礦井帶式輸送機(jī)自動(dòng)除塵系統(tǒng)研究

陰少輝

（汾西礦業(yè)南關(guān)煤業(yè)，山西 靈石 031300）

引言

帶式輸送機(jī)運(yùn)輸過程中產(chǎn)生的粉塵不僅影響煤礦井下作業(yè)人員身體健康還給作業(yè)安全帶來一定威脅。現(xiàn)階段礦井帶式輸送機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)普遍未采取專門的降塵除塵措施，僅在巷道內(nèi)布置水幕進(jìn)行噴霧降塵，輸送帶上煤塊、矸石在風(fēng)流、輸送帶運(yùn)動(dòng)等作用下會(huì)導(dǎo)致粉塵出現(xiàn)一定程度外溢，特別是在輸送機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾處粉塵產(chǎn)生量以及外溢量更為突出。為此，以山西某礦井下帶式輸送機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)除塵為工程背景，提出采用自動(dòng)除塵系統(tǒng)降低機(jī)頭、機(jī)尾處粉塵外溢量，從而達(dá)到改善井下環(huán)境的目的。

1 山西某礦工程概況

山西某礦現(xiàn)階段生產(chǎn)主要集中在南翼3 采區(qū)，開采5 號(hào)煤層，煤層厚度均值3.8 m，賦存穩(wěn)定，采用綜采開采方式。5 號(hào)煤層3509 綜采工作面開采的原煤經(jīng)采面刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)以及運(yùn)輸巷、采區(qū)、運(yùn)輸暗斜井以及主斜帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)載運(yùn)輸?shù)降孛孢M(jìn)行煤炭洗選。帶式輸送機(jī)運(yùn)輸采用搭接運(yùn)輸方式，運(yùn)輸長度共計(jì)9 780 m，總裝機(jī)功率2 650 kW。

受到開采的3 號(hào)煤層松軟、本身含水量低等因素影響，帶式輸送機(jī)運(yùn)輸巷道內(nèi)粉塵產(chǎn)生量較大。雖然采取增大噴霧量方式起到一定的降塵效果，但是帶式輸送機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾處仍會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵，并在通風(fēng)影響下大范圍外溢。經(jīng)過對其他礦井帶式輸送機(jī)防塵治理進(jìn)行調(diào)研，文中提出一種自動(dòng)噴霧系統(tǒng)與帶式輸送機(jī)同步開展工作，提高噴霧效果；并結(jié)合除塵風(fēng)機(jī)、布袋除塵器以及密封裝置構(gòu)成自動(dòng)除塵系統(tǒng)對機(jī)頭、機(jī)尾位置進(jìn)行粉塵治理[1-2]。

2 帶式輸送機(jī)粉塵產(chǎn)生原因

帶式輸送機(jī)機(jī)頭溜槽落煤期間，溜槽內(nèi)下落的煤流速度較快、煤流量大，同時(shí)在煤粒相互擠壓作用下，會(huì)產(chǎn)生一定的細(xì)微粉塵，在空氣流作用下粉塵會(huì)快速外溢；帶式輸送機(jī)采用搭接方式運(yùn)輸，在機(jī)頭位置原煤會(huì)以一定速度做拋物線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)受到重力、空氣阻力雙重作用，使得煤流中小顆粒粉塵懸浮到空氣中。一般情況下帶式輸送機(jī)布置清掃器，機(jī)頭位置在清掃器以及空氣阻力作用下會(huì)產(chǎn)生大量的煤塵。

3 自動(dòng)噴霧降塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)

帶式輸送機(jī)原有的噴霧系統(tǒng)多采用人工控制，存在噴霧不及時(shí)、噴嘴堵塞等問題。為此，本文提出采用自動(dòng)化噴霧系統(tǒng)，以提高噴霧效果并降低粉塵產(chǎn)生量。

采用的噴霧系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括有電動(dòng)機(jī)、自吸泵、電磁閥以及高壓霧化噴頭等構(gòu)成。為了簡化自動(dòng)噴霧系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提出通過輸送帶帶動(dòng)渦輪氣泵運(yùn)轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生高壓氣；高壓水來源于井下壓水系統(tǒng)，在自動(dòng)噴霧系統(tǒng)中增加布置小型防爆電機(jī)為電磁閥工作提供電源，當(dāng)輸送帶運(yùn)轉(zhuǎn)后小型發(fā)電機(jī)開始工作，此時(shí)電磁閥動(dòng)作為噴霧系統(tǒng)供水[3]。渦旋氣泵以及小型防爆發(fā)電機(jī)均隨著帶式輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)而啟動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)噴霧與帶式輸送機(jī)運(yùn)輸聯(lián)動(dòng)。具體工作流程見圖1 所示。

圖1 自動(dòng)噴霧降塵系統(tǒng)工作流程圖

為降低噴霧系統(tǒng)水質(zhì)差、容易堵塞噴嘴等問題，提在自動(dòng)噴霧系統(tǒng)選用廣角紊流霧化噴頭，具體噴頭結(jié)見下頁圖2 所示。采用的廣角紊流霧化噴頭用水量較傳統(tǒng)的高壓噴頭降低1/3～1/2，噴霧形成的霧滴粒徑平均50 μm，除塵效率高[4-5]。

圖2 廣角紊流霧化噴頭結(jié)構(gòu)圖

4 機(jī)頭自動(dòng)除塵系統(tǒng)的應(yīng)用

除塵系統(tǒng)負(fù)壓吸塵設(shè)備為袋式除塵器，該除塵器除塵效率高、能力強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)室除塵效率可達(dá)到99.999%、工業(yè)應(yīng)用時(shí)除塵效率也可達(dá)到99.99%。高濃度粉塵氣體經(jīng)過袋式除塵器處理后的粉塵排放質(zhì)量濃度一般在10 mg/m3以下，部分甚至可達(dá)到1.0 mg/m3以下。同時(shí)經(jīng)過多年的技術(shù)攻關(guān)，袋式除塵器穩(wěn)定性以及可靠性均得以顯著提升，在工礦企業(yè)中應(yīng)用較為廣泛[6]。

采用的除塵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括有吸塵罩、軸流風(fēng)機(jī)、吸塵管路、排風(fēng)道以及袋式除塵器等設(shè)備，具體工作原理為：將帶式輸送機(jī)機(jī)頭位置采用吸塵罩覆蓋，通過軸流風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的負(fù)壓將機(jī)頭位置高濃度粉塵氣體吸入到吸塵管道內(nèi)，后經(jīng)袋式除塵器對高粉塵氣體進(jìn)行處理并將處理后的氣體通過排風(fēng)道排出。具體帶式輸送機(jī)機(jī)頭位置安裝的除塵系統(tǒng)布置見圖3所示。

圖3 帶式輸送機(jī)機(jī)頭位置除塵系統(tǒng)布置示意圖

5 機(jī)頭自助除塵系統(tǒng)的應(yīng)用效果

文中提出采用自動(dòng)噴霧除塵系統(tǒng)進(jìn)行噴霧降塵，該系統(tǒng)可與帶式輸送機(jī)運(yùn)行聯(lián)動(dòng)，帶式輸送機(jī)運(yùn)行即可開始噴霧，同時(shí)采用的廣角紊流霧化噴頭霧化效果顯著；采用袋式除塵器、吸塵罩、軸流風(fēng)機(jī)等設(shè)備相結(jié)合組成除塵系統(tǒng)可降低機(jī)頭、機(jī)尾位置粉塵外溢量，并對高濃度粉塵氣體進(jìn)行有效處理。

經(jīng)現(xiàn)場工業(yè)應(yīng)用后，帶式輸送機(jī)沿線粉塵濃度得以有效降低，期間監(jiān)測發(fā)現(xiàn)機(jī)頭位置粉塵質(zhì)量濃度由152 mg/m3降至15 mg/m3；帶式輸送機(jī)運(yùn)輸沿線粉塵質(zhì)量濃度由78 mg/m3降至26 mg/m3。在自動(dòng)噴霧系統(tǒng)應(yīng)用過程中，需要定期對自動(dòng)噴霧系統(tǒng)進(jìn)行檢修、維護(hù)，確保系統(tǒng)各個(gè)部件均可平穩(wěn)工作，提高除塵效率。