)構(gòu)如圖1 所示，主要包括水管、壓力風(fēng)管、固定架、噴嘴等部件。

圖1 新型水氣噴霧裝置結(jié)構(gòu)示意圖

從圖1 可知，該水氣噴霧裝置將水管和壓力風(fēng)管通過(guò)接頭分別接在同一噴霧桿上，一個(gè)實(shí)現(xiàn)供水功能，一個(gè)實(shí)現(xiàn)供風(fēng)功能，利用水管和壓力風(fēng)管上的閥門(mén)對(duì)供風(fēng)壓力和供風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)。裝置使用前，必須提前調(diào)節(jié)好水壓、風(fēng)壓。裝置使用時(shí)，依次開(kāi)啟供風(fēng)閥門(mén)供風(fēng)、供水閥門(mén)供水，在噴霧桿內(nèi)利用高壓風(fēng)將水轉(zhuǎn)變成霧噴灑到巷道中，利用水管上的控制閥門(mén)控制供水量的大小，從而根據(jù)需要隨意改變噴霧的霧化程度，既可以降塵又不浪費(fèi)水資源。關(guān)閉時(shí)，先關(guān)閉供水閥門(mén)停止供水，再關(guān)閉供風(fēng)閥門(mén)停止供風(fēng)，利用風(fēng)壓將噴霧裝置管路中的水全部轉(zhuǎn)化成水霧噴灑出去，杜絕了噴霧中的留存水導(dǎo)致噴霧裝置銹蝕、賭塞噴嘴影響噴霧霧化效果。

4 實(shí)踐應(yīng)用及效果分析

新型水氣噴霧降塵裝置研制完成后，在該礦綜采工作面進(jìn)行了設(shè)備的安裝及實(shí)踐應(yīng)用，并采用CC-20 型粉塵采樣器對(duì)20102 工作面回風(fēng)巷集中降塵區(qū)的粉塵濃度進(jìn)行了采樣檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表3所示。

從表3 中檢測(cè)結(jié)果可知，在開(kāi)啟新型水氣噴霧降塵裝置前，僅僅依靠采煤機(jī)及液壓支架自身的降塵系統(tǒng)，在采煤機(jī)組機(jī)尾后方1 m 檢測(cè)到粉塵濃度為239 mg/m3。采用傳統(tǒng)噴霧裝置、新型水氣噴霧裝置后，在噴霧水幕后方5 m、15 m 區(qū)域內(nèi)檢測(cè)的粉塵濃度分別為110 mg/m3、68 mg/m3、29 mg/m3、14 mg/m3，粉塵降低率分別為58%、70%、89%、95%。以上數(shù)據(jù)充分說(shuō)明開(kāi)啟新型水氣噴霧降塵裝置后，降塵效果理想，降塵率高，裝置的研制達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

表3 20102 工作面回風(fēng)巷集中降塵區(qū)總粉塵濃度測(cè)定表

該新型水氣噴霧降塵裝置在實(shí)踐應(yīng)用中，表現(xiàn)出高效、低能耗、噴霧距離遠(yuǎn)、降塵范圍大、水霧滯留時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。在應(yīng)用當(dāng)中，可以采用調(diào)節(jié)風(fēng)水調(diào)節(jié)閥門(mén)來(lái)增加水的霧化效果。該裝置有效地消除了傳統(tǒng)噴霧裝置存在的出水不出霧的現(xiàn)象，提高了噴霧裝置降塵效率，從而提高噴霧凈化礦井空氣的效果。

5 結(jié)論

針對(duì)萬(wàn)家莊煤業(yè)公司傳統(tǒng)噴霧降塵裝置存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了新型水氣噴霧降塵裝置，并進(jìn)行了實(shí)踐應(yīng)用。結(jié)果表明，該新型水氣噴霧降塵裝置的使用，降低了游離在礦井空氣中的粉塵濃度，提高了礦井粉塵治理率，為煤礦職工創(chuàng)造了良好的工作環(huán)境，為企業(yè)創(chuàng)造了較好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。