西曲礦采掘機噴霧降塵裝置的優化改進

李永東

（山西西山煤電股份有限公司西曲礦，山西 古交 030200）

煤礦機械化程度的提高增加了粉塵的產生量，嚴重影響礦井的安全生產和職工的健康安全，必須加強粉塵治理，在采掘機上安裝降塵裝置來最大限度地降低粉塵的含量。本文主要是對西曲礦采掘機的噴霧降塵裝置進行了相應的改進設計，提高其降塵效果。

1 傳統的噴霧降塵裝置改進的原因

在西曲礦采掘機上安裝的噴霧降塵裝置，實踐應用過程當中發現其降塵效果不佳，無法達到預期設計的要求：（1）噴霧降塵效果達不到降塵及溶解有毒有害氣體的要求；（2）噴霧噴射距離近，形成的水幕范圍小，降塵效果差，而且不能根據需要進行調節；（3）傳統噴霧噴頭堵塞現象嚴重，清洗和維護工作過于麻煩；（4）噴霧壓力低，霧化形成的小水珠獲得的動能小，不能有效捕塵；（5）霧化效果差，工人為了避免淋濕衣服需要頻繁地開啟閥門，使粉塵治理工作存在漏洞，達不到應有的效果。所以需要對傳統的噴霧降塵裝置進行改進設計，從而提高降塵效率。

2 噴霧降塵裝置的改進方案

2.1 噴霧降塵裝置改進原理及方案分析

根據噴霧降塵裝置的應用實際，適應不同巷道的斷面情況要求，設計的氣水噴霧器由3個噴嘴組合而成，噴霧方向可以根據實際需要進行調節。噴嘴內部采用特殊的氣水混合霧化結構，通過調節氣水比，使每個噴嘴的霧粒粒度分布可以根據塵源點的粉塵粒度分布情況進行調節，從而達到最佳降塵效果。

本噴霧系統霧化噴嘴包括噴嘴體、噴嘴芯體和壓蓋。噴嘴芯體是圓形，與噴嘴體內孔是間隙配合。壓蓋中心設有進水孔與進風孔，噴嘴體前端面設有噴嘴噴口，噴嘴口呈月牙形狀，如圖1所示。

高壓水流（不小于0.3MPa）通過進水管進入Φ10mm的噴嘴芯體內，高壓風流（不小于0.3MPa）通過進風管進入Φ10mm的噴霧主體管內，高壓風流與高壓水流混合，水在高壓下進行霧化，生成的霧體粒度大約為100～150μm，并具備極大的能量，在高壓下形成高速霧氣從噴頭噴出。改進后其主要技術參數為：適用水壓≥0.3MPa；適用氣壓≥0.3MPa；單噴嘴通水量6L/min；接口尺寸Φ10mm；外形尺寸180×130mm；質量3.2kg。

圖1 單個氣水噴霧示意圖

2.2 割運水電聯動閉鎖噴灑技術的改造應用

一般采掘機噴霧降塵裝置的技術多采用人工手動開停或機械閉鎖，容易造成人為操作誤差，因此需要對其進行割運水電聯動閉鎖噴灑技術的改進應用。依靠采掘機開始運轉前給控制系統傳輸出微震動傳感器感應信號，該感應信號送入主控機后控制電磁閥工作，使高壓遠程噴霧頭對準采掘機頭下不斷噴射水霧。如果無水霧噴出，通水傳感器將發揮作用將信號傳送給主控機，控制啟停的按鈕使采掘機無法運轉，從而實現了噴霧控制采掘機的運轉，實現割運水電聯動閉鎖噴灑的自動控制。

水電聯噴閉鎖自動控制設備主要由KHCI型微振動觸控自動噴霧設備和部分特種傳感器組合而成，并且設置了后級脫離開關和與電磁閥并接的球閥供水系統，如圖2所示。

圖2 采煤機水電聯噴閉鎖設備外形及引腳示意圖

當采掘機開始運轉前給控制系統中的微振動傳感器感應信號，該信號送入主控機后控制電磁閥工作，使高壓遠程噴霧頭對準采掘機頭不斷噴射水霧。如果在1min內噴霧頭上無水霧噴出，通水傳感器將發揮作用將信號傳送給主控機，控制采掘機啟停按鈕使采掘機自動無法運轉。具體安裝按下列如圖3程序。

圖3 采掘機水電聯噴閉鎖接線示意圖

從圖3中可以看到：（1）將全套控制設備水平掛或放在采掘機便利的空位上；（2）將設備上已接好線路的微震動傳感器吸附在采掘機震動較強烈的機殼上并定好引線；（3）將設備殼上的雙向位置的后級脫離開關置于閉鎖聯動位置；（4）將球閥開關置于關閉位置，確保電磁閥自動噴霧；（5）用高壓管將電磁閥的出水口與高壓遠程噴霧噴頭連接起來；（6）將通水傳感器裝到高壓遠程強霧噴頭上，該傳感器一定要電纜嘴朝正上方：（7）將停機開關線接到采掘機電源控制系統中。串聯在停機開關線路上；（8）將控制設備中的127V電源線接到采掘機電源系統中的127V電源上，如圖4所示。

圖4 采掘機水電聯噴閉鎖設備安裝示意圖

主控設備的保護箱一定要放置在垂直地面的位置以保證后級脫離開關生效，通水傳感器安裝一定要垂直地面。當電磁閥不能正常工作時，可打開球閥確保噴霧；當設備故障無法使采掘機正常工作時，可將后級脫離開關置于反方向（閉鎖關系脫離），確保采掘工作的正常運行。

3 實踐應用效果分析

改進后的噴霧降塵裝置在西山煤電集團西曲礦的采掘機上進行了安裝試運行。從2017年3月至2017年9月已有半年時間，試運行期間噴霧降塵裝置工作狀態穩定，具有降塵及溶解有毒有害氣體的效果，在現場使用時對生產無任何負影響。從節水、節約人工等方面進行考慮計算，每年可節約大量的費用，能產生較好的經濟效益。通過降低工礦現場的粉塵濃度，保障了職工身心健康，產生了很好的社會效益。

（1）霧化效果好，當氣、水壓力調節在一定比例時霧粒半徑100～150μm，霧體可以實現整體漂移。

（2）使用水量少，單個噴嘴的用水為6L/min，是普通噴嘴的30%，可以有效節省水源，降低用水成本。

（3）使用壓力低，氣、水壓力在0.3 MPa時，就能達到噴霧效果。

（4）噴嘴沒有發生堵塞現象。該噴嘴采用氣、水外混合方式，通水口徑比普通噴嘴的口徑大，同時，噴嘴中的水不會流入通氣管路中。

（5）本裝置體積小，重量輕，安裝方便，水霧大小及噴霧角度可根據現場需要自由調節。

（6）實現了采掘運水電聯動閉鎖噴灑的自動控制，杜絕了截削過程中人為造成的不可靠行為，使割運噴霧實現聯動。

4 結論

改進后的噴霧降塵裝置具有較好的降塵及溶解有毒有害氣體的效果，特別適應于高產高效礦井防治粉塵的需要，在現場使用時對生產無負影響。割運水電聯動閉鎖噴灑技術的應用，減少了截削過程中人為造成的不可靠行為，使割運噴霧實現聯動，減少了煤塵堆積，凈化了工作環境中的風流，提高勞動效率，降低采掘工作面職工職業病的發生幾率。