煤、巖體切割機抽出式水膜除塵系統(tǒng)

張曉光 劉雅俊

摘 要：在切割煤體、巖體進行巖體力學(xué)試驗過程中，會產(chǎn)生大量的煤塵、煙塵及蒸汽煙塵，原有的除塵罩除塵效果差，大量的煙塵干擾操作工視線，粉塵濃度高，污染室內(nèi)及周邊環(huán)境，嚴(yán)重影響操作人員健康。針對上述問題，通過測試塵源相關(guān)參數(shù)，設(shè)計、制做了抽出式水膜除塵系統(tǒng)，通過對除塵器的壓力損失測定；除塵風(fēng)量的測試；集塵、除塵效率的測定設(shè)備取得了較好的除塵效果。

關(guān)鍵詞：煤、巖體切割機；抽出式；水膜除塵

煤、巖體切割機是巖體力學(xué)實驗室制作試驗標(biāo)準(zhǔn)試件的基本設(shè)備。切割機工作時煤塵、巖塵及蒸汽煙塵四處飛揚，工作環(huán)境十分惡劣，雖有傳統(tǒng)遮塵罩，效果較差，無法清除粉塵。初步估算塵源附近粉塵濃度在200mg/m3左右，嚴(yán)重超出國家允許標(biāo)準(zhǔn)，不僅污染室內(nèi)環(huán)境還要危及周邊環(huán)境，長期工作威脅操作人員身體健康。目前國內(nèi)尚沒有高效除塵系統(tǒng)。因此制作除塵系統(tǒng)，能夠在煤、巖體切割過程中有效除塵，有利于試驗的開展和操作人員健康。

原有設(shè)備安裝的除塵罩效果不佳，不僅粉塵集聚于罩體內(nèi)，切割煤、巖體時產(chǎn)生的煙汽會阻礙操作者視線，無法正常觀察，影響試驗。基于此，對現(xiàn)有除塵罩進行改造，使用除塵效果更好的抽出式水膜除塵器。

1 原有除塵裝置的缺陷

1.1 原有除塵裝置結(jié)構(gòu)

原有除塵裝置為鋼結(jié)構(gòu)除塵罩，正面設(shè)置大尺寸對開門，門上有觀察窗口，窗口附有樹脂玻璃隔塵，并有橡膠密封條密封邊緣。切割機工作時，噴有水霧為切割片降溫，切割過程中產(chǎn)生的煤塵、巖塵及蒸汽煙塵部分被防塵罩阻擋，掛于防塵罩內(nèi)壁上，或者沿防塵罩縫隙四散到切割機外。

1.2 原有除塵裝置除塵效果

（1）除塵效果較差。防塵罩只有阻擋粉塵不四散到周邊環(huán)境的效果，且密封性不好的情況下或切割不同性質(zhì)的煤、巖體時，粉塵溢出情況比較明顯。

（2）切割巖石試件時，切割刀具需噴水降溫，刀具旋轉(zhuǎn)形成水霧，粉塵被水霧吸附，形成粉塵水霧，切割時視線受到干擾，原有防塵罩關(guān)閉箱體門后，留設(shè)的觀察窗口表面被粉塵水霧粘附，無法看清切割試件的具體過程。

2 抽出式水膜除塵系統(tǒng)

（1）水膜除塵器原理。

含塵氣流呈螺旋狀進入除塵器中，在離心力的作用下移動到外殼的粉塵顆粒被水膜除去，氣流每次沖擊水面，重度較大的顆粒被直接清洗，重度較輕的顆粒為氣流多次沖擊水面而產(chǎn)生的水霧、水花所吸捕、凝聚，加速向除塵器外殼移動，最終被水膜除去。

（2）除塵器箱體結(jié)構(gòu)。

水膜除塵器箱體內(nèi)安裝有螺旋導(dǎo)流片，其作用是當(dāng)含塵氣體沿切線方向進入箱體后，含塵氣流經(jīng)過螺旋圈下水面時，隨著氣流方向把水推向箱體內(nèi)壁上，使螺旋圈形成水膜。當(dāng)含塵氣流經(jīng)過多個螺旋圈后，除塵器箱體內(nèi)部形成連續(xù)的水膜。故而，箱體內(nèi)螺旋導(dǎo)流片是形成水膜的關(guān)鍵，能否形成完整且強度均勻的水膜，直接關(guān)系到除塵器的除塵效率和除塵結(jié)果。

經(jīng)過多次對比試驗，除塵箱體內(nèi)安裝可轉(zhuǎn)動螺旋型絲網(wǎng)若干圈，箱體內(nèi)注水，螺旋體轉(zhuǎn)動后，絲網(wǎng)形成水膜若干層，水膜的形成效果好，比較完整、均勻，使含塵氣流通過連續(xù)不斷生成的多層水膜，水膜不斷攔截大量塵粒，對清除細微粉塵顆粒效果明顯，螺旋體轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生離心力，圓形箱體內(nèi)壁也會附著水膜，旋轉(zhuǎn)的含塵氣流中較大顆粒粉塵在離心力作用下甩向箱體內(nèi)壁面，被壁面水膜撲集。所有含塵水膜流到箱底水中，沉淀凈化，凈化水可再循環(huán)使用。采用風(fēng)幕集塵風(fēng)機收塵或普通集塵罩收塵。

（3）水膜器噴水系統(tǒng)。

供水管直接供水會使箱體內(nèi)壁水膜分布不均，從而引起系統(tǒng)帶水問題。可利用萬向鴨嘴噴頭，即在箱體上部進水口位置設(shè)有扇形鴨嘴噴頭及萬向噴頭底座。扇形鴨嘴噴頭向除塵箱體吸塵口側(cè)呈30°傾角，噴嘴出水口低于除塵箱吸塵口，水會從扇形鴨嘴噴頭出水口流入除塵器內(nèi)壁，形成一圈均勻的水膜層，被氣流吹散后，能在箱體內(nèi)壁一周產(chǎn)生均勻的水膜，可以有效提高捕集出風(fēng)口處的粉塵，再經(jīng)螺旋體轉(zhuǎn)動，將箱體內(nèi)壁含塵液滴帶入箱底。

（4）原切割機除塵罩改進。

切割機先前使用的除塵罩不能滿足現(xiàn)有除塵系統(tǒng)的要求，除塵罩兩端會被連接風(fēng)筒，一端壓入，一端抽出，由此粉塵才會被收集到除塵箱體內(nèi)。原防塵罩密封效果差，罩體連接部位縫隙較寬，使除塵器壓力損失嚴(yán)重，除塵風(fēng)量較小，漏風(fēng)嚴(yán)重，導(dǎo)致除塵器集塵效果不明顯，降低了除塵效率。基于除塵罩對除塵效果的影響，將除塵罩體連接處用密封條密封，再使用聚氨酯密封膠填補。

3 除塵系統(tǒng)效果分析

利用以上技術(shù)，我們對煤、巖切割機的除塵器進行初步改造和基礎(chǔ)測試，在改造工程中，初步構(gòu)建除塵器箱體結(jié)構(gòu)，在除塵箱體內(nèi)安裝了簡易螺旋型絲網(wǎng)改造前后分別進行了切割實驗，對環(huán)境粉塵測試后效果對比，煤體和巖體兩種切割試樣，改造后降塵效果明顯變好。

4 結(jié)語

濕式除塵技術(shù)經(jīng)過很多年的發(fā)展，取得了不少成果，在很多領(lǐng)域已被廣泛采用，但針對特定設(shè)備，除塵器也存在適應(yīng)性問題。經(jīng)過對煤、巖切割機的低阻水膜除塵器的設(shè)計，分析和研究箱體的構(gòu)造和噴水系統(tǒng)，通過初步除塵風(fēng)量的測試、集塵、除塵效率的測定，除塵系統(tǒng)效果較好，為后期制作除塵器奠定堅實的基礎(chǔ)。

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基金項目：本文為寧夏高等學(xué)校科學(xué)技術(shù)研究項目（唯一資助項目）

作者簡介：張曉光（1981），男，回族，內(nèi)蒙人，碩士，講師，研究方向：礦山壓力。