采煤机机载高压喷雾降尘技术及应用

采煤机机载高压喷雾降尘技术及应用

李溪枝

李溪枝（山西煤炭运销集团公司）

摘要：本文对采煤机机载高压喷雾降尘系统、喷嘴在采煤机上的安装位置、喷雾参数及降尘效果等进行了系统的叙述，并结合实例加以说明。

关键词：采煤机高压喷雾降尘技术应用

0引言

采煤机割煤时的尘源是煤矿井下产尘最大和最难控制的尘源之一。高压喷雾是控制采煤机粉尘污染的有效技术，因此，根据现有高压喷雾存在的问题，结合三元煤矿实际而研制了一套采煤机高压喷雾高效降尘技术。

1高压荷电喷雾降尘技术

高压喷雾不同于普通中低压喷雾主要在于喷雾压力和喷嘴结构。高压喷雾的喷雾压力一般要求大于7.2MPa。普通中低压喷嘴孔径较大(孔径≧lmm)，高压喷嘴孔径则比较小(孔径≦1mm），高压喷头还有单孔和多孔组合喷头之分，普通中低压喷嘴一般多为单孔。此外，高压喷雾单位体积内的雾粒数量也远远大于中低压喷雾。

高压喷雾降尘过程，可看作是一个液态雾粒与固态粉尘的凝结过程。高压喷雾降尘在很大程度上表现为惰性凝结、静电凝结和涡流凝结。惰性凝结的实质是水雾碰撞上粉尘并捕捉它们，雾粒的粒径越接近粉尘的粒径，其效果就越好。一定粒径的雾粒，其捕捉最小粉尘的粒径是一定的。

煤矿粉尘在产生过程中，由于摩擦破碎致使其带上不同极性和不同电量的电荷。煤矿粉尘本身带一定的油性，加之水的表面张力的作用，微细粉尘雾粒很难捕捉，静电凝结就是利用特制高压喷头，产生大量带电荷的高浓度雾粒，利用电荷之间的库仑力来有效捕捉微细粉尘。

在使用静电凝结时，两个带电区（雾粒和粉尘）的相互作用是由电荷的符号、大小及雾粒和粉尘以及它们之间的距离所决定。带不同电荷的粉尘粒比不带电荷的粉尘容易凝结。雾粒和粉尘的电荷越多，这种凝结法的效果和高压喷雾降尘的效果就越显著，由于煤岩在被破碎时、许多粉尘带有正电荷和负电荷，因此也要求高压喷雾的雾粒带有不同的电荷，才能使粉尘与雾粒较好的凝结，取得好的降尘效果。

惰性凝结、静电凝结和涡流凝结的强度及喷雾降尘效果取决于一系列的因素。这些因素是:喷雾雾粒的运动速度及粒度，粉尘颗粒的密度，粉尘和雾粒的电荷的大小，雾流（雾粒)的涡流强度等，除此之外，降尘效果在很大程度上还取决于喷雾雾流的形式和参数，而以上因素又是由喷雾压力和喷嘴的结构等因素决定的。

2采煤机机载高压荷电外喷雾隆尘系统

采煤机机载高压荷电喷雾降尘系统主要由采煤机机载增压泵、高效强力引射和高效雾化喷头、既具有风流控制作用又能高效降尘的采煤机外喷雾降尘系统等组成，

2.1采煤机机载增压泵采煤机实施高压喷雾降尘技术的关键是高压水源的供给和喷雾系统，我们将增压泵安装在采煤机上，低压水到采煤机后通过泵增至高压，供给采煤机实施高压喷雾降尘，是一种较为理想的供水方式。

机载增压泵的动力是采用采煤机左电机闲置的一端输出轴驱动泵体工作，泵采用三柱塞曲轴柱塞泵，被安装在采煤机中间的箱体内。其主要参数为：公称流量80L/min；公称压力12.5MPa；配备功率22kw。

2.2高压喷头高压喷头根据其用途不同设计了两种。一种为射程远、雾流覆盖面大的强力引射多孔喷头，主要用于对采煤机含尘风流的控制；另一种是射程相对较近、高效雾化、高荷电率的单孔喷头，主要用于对采煤机装煤、破碎产尘的控制。

2.3采煤机高压外喷雾系统工作原理首先，在采煤机前滚筒位置安设了雾粒细、单位体积雾粒浓度大的单孔喷头，将采煤机前滚筒割煤、装煤和破碎时产生的粉尘覆盖住，使粉尘不至于太多的扩散于风流中；另外，利用射程远、引射力强的高压多孔喷头，将采煤机上风流来的新鲜风流在采煤机前滚筒处分成两部分，一部分是将前滚筒扩散于风流的尘雾引射到煤壁侧；另一部分不含粉尘的新鲜风流，则通过采煤机司机和人行道，实现了新鲜风流与含尘风流的分离。在采煤机机身上也安设了多孔引射喷头，使顺风流引至煤壁侧的尘雾继续沿煤壁侧流动，而不扩散于人行道。在后滚筒同样安设了两种作用的喷头。这样由于单孔喷头能将85％左右的粉尘捕捉沉降，加之多孔喷头引射过程中的捕捉，能使95％一99％的粉尘得到沉降，剩下的没有被捕捉的粉尘则被引射至煤壁，而不对司机和人行道处造成污染。因此该系统的降尘效果是比较理想的。

3采煤机机载高压荷电降尘技术在煤矿井下的应用效果

本项降尘技术在三元煤矿的32015综放工作面进行了应用。在采煤机用机载高压喷雾降尘系统之前，采取的是常规的中低压内外喷雾，一般喷雾压力在2.0一3.5MPa左右。由于机载高压喷雾系统只是针对采煤机割煤、装煤、破碎等产尘源的，因此测尘主要针对在未采取任何措施下，采煤机割煤时的原始产尘强度，采取常规内外喷雾措施及机载高压喷雾降尘系统后的粉尘浓度，然后比较其降尘率。

3.1测点布置其测点布置和测尘方法按照原煤炭部颁布实施的《煤矿井下各作业场所粉尘测试规范》和《粉尘浓度与分散度测定方法》执行。综放工作面采煤机降尘系统的粉尘浓度测点布置在采煤机司机及下风流10-15m人行道处。并对顺风、逆风割煤，喷雾前后等各种情况进行总粉尘和呼吸性粉尘浓度的测定。测尘仪器用既能测全尘又能测呼吸性粉尘的AFQ一20A矿用大流量粉尘采样器进行测定。

3.2测试结果32015综放工作面使用了高压荷电喷雾降尘系统后，采煤机司机处的总粉尘浓度降至19.97mg/m3（逆风流割煤）和19.575mg/m3顺风流割煤），降尘率为98.9％和95.9%；呼吸性粉尘浓度被降至5.86mg/m3（逆风流割煤）和5.13mg/m3（顺风流割煤），降尘率为92.9％和93.2％。采煤机下风流10-15m人行道处的总粉尘被控制在27.6mg/m3（逆风流割煤）和25.8mg/m3（顺风流割煤），降尘率分别为98.3％和97.9%；呼吸性粉尘也下降至7.65mg/m3（逆风流割煤）和5.86mg/m3（顺风流割煤），降尘率分别为93.7％和97.4%，取得了非常好的降尘效果。