綜掘機(jī)機(jī)載液動(dòng)除塵器的研究

韓瑞東

（潞安集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西省長(zhǎng)治市，046100）

綜掘機(jī)機(jī)載液動(dòng)除塵器的研究

韓瑞東

（潞安集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西省長(zhǎng)治市，046100）

介紹了液動(dòng)除塵器的工作原理、結(jié)構(gòu)特征以及主要技術(shù)參數(shù)，重點(diǎn)講述了吸風(fēng)口、吸風(fēng)流道和排污方式的設(shè)計(jì)方法以及該裝置同主機(jī)液控系統(tǒng)的連接方式。

綜掘機(jī) 機(jī)械結(jié)構(gòu) 液動(dòng)除塵器

1 液動(dòng)除塵器工作的原理與結(jié)構(gòu)特征

液動(dòng)除塵器系統(tǒng)采用近距離負(fù)壓控塵和濕式旋流除塵相結(jié)合的方式，將吸塵口跟蹤截割頭，利用大流量的抽吸作用在截割頭周圍產(chǎn)生一個(gè)負(fù)壓區(qū)域，將粉塵，特別是呼吸性粉塵較好地控制住并抽吸進(jìn)除塵系統(tǒng)，防止其進(jìn)一步擴(kuò)散，液動(dòng)除塵器原理圖見圖1。

圖1 液動(dòng)除塵器原理圖

由圖1可見，綜掘工作面的含塵氣流進(jìn)入集流罩后同逆向噴射的水霧碰撞、混合，部分粉塵先由水滴捕獲，然后混合氣體進(jìn)入旋流發(fā)生器，原來平順的氣流在其作用下變成高速旋轉(zhuǎn)的螺旋狀氣流，粉塵和水霧進(jìn)一步碰撞、混合，大量粉塵被水滴捕獲并形成粉塵的混合液。

設(shè)置在除塵系統(tǒng)中段的旋流器是由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)高效軸流風(fēng)機(jī)，其后的導(dǎo)向器裝有徑向?qū)Я魅~片，以轉(zhuǎn)化風(fēng)向?yàn)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。工作時(shí)，在抽出式風(fēng)機(jī)的作用下，將含塵風(fēng)流吸入負(fù)壓導(dǎo)風(fēng)筒，啟動(dòng)高效軸流風(fēng)機(jī)電機(jī)和水泵電機(jī)，除塵系統(tǒng)開始運(yùn)行。含塵空氣進(jìn)入旋流器與水霧流相遇，一部分礦塵被霧粒捕捉，當(dāng)含塵水滴和含有殘留礦塵的空氣通過導(dǎo)向裝置時(shí)，便產(chǎn)生高速的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使殘留礦塵與霧粒進(jìn)一步接觸與凝聚，并在離心力的作用下，使風(fēng)流與含塵水滴分離，把水滴拋向除塵脫水裝置的壁面，形成一層吸附或者夾帶粉塵粒子并沿出口方向不斷向前旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的水膜層，在風(fēng)流的作用下進(jìn)入到脫水器的尾部，泥水被分離出來進(jìn)入排污口。尚未被吸附的少量灰塵粒子也在離心力的作用下被拋向管壁并被水膜吸附，含有少量水分的潔凈空氣經(jīng)導(dǎo)向口排入刮板運(yùn)輸鏈，同截割下來的巖石或煤灰一起運(yùn)走，完成凈化風(fēng)流的全過程。

由于是直接機(jī)載，需要利用掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)直接驅(qū)動(dòng)，因此要求除塵器具有體積緊湊、安裝方便、耗水量少、噪聲低等特性。為此，我們同除塵器專業(yè)制造廠商合作，專門研制了機(jī)載液壓動(dòng)力直流濕式旋風(fēng)除塵器，該除塵器具有操作維護(hù)簡(jiǎn)單、粉塵凈化率高、耗水量少與占用面積小等特點(diǎn)。

2 液動(dòng)除塵器的結(jié)構(gòu)及主要技術(shù)參數(shù)

2.1 液動(dòng)除塵器的組成結(jié)構(gòu)

該除塵器配套的風(fēng)機(jī)葉輪是由具有抗靜電、耐火、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)的材料制作而成，在液壓馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)下可以增強(qiáng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行的安全性。除塵器主要由噴霧器、進(jìn)風(fēng)集流器、除塵脫水裝置、液壓控制系統(tǒng)、液動(dòng)風(fēng)機(jī)及消音器等部分組成，液壓除塵器結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

圖2 液壓除塵器結(jié)構(gòu)示意圖

除塵器安裝在掘進(jìn)機(jī)上，作為掘進(jìn)機(jī)的一部分，可以根據(jù)生產(chǎn)的需要和掘進(jìn)機(jī)一起移動(dòng)，掘進(jìn)機(jī)在工作過程中截割所產(chǎn)生的粉塵被除塵器吸風(fēng)口直接抽吸，掘進(jìn)機(jī)司機(jī)可自由控制除塵器的運(yùn)行狀態(tài)。

2.2 液動(dòng)除塵器的主要技術(shù)參數(shù)

為了適應(yīng)不同的作業(yè)需求，可以通過調(diào)節(jié)供給液壓馬達(dá)的油量，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)的無級(jí)調(diào)速，獲得不同的處理風(fēng)量，除塵器的主要技術(shù)參數(shù)見表1。

吸風(fēng)流道的有效高度為250mm，設(shè)計(jì)寬度為1400mm，采用厚度為5mm的造船鋼板焊接而成，為了增強(qiáng)其剛度，在縱向用4mm的鋼板增加3條增強(qiáng)隔離板，設(shè)計(jì)成3個(gè)吸風(fēng)口、吸風(fēng)流道。

表1 除塵器的主要技術(shù)參數(shù)

由于受到巷道高度限制，同時(shí)又為了保證既有良好的吸風(fēng)特性又不影響掘進(jìn)機(jī)操縱手的視線，將掘進(jìn)機(jī)原來截割部的防護(hù)板去除，將吸風(fēng)口和吸風(fēng)流道同原來截割部的防護(hù)板一體化制作，使吸風(fēng)口和吸風(fēng)流道緊貼著截割部安裝，其頂部的總高度不同時(shí)，將一個(gè)大吸流風(fēng)道分割成不等截面的4個(gè)小吸流風(fēng)道，以解決吸風(fēng)口的風(fēng)量分配。

吸風(fēng)口截割部呈“┏┓”形分布，從上部到二翼將截割頭包圍，吸風(fēng)口頭部距離炮頭頂點(diǎn)1435 mm，吸風(fēng)口裝10mm×10mm柵網(wǎng)，吸風(fēng)口呈喇叭口狀，并向下作38°傾斜，以保證炮頭上仰到最高點(diǎn)時(shí)，吸風(fēng)口平面相對(duì)于垂面仍有度的5°負(fù)傾斜，以及切割下來的較大的巖粒不會(huì)直接落入吸風(fēng)口（吸風(fēng)口最大截面積4000mm2）。

當(dāng)風(fēng)機(jī)達(dá)到最高轉(zhuǎn)速時(shí)，吸風(fēng)流道內(nèi)的理論最大風(fēng)速達(dá)到8.57m／s，吸風(fēng)口的理論風(fēng)速不低于7.5m／s，能有效地在截割頭周圍形成一個(gè)負(fù)壓區(qū)，確保截割頭切割時(shí)產(chǎn)生的粉塵能有效地被吸風(fēng)口捕獲，防止擴(kuò)散。

3 吸塵原理和排污方式的設(shè)計(jì)

由于礦塵具有懸浮性、吸濕性和荷電性，采用逆向噴霧和水平旋風(fēng)方式增強(qiáng)除塵效率。

當(dāng)高速含塵氣流進(jìn)入集流罩部時(shí)，罩內(nèi)噴霧器同氣流逆向噴霧，噴霧器噴射出的水霧與粉塵相混合后進(jìn)入風(fēng)機(jī)，通過風(fēng)機(jī)葉輪的攪動(dòng)作用，使含塵氣流與水霧得到充分的混合，增強(qiáng)了風(fēng)流中粉塵與水霧的相互作用；含塵氣流在風(fēng)機(jī)的驅(qū)排作用下，進(jìn)入除塵脫水裝置中的旋風(fēng)導(dǎo)流體并產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，粉塵經(jīng)與水霧粒子相互作用被捕獲，未被捕獲的粉塵粒子在離心力的作用下被拋向除塵脫水裝置壁面，與附著在除塵脫水裝置壁面上不斷向前運(yùn)動(dòng)的水膜相混合而被捕獲，使粉塵粒子從含塵氣流中得到分離；被拋向除塵脫水裝置壁面上的水霧形成一層沿出口方向不斷向前旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并夾帶或吸附粉塵粒子的水膜層，在除塵脫水裝置排風(fēng)口處從風(fēng)流中分離出來并由排污管排出，得到凈化的風(fēng)流由排風(fēng)口排出，從而達(dá)到凈化含塵風(fēng)流的目的。

為了減少灰塵在吸塵流道、特別是軟管里的積聚，除了掘進(jìn)機(jī)自身截割頭正常的內(nèi)外噴霧外，除塵系統(tǒng)在上述二部位不另設(shè)噴霧。在1號(hào)排污口和2號(hào)排污口處配置適當(dāng)長(zhǎng)度的排污軟管，除塵器產(chǎn)生的排污水由該排污軟管引向橋式轉(zhuǎn)載機(jī)或巷道刮板輸送機(jī)，達(dá)到排污的目的。

由于在軸向立桶部結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，在拐角處會(huì)形成湍流和死角，長(zhǎng)期工作后必將形成積塵，為此在立桶下部二側(cè)和橫交直管二端，均設(shè)置了積塵吹掃口，打開后用高壓水槍可實(shí)行定期清掃。

4 同主機(jī)液控系統(tǒng)的連接

液動(dòng)除塵器進(jìn)、出油與掘進(jìn)機(jī)水泵液壓系統(tǒng)的進(jìn)、出油連接（采用KJ16快速接頭連接）；液動(dòng)除塵器液壓驅(qū)動(dòng)馬達(dá)泄油管直接單獨(dú)接入油箱；除塵器除塵噴霧用水可來自掘進(jìn)機(jī)冷卻水，也可直接采用供給掘進(jìn)機(jī)的靜壓水。掘進(jìn)機(jī)操縱手可根據(jù)工況通過調(diào)節(jié)液壓流量以改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，以達(dá)到最佳的除塵效果。

5 結(jié)語

綜掘機(jī)機(jī)載液壓除塵器在礦井中的應(yīng)用大大降低了掘進(jìn)工作中的粉塵量，不僅使掘進(jìn)工作面的工作環(huán)境與之前相比有了很大的改善，有效地保障了職工的健康，而且粉塵量的降低還能預(yù)防煤塵和瓦斯爆炸事故的發(fā)生，值得在全國(guó)煤礦井下掘進(jìn)工作面中廣泛推廣。

［1］ 趙立門，趙安平.選煤廠煤塵防治技術(shù)［J］.中國(guó)煤炭，2004（2）

［2］ 羅茂蜀，張?jiān)O(shè)計(jì)，王晉育等.CYC型采煤機(jī)機(jī)載液動(dòng)高效除塵器的研究［J］.礦業(yè)安全與環(huán)保，1998（6）

［3］ 譚永海，致杰，述棟.綜掘機(jī)機(jī)載水力負(fù)壓除塵器［J］.煤礦機(jī)械，2005（7）

Research of hydraulic dust collector on roadheader

Han Ruidong
（Lu＇an Mining Group Corporation Ltd.，Changzhi，Shanxi 046100，China）

The working principle，the structure characteristics and the main technical parameters of hydraulic dust collector on the roadheader were briefly introduced.The key of this paper was the design of air suction port，suction channel and discharge mode，as well as the connection mode with the hydraulic control system.

roadheader，mechanical structure，hydraulic dust collector

TD714.4

A

韓瑞東（1976－），男，河北武安人，工程師，畢業(yè)于太原理工大學(xué)機(jī)械設(shè)備及自動(dòng)化專業(yè)，在讀工程碩士，現(xiàn)從事煤礦機(jī)電技術(shù)管理工作。

（責(zé)任編輯 王雅琴）