自动降尘

自动降尘（通用7篇）

自动降尘 篇1

1 引言

近年来,随着煤矿生产工程中机械化程度的提高,巷道内空气中的粉尘含量急剧上升,不仅危害井下工人的身体健康,更大的危害是当煤尘达到一定的浓度时可能发生爆炸,所以煤尘是煤矿安全生产的重大隐患之一。因此,采用有效的降尘措施,降低井下空气中的煤尘含量是煤矿开采过程中不可缺少的重要工作之一。为此,本文设计了一种自动降尘控制器。该装置可以根据预先设置的时间完成自动开、关降尘设备来达到降尘的目的。由于煤矿的情况以及降尘的场所不同,可根据矿井需要灵活的设置开关机时间,可以进行每天0-12个开、关机时段设置。控制器另设置有红外传感器,可实时监测现场有无行人经过,如果有人经过就会自动关闭降尘设备,从而实现智能控制。通过现场测试运行,该控制器达到了预期的功能。

2 控制器结构

系统采用单片机作为核心控制部件,另外有时钟电路、键盘接口电路、flash存储器、红外传感器、液晶驱动和显示电路以及光电隔离与继电器驱动电路等。其结构框图如图1所示。

在图1中,单片机是装置的控制核心;时钟电路给单片机提供实时时间数据;键盘接口电

路完成时间设置和控制运行等;闪速存储器用来存放设置的时间数据和工作状态等;红外传感器用来探测过往行人;液晶显示器完成显示;光电隔离与驱动电路完成单片机和外围电路隔离以及继电器驱动;继电器控制降尘装置,从而实现降尘的智能化控制。

3 控制器的硬件电路设计

根据要求所设计的硬件电路原理图如图2所示。

单片机采用AT89C52。片内带有8K字节Flash闪速程序存储器,256字节内部RAM,32个I/O口,3个16位定时/计数器,一个6向量两级中断结构,一个全双工串行通信口,片内振荡器及时钟电路。同时,空闲方式停止CPU的工作,但允许RAM、定时/计数器、串行通信口及中断系统继续工作[1]。

时钟芯片采用美国DALLAS公司的DS1302实时时钟/日历芯片。它具有年、月、日、时、分、秒等计时功能,并且具有闰年补偿功能等;和外部设备的数据交换只需3根线,即RST(复位)、I/O(数据线和SCLK(串行时钟),与外部连接简单;可以在非常低的功耗下保存数据和时钟信息,并具有掉电保护端为保持时钟运行和数据保存[1]。本装置只选用24小时格式,即按时、分、秒模式运行。

LCD液晶显示器为128*64点阵,采用图形显示和直接驱动方式,完成设置时间、实时时间和运行状态的显示等。

为方便用户修改基准时间和定时时间,设置了三个中断方式工作的按键,即移动、设置和确认键。按键输入干扰和抖动的预防是由软件完成的。用户可以通过3个按键完成基准时间校对和每天12个时段开、关机时间设置。设定的时间被存入闪速存储器24C256非易失性RAM中,供开机时进行读取,其优点是当运行中停电再次来电时,可以不用重新设定,给用户使用带来方便[2,3]。

输出采用光耦隔离和继电器控制。光耦用TLP521-1,利用它驱动三极管控制继电器动作,从而控制电动机带动水泵工作。继电器动作与否的总控制信号由89C52CPU的P2.3口线发出。当向P2.3发出低电平信号时,继电器动作,开始喷雾洒水。

红外传感器输出人体感应信号,用到的红外传感器有三根引线,分别是电源正极、负极和信号端。我们使用+5V电源对其供电。红外传感器装在矿下降尘装置的两侧5米,其可以监测的范围是5-10米,当人进入其监测范围内时,红外传感器信号端输出高电平使继电器断开,停止喷雾,保证行人的正常通过。

4 控制器的软件设计与调试

软件采用C51编程,模块化结构。软件模块主要包括:初始化及主程序、显示子程序、时间设置子程序、定时控制子程序和键盘中断子程序等。模块化设计便于修改、调试和移植。程序模块结构如图3所示。

在图3中,初始化模块完成对系统各端口、定时器和有关控制寄存器以及中断允许等进行初始化设置;主程序模块完成设置、显示、定时开关机;显示模块完成设置时间、实时时间和提示信息等的显示;定时控制模块是通过读取DS1302的实时时间并与预设的开、关机时间进行比较,从而实现定时开、关机;键盘中断模块完成接收用户的开关机设置时间以及自动判断时间设置正误等,并将所设置的时间存到缓存区及时间显示缓存区。红外探测模块检测巷道喷雾降尘范围内有无行人经过,有人通过,开关断开,均不喷水,无人通过,检测开关时间进行开关机。

下面以时间设置模块为例,说明子程序的编程,其流程图如图4所示。

在该子程序中,首先是读键盘,判断有无按键,有键按下,进入键入处理环节,在该环节根据按键(移动、设置和确认键)定义的不同完成开、关机时间的设置。设置时间“时”的可选范围为00-23,“分”的选择范围为00-59;当进入时间设置后,选择一对开、关机时间后则进入下一对开、关机时间设置或者退出。若设置参数非法(比如开机时间早于关机时间),警告提示重新设置。设定的时间被存入闪速存储器24C256非易失性RAM中,供开机时进行读取。

5 结束语

经过硬、软件的设计、制作与调试,本装置实现了用户的要求,现场运行效果良好。实验运行结果表明,本设计是合理的。同时,本装置也可以用到其它需要定时控制的场所。

摘要：介绍了一种以单片机为核心的自动喷雾控制器,其中定时采用可编程定时芯片DS1302,根据用户需要可以进行每天最多12个开、关机时段设置,通过LCD显示屏实现交互,输出采用继电器模式,便于驱动不同的降尘设备。软件采用模块化结构,便于编程和调试。另设置有红外传感器,可实时监测现场有无行人经过,如果有人经过就会自动关闭降尘设备,从而实现智能控制。通过现场应用,达到了预期的功能,取得了良好的效果。

关键词：降尘控制器,LCD显示,AT89C52,红外传感器

参考文献

[1]张齐,杜群贵.单片机应用系统设计技术棗基于C语言编程[M].北京:电子工业出版社,2004.8.

[2]张晓军,罗翔等.基于时钟芯片的定时控制装置[J].数控技术,2006(1):100-101,104.

[3]祁伟,杨亭.单片机C51程序设计教程与实验[M].北京:北京航空航天大学出版社,2006.1.

自动降尘 篇2

[关键词] 降尘 污染特征 分析 对策

在沙尘暴事件发生频繁、生态环境质量日益得到关注的今天,大气降尘的研究更为重要。而随着城市化和工业化的不断推进,大气污染越显突出。而尘类污染在城市大气污染中占有很大部分。降尘监测周期为一个月,数据代表性较好,能客观反映出本市尘类污染状况。

1 大气降尘的环境指示意义

大气降尘是指自然降落于地面的空气颗粒物,其粒径多在10μm以上。大气粉尘自然沉降量的监测是开展较早的大气污染物例行监测项目。通过收集降尘可进行物质的成分分析,判断颗粒粒子的来源,为确定起尘源区提供有效信息。因此,大气降尘的监测对研究全球气候及环境变化的意义重大[1]。

2 大气降尘监测方法

2.1 布点与采样

(1)布点:根据本市人口及区域环境特点,共布设4个降尘监测点,分别是工业区的卫生学校监测点,居民区的二排泵站监测点,清洁区的手表公司监测点,交通区的射线集团监测点。各测点均按照国家环保局《环境监测技术规范》要求进行采样。采用玻璃材质、底部平整、内壁光滑的容器做集尘缸,规格一般为内径15cm,高30cm。放置于距地面5-12m的建筑物,距取样平台1-1. 5m,以避免平台扬尘的影响。

(2)样品的收集:

① 采样方法:150玻璃集尘采样缸,无动力连续采样法。

② 放缸之前的准备:于集尘缸中加入50-80ml乙二醇(C2H6O2),以占满缸底为准,加水量视当地的气候情况而定。加好后,罩上塑料袋,直到把缸放在采样点的固定架上再把塑料袋取下,开始收集样品。记录放缸地点、缸号、时间。

③ 样品的收集:按月定期更换集尘缸一次(30±2d)。取缸时应核对地点、缸号,并记录取缸时间,罩上塑料袋,带回实验室。取缸的时间规定为月底5天内完成。在夏季多雨季节,应注意缸内积水情况,为防止水满溢出,及时更换新缸,采集的样品合并后测定。

2.2 样品处理及测定:

(1)测定方法:重量法,采用国家环保局编制《空气和废气监测分析方法》。测定仪器:BSZZ4S电子分析天平。

(2)样品处理:用镊子夹取落入缸内的树叶、昆虫等异物,并用水将附着在上面的细小尘粒冲洗下来后弃去,先用少量的水湿润缸壁,然后用淀帚将附着于缸壁的尘粒刷下,再用水冲洗缸壁使尘粒全部移入溶液中,将缸内的溶液和尘粒全部或分数次转入1000ml烧杯中,置通风柜内,在电热板上蒸发,使体积浓缩到10-20ml,冷却后用少量水湿润烧杯壁,然后用淀帚将附于烧杯壁上的尘粒刷下,将烧杯内溶液和尘粒分数次全部转移到已恒重的瓷坩埚中,放在搪瓷盘里,在电热板上小心蒸发至干,然后放入烘箱于105℃±5℃烘干,按上述方法称量至恒重。此值为W1。将于采样操作等量的乙二醇,放入1000ml烧杯中,并加同等量的水,在电热板上蒸发浓缩到10-20ml,然后将其转移至已恒重的瓷坩埚内,放在搪瓷盘里,再放到在电热板上小心蒸发至干,然后放入烘箱于105℃±5℃烘干。按上述方法称量至恒重,此值为WC。

2.3 数据处理方法[2]

(1)计算公式:

降尘量[t/(km2·30d)]=(W1-W0-WC)×30×104/S/n

W1-降尘、瓷坩埚和乙二醇蒸发至干并在105℃±5℃烘干恒重后的重量,g﹔

W0-在105℃±5℃烘干的瓷坩埚重量,g﹔

WC-在与采样操作等量的乙二醇蒸发至干并在105℃±5℃烘干恒重后的重量,g﹔

S-集尘缸缸口面积,cm2﹔

N-采样天数(准确到0.1d)。

(2)降尘年均值、季均值、月均值均采用算术平均值计算。

3 丹东大气降尘分布特征及分析

3.1降尘的空间分布特征

根据每年降尘监测数据,按功能区分类将降尘年均值列于表1。

由表1可见:降尘的空间分布特征是:工业区、交通区、居民区降尘年均值明显重于清洁区。辽宁省降尘排放标准为8吨/平方公里·月,从表达1看出从2003年-2008年六年间工业区分别于2003年、2004年、2006年3次超标。交通区于2004年、2006年、2007年3次超过省内标准。居民区分别于2003年、2004年、2005年、2006年达到四年连续超标。清洁区无超标次数。四个功能区由于所处城市位置、自然环境背景不同,降尘量的分布有所差异。卫生学校地理位置属于工业区。清洁区的手表公司监测点位的地理位置较偏僻,自然环境背景很低,该点受到大气污染影响较小。居民区地理位置丹东市人口比较密集、炊事取暖炉灶众多、烟尘低空排放从而造成污染。交通区监测点位车流量比较大。通过6年的数据表明丹东市工业区降尘均值为7.94吨/平方公里·月,清洁区为5.98吨/平方公里·月,交通区为8.56吨/平方公里·月,居民区为8.48吨/平方公里·月。

丹东市属辽宁山地丘陵地貌.主要由长白山余脉和千山山脉组成。地形起伏错落,大气扩散空间狭窄,大气环境容量小,对污染物敏感性大,加之各风向颇率随季节变化比较大,春、夏季多偏南风,频率为30%左右,秋、冬季节偏北风,颇率为35%左右。我市秋冬或冬春两个过渡季节在高压天气形势控制下,夜晚地面辐射较强,易形成逆温层,不利于空气扩散[3]。

3.2时间分布特征

将各功能区及全市六年降尘月均值列如表2。

由表2可知,全市降尘污染春季〉冬季〉秋季〉夏季。从每个月各功能区来看,降尘量大于8吨/平方公里·月以上的月份集中在3月、4月、5月,而1月、2月、11月、12月这四个月份除了清洁区降尘量小于8吨/平方公里·月,其余三个功能区月降尘量都大于8吨/平方公里·月。至11月份冬季采暖期,降尘量开始上升,直至5月份,4月份最高全市均值达到14.1吨/平方公里·月,超标率达76.3%。到了6月份开始下降,8月份值最低。丹东市属于南温带湿润区大陆性季风气候,四季分明,雨雪丰足,是东北地区降水量最多区,年平均降水量为800-1200mm。而全年降水量的2/3集中在夏季,其中七月中旬至八月中旬是丹东地区暴雨集中期,降水淋洗自净了大气环境, 所以丹东地区8月份尘污染最低。由表2可以看出,各功能区每月降尘量变化基本符合交通区>居民区>工业区>清洁区。

3.3降尘污染变化趋势分析

由表3及图2可以看出2003年至2008年期间06年的降尘年均值明显高于其它五年。由表4提供的数据可看出,2006年4月降尘比同年上个月和05年同期降尘高出许多,且超标两倍多,为丹东地区近几年所罕见。造成其主要原因大概有以下几点:(1)大环境的影响:2006年4月份,我国北方大部分地区频繁受到沙尘天气的袭扰,持续时间较长,是主要因素。(2)气象条件的影响:2006年丹东地区4月份气温明显偏低(比2005年低6--8℃),植被复苏较慢,地表尘土很难固定。(3)局地源的影响:06年我市城市改造速度加快,各种建筑工地如:公路、立交桥、房屋改建等特别多,大部分都集中在市区。在06年4月份出现降尘重污染现象后,我市及时采取降尘污染防治措施。至2007年降尘年均值有所下降,达到辽宁省规范标准。而到了08年有明显下降,年均值仅为6.8吨/平方公里·月。

4 结论与建议:

4.1丹东大气环境中降尘污染的原因:

能源消费构成以煤炭为主,而且低质煤多、灰分含量高,烟尘排放量大。研究分析表明,本市大气尘污染的来源除地面扬尘外,主要是由煤炭燃烧产生的。燃烧方法落后,型煤普及率低,气化率低,能源利用率低、缺乏高效烟气净化装置。遍及全市的小煤炉、工业锅炉、炉窑、食堂灶构成了丹东市大气尘污染的强大面源,特别是冬季采暖季节,人口稠密的居民区污染尤为严重。由上述的降尘空间分布特征可知丹东地区的地理及气象因素也不利于大气扩散。

4.2丹东市大气环境中尘污染的防治对策

①加强城市规划,大气污染以防为主。全面规划和工业合理布局,对丹东市防治大气污染和保护大气环境十分重要,从丹东市的现状和客观条件来看,应严格控制城市的规模。市区内严格控制污染大气环境工业的数量及规模。工业发展主要应当依靠技术进步,改令和调整工业结构和产品结构,发展高科技技术,使产品向高精尖的方向发展。

②合理利用能源,积极推广集中供热,提高气化率,逐步改进能源消费构成.发展集中供热和热电联产,合理利用能源,提高气化率是丹东市大气污染防治和提高大气环境质量的根本措施之一。有关部门要充分重视和支持集中供热,合理选择供热方式和容量,各渠道解决资金来源,逐步取消分散、落后和严重污染大气环境的小煤炉和其它采暖及热力设备,实行联网供热,有效地控制丹东市大气中尘的污染。

③根据我市降尘污染特点,增加对重点污染企业资金投入,加大烟尘控制区覆盖率,同时加强对冬季采暖锅炉低烟囱燃煤的运行管理,提高锅炉除尘效率,不断调整能源结构,积极扶持和推进风能、太阳能和生物能等可再生能源的开发和利用,提高可再生能源在全市能源消费总量中比例,降低燃煤在一次能源消费中的比例,提高能源利用率。加强对低烟囱燃煤分散源的管理,烟尘排放从浓度控制转向浓度和总量控制并重。

④采取生物措施与工程措施相结合,由单项、区域治理转向生态治理,即由点到面的治理。大力植树造林,完善城市绿化体系,增加绿地覆盖率,改善城市生态环境。要改善和提高丹东市大气环境质量,使环境、经济、社会效益相统一,就必须降低自然因素对市区大气环境的影响。

参考文献:

[1] 王赞红等.大气降尘监测研究.干旱区资源与监测;

[2] 国家环保局编.空气和废气监测分析方法第四版.北京:中国环境科学出版社,2003;

自动降尘 篇3

喷雾装置的控制方式很多, 随着传感器和现代电子技术的发展, 出现了以PLC+传感器的智能控制方式。目前市场销售的自动喷雾装置均具有触发喷雾、定时喷雾及红外闭锁等功能, 可以满足大多数的一般应用, 通过编写程序或换用不同的传感器可满足各种需求。

1 系统构成

自动喷装置是一个开环控制系统, 由传感器、控制器和执行机构组成。传感器用于获取控制所需的信息, 经由控制器进行逻辑运算, 在条件满足时, 由控制器启动执行机构执行喷雾。

1.1 控制器

虽然使用较为简单的模拟电路或数字逻辑电路也可以实现自动喷雾装置的控制, 但采用PLC作为控制器具有很高的可靠性和很好的灵活性, 通过修改程序可以实现不同的控制目的, 电路设计和参数修改都十分方便。自动喷雾装置一般选用小型PLC, 在煤矿井下使用的PLC, 应选用输入、输出端有光电隔离或继电器隔离电路的PLC, 有利于在井下恶劣环境稳定运行。多数PLC具有RS-232或RS-422/485通讯接口, 更有提供CAN接口的PLC, 为系统的网络控制提供了条件。

1.2 传感器

传感器的种类很多, 有机械式和电子式、接触式和非接触式多种。接触式传感器一般有微动开关、压力、振动传感器等, 非接触式传感器有光电开关、红外传感器、超声波运动传感器、霍尔、电容或电感式接近开关、雷达、麦克等。可以根据需要灵活选用。接近开关的检测距离一般为5~15mm, 属于非接触位置检测, 电感式接近开关使用较多, 霍尔开关为磁性接近开关, 必须在被检测物上安放磁铁。运动检测一般使用超声波运动传感器或微波传感器, 微波传感器检测距离5~7米, 实际应用中将灵敏度调至3米左右即可, 环形天线轴线对着被测物, 且避免紧靠大型金属构件;超声波传感器要避免正对风流方向使用。红外传感器可检测检测运动人体, 用于行人闭锁, 灵敏度调节到行人2米距离慢速行走出发即可, 如果灵敏度太高容易发生误判。此外, 振动传感器和压力传感器一般埋设在轨道下, 用于检测车辆。

1.3 执行机构

喷雾系统的执行原件一般为电动阀门。常用电动球阀和电磁阀。电动球阀使用低压直流电机经减速器驱动球阀开闭。优点是工作电压低, 易实现本安设计, 流量大。缺点是结构复杂, 动作速度慢, 控制复杂。电磁阀是由电磁铁直接驱动阀芯动作实现阀门开闭。优点是结构简单, 动作迅速可靠, 控制简单。缺点是电磁铁动作功率大, 不易实现本安设计, 流量较小。

1.4 电源

煤矿井下的低压电源一般为交流660伏或交流127伏, 而PLC一般使用交流220伏或直流24伏电源。使用交流电源的PLC内部的电源模块大多是开关电源, 可适用较宽的输入电压, 因此可以直接使用127伏交流电源;使用直流24伏电源的PLC就必须配备一块宽电源输入的AC/DC开关电源了。PLC的输入点一般使用直流24伏电源, 大多是传感器都需要低压直流电源, 因此系统必须有一个直流电源。由于煤矿井下电气设备要求防爆, 因此直流电源必须是本安 (本质安全型) 电源。本安电源的能量密度小于甲烷-空气混合气体的最小爆炸能量, 可以不使用防爆外壳, 因此使用本安电源和本安电路可以简化设计。

2 一种喷雾装置的电路设计

煤矿井下经常使用矿车运输原煤, 大多数煤矿使用抽出式通风。由于运煤列车迎风行使, 较大的相对风速吹起煤尘污染风流, 使运输沿线严重积尘, 对煤车洒水喷雾可有效抑制煤尘。

为了有效解决上述问题, 我们需要这样一台自动喷雾装置:1) 能检测车辆并对车辆实施喷雾, 车过即停。2) 能区分行人和车辆, 避免误喷行人。3) 正确判断车辆运行方向, 仅向重车喷雾, 空车不喷雾。4) 简单稳定可靠。

系统采用一款国产PLC为控制器, 该PLC输入电压AC85V~254V, 可以直接使用井下127V交流电源, 并自带5W/24V直流电源输出端口, 用于自身输入电路。所有I/O口内部均有光电隔离电路。

使用一只宽输入电源的开关电源为传感器提供12伏直流, 其输入端直接接入交流127伏。检测行人使用红外人体传感器, 此传感器通过检测人体体温下的20~30纳米红外线判断是否有行人通过;检测车辆使用雷达模块, 利用多普勒效应检测警戒区内的运动物体, 配合红外人体传感器即可区分车辆和人体。执行元件则使用电磁阀, 以提高响应速度。防爆电磁阀的电路元件用环氧树脂封固, 使用交流127伏电源, 结构简单, 动作灵敏可靠。

系统具有两种运行方式:重车 (方向) 触发喷雾和定时间歇喷雾。

重车喷雾方式仅对煤车喷雾。通过内部算法准确判车辆运行方向, 驶出采区石门的车辆判定为重车, 进行喷雾;驶入的车辆判定为空车, 不喷雾。采用连续运动检测, 从车头驶入喷雾区开始喷雾直到车尾驶出喷雾区停止喷雾。车辆静止停留在喷雾区不喷雾, 避免巷道积水。当行人接近喷雾区时, 红外传感器闭锁喷雾, 直到行人离开喷雾区, 避免淋湿行人。间歇喷雾方式为巷道捕尘用。通过拨码开关可以方便地设定间隔时间。 (程序略)

3 调试和使用

设备安装时, 在喷头下放置一辆矿车, 调节喷头喷雾扇面角度, 使喷雾范围恰好覆盖车辆。在喷雾点的前后各3米处设置两个雷达探头, 使天线轴线正对车辆运行方向。调节探头灵敏度, 使车辆以0.5米/秒的速度接近探头至1米处时, 探头可靠动作, 灵敏度太高时容易误动作。在喷雾点的前后各4米处设置两个人体红外探头, 使透镜轴线指向喷雾点外并与轨道平行, 红外探头检测到人员后, 闭锁喷雾10秒钟, 以便行人从容通过。此喷雾装置经使用判断车辆准确, 喷雾正确可靠, 在运输线布置3~5套后, 彻底解决了运输线积尘问题, 而其成本仅两千多元, 远低于市场同类产品价格, 而功能却更好。

自动喷雾系统可以安置在矿井的不同地方, 通过修改程序可以方便地实现各种功能, 如果选用具有通信功能的PLC, 还可以将井下多台装置组成网络, 由主控机集中控制。CAN总线已经被广泛应用于煤矿控制检测系统, 未来采用多种传感器和执行元件的自动喷雾系统, 将自动检测煤尘、湿度、风速、流量等各种参数并传送到调度室, 成为现代化矿井集散控制系统的一部分。

摘要：煤尘防治是煤矿“一通三防”的重要内容。喷雾洒水降尘广泛应用于煤矿开采的各个环节。随着自动控制技术的发展, 一种使用PLC的自动喷雾装置逐渐应用到各煤矿。本文先阐述了自动喷雾装置的各种设计要素及传感器的选用原则, 又介绍了一种自动喷雾装置在特定环境下的应用, 对自动喷雾系统的构建提出了一些看法。

自动喷淋降尘系统在煤矿中的使用 篇4

任何一项技术的应用都有它应用的理由, 将自动喷淋防尘系统应用在煤矿中同样也如此, 自动喷淋系统分别安置在行人通道的两端, 粉尘传感器和雾化安置在起源点的正上方。若红外传感器没有感应到行人通道有人时, 就会输出信号接通继电器, 继电器接通后雾化喷头就会进行喷水。当红外传感器感应到行人通道有人时, 就会锁定输出, 不进行喷洒。

二、自动喷淋降尘系统的构成部分

(一) 红外人体传感器。自动喷淋降尘系统的红外人体传感器是由高质量的红外辐射构成的, 这种类型的红外辐射元件感应度特别好, 它能准确快速地感应出人体的位置, 更好地把信息传递给其他系统, 让其他系统继续工作。

(二) 粉尘浓度传感器。自动喷淋降尘系统的粉尘浓度传感器测量的速度快, 且灵敏度非常高, 它所应用的是光反射原理, 能很好地对扬尘进行识别。把它安装在煤矿的施工场地, 空气中的扬尘就会显示出来, 使工作人员更好地掌握扬尘的数量。

(三) 喷头。自动喷淋降尘系统的雾化喷头采用的是双头导流芯喷头, 这种喷头的设计特点就是喷头芯和喷头体之间的缝隙特别小, 当自动喷淋降尘系统在煤矿井下工作时空气中的扬尘不会进到喷头中去, 一旦进入喷头内, 也可以通过人工来进行解决, 工人只需手动将就喷头芯拧下, 再进行清理即可。

(四) 技术指标。额定电压是127伏, 功率是50瓦, 能检测出的湿度范围在最大在100%之内, 0%之上。喷淋的档次工分为三档, 分别是高档、中档和低档。

三、自动喷淋降尘系统的使用方案

(一) 井上安装方案。井上安装自动喷淋降尘系统对整个煤矿都是非常重要的, 在安装的时候要尤其注意, 井上安装的线路长度是有一定参数的, 这个参数要根据煤矿本身的实际情况来定, 像马蹄沟煤矿的线路总长度是3500米, 每个煤矿的大小有所不同, 线路的长度自然也不同, 煤矿大的地区, 线路参数就比较大, 煤矿较小的地区, 线路的参数就比较小。在安装喷头时, 一般是每200米安装一个喷头, 要尽量保持喷头的距离同等, 这样自动喷淋降尘系统在对扬尘进行处理时才会更平均、更全面。当然, 在安装喷头时, 喷头之间的距离是可以根据煤矿的情况进行调整的, 但每个喷头之间的平均距离应当是相近的。

(二) 地面安装方案。自动喷淋降尘系统在煤矿的地面安装时也要根据煤矿的实际情况来定, 一般都是在污水处理车间和公路单侧进行安装, 一般使用的都是美国的雨鸟喷头, 这种喷头比一般喷头喷洒效果好, 喷洒的相对比较平均。在单侧安装鱼鸟喷头时, 一般是每20米安装一个, 这个参数也可以根据煤矿的环境进行一定的调整。在煤矿四周安装的喷头质量要比其他喷头质量好, 因为煤矿周围的扬尘是最多的地方, 是需要大力治理的地区, 在煤矿周围安装的喷头是7005型的喷头, 安装的距离一般是每100米安装一个。办公楼也要安装自动喷淋降尘系统, 办公楼是煤矿员工工作的地方, 扬尘对人的身体有很大的害处, 要对办公楼周围进行更好地安装, 办公楼使用的喷头一般是5004型的喷头, 大致是每20米安装一个喷头。

无论是井上安装还是地上安装都有其自己的特点, 在井上安装的时候要非常注意线路的参数问题, 一旦线路的参数出现了较大的偏差, 就会严重影响到降尘的效果;在地面上安装的时候要加强对喷头质量以及距离的控制, 如果质量和距离远不能达到煤矿中的要求, 将严重影响到降尘效果, 影响周围的生态环境。

四、总结

将自动喷淋降尘系统应用在煤矿之中, 能很好地减少煤矿工作中产生的大量扬尘, 只有把这些扬尘都处理好, 才能实现对煤炭资源的节约以及对环境的保护。但是要想更好地把自动喷淋降尘系统应用在煤矿内, 并不是一个简单的问题, 安装的过程和使用的过程都要加强管理, 让自动喷淋降尘系统更好地在煤矿中产生作用。

摘要：中国自从加入世界贸易组织之后, 经济发展的就越来越好, 中国的经济能发展到今天这样的大好前景, 煤矿产业发挥了很大的功能, 但是煤矿在工作中所产生的大量扬尘对于环境的污染是非常严重的, 在煤矿井安装自动喷淋降尘系统能很好地减少煤矿工作产生的扬尘, 本文便简要探讨自动喷淋降尘系统在煤矿中的使用。

关键词：自动喷淋降尘系统,煤矿,使用

参考文献

[1]李良年, 史庆科, 杨明.自动喷淋降尘系统在马蹄沟煤矿的应用[J].煤炭技术, 2011, 08:95-97.

自动降尘 篇5

粉尘的防治工作是煤矿安全生产过程中的一项重要的基础性工作, 它关系到矿工的身心健康和煤矿的安全生产。随着煤矿高产高效综采面的迅速推广, 工作面产量成倍增加, 需风量不断增大粉尘浓度也呈现出不断增大的趋势, 原有的粉尘防治技术装备因故障率高等原因, 已不能满足现在粉尘防治工作的需要[1]。故在煤矿综采面回风顺槽采用ZP-127 (B) 矿用自动洒水降尘装置代替机械式洒水降尘装置, 进行煤矿粉尘的防治。

2 机械式洒水降尘装置与电子式自动洒水降尘装置的比较

2.1 机械式洒水降尘装置

以机械碰撞作为动力, 通过杠杆或齿轮等传动机构直接控制水路执行元件的开启或关闭, 达到自动喷雾洒水降尘目的。其优点是结构简单、安装和维护方便、适应性较强、动作较为可靠。其缺点是由于装置经常受到机械碰撞, 传动杠杆受力后磨损, 机件容易变形或松动, 增加了装置的维修量[2]。

2.2 电子式自动洒水降尘装置

电子式自动洒水降尘装置由同一类型传感器、一个主控箱、一个水路执行元件及若干管路组成。传感器用于接收外部发出的信号, 并将所接收的信号转换成电信号, 输入主控箱。主控箱接收到传感器输出的电信号后, 对水路执行元件输出相应的电信号, 控制水路执行元件的动作。其优点是结构简单、安全可靠、使用寿命长等, 主要用于煤矿井上、井下粉尘浓度较大的作业场所, 实现粉尘超标时的喷雾降尘, 降低用水量[3]。

3 矿用自动洒水降尘装置工作原理

ZP-127 (B) 矿用自动洒水降尘装置是一种电子式自动洒水降尘装置, 它配接粉尘浓度传感器, 其原理如图1所示。该降尘装置由微电脑程序化自动控制, 当巷道粉尘浓度小于粉尘浓度传感器的设定值时, 洒水装置不进行工作;当巷道粉尘浓度大于粉尘浓度传感器设定值时, 粉尘浓度传感器将信号输入主控箱, 主控箱立即控制电动球阀进行开启, 开始喷雾洒水降尘。当热释电传感器探测到有行人过往时, 它把信号输入主控箱, 主控箱立即控制电动球阀进行关闭, 停止喷雾洒水;当行人通过洒水区域后, 热释电传感器无信号输出, 并延时所设定的时间后, 电动球阀开启继续进行喷雾洒水。

4 技术参数

(1) 装置主要设备:主控箱1台、热释光控传感器2台、粉尘浓度传感器1台、电动球阀1台。

(2) 主控箱电源额定电压127 VAC;电动球阀动作额定电压15 VDC;主控箱本安输出电压12 VDC;传感器工作额定电压12 VDC;动作控制时间5~1 200 s可调, 误差±2 s;适用水压0.2~7.0 MPa;

GCG1000型粉尘浓度传感器的测量范围0~1 000 mg/m3;工作电压9~18 VDC (本安) 。

5 ZP-127 (B) 矿用自动洒水降尘装置在9101回风顺槽中的应用和效果检验

山西阳城皇城相府集团史山煤业9101综采面走向长1 198 m, 倾斜长210 m, 煤层平均厚度1.39 m, 工作面设计采高为1.39 m, 沿底板推进, 煤尘无爆炸性, 煤无自燃倾向。采用走向长壁后退式、一次性采全高、全部垮落法、综合机械化采煤方法。共布置4条顺槽, 在9101回风顺槽安装了ZP-127 (B) 矿用自动洒水降尘装置, 替换了原有的机械式洒水降尘装置。具体安装要求如下:

(1) 第一道水幕在9101回风顺槽距工作面15 m处, 第二道水幕与第一道水幕间隔距为15 m, 均为全断面净化水幕;

(2) 控制箱、粉尘浓度传感器吊挂在喷雾架的上风侧5~10 m处, 以免被水雾喷湿;

(3) 按要求在巷道两侧煤壁前后各安装1个相互对应的热释光控传感器, 传感器距水幕1 m, 距巷道底部大于2 m并与底部平行;

(4) 两道净化水幕应与巷道轮廓一致, 距顶板 (顶梁) 为100 mm, 并调整喷嘴方向达到覆盖巷道全断面的要求, 水幕应避开巷道高冒区;

(5) 喷嘴安装时必须逆风流方向, 与巷道顶板风流方向夹角75°~80°, 雾化效果要好, 雾流随风飘逸距离要超过5 m;

(6) 为防止水乱流影响环境, 要求在水幕的下方5~10 m设置临时引水沟, 引水沟和排水沟之间的坡度要能够便于水通过引水沟自流入排水沟;

(7) 随着水幕的向后挪移, 要及时把引水沟填平, 达到文明卫生标准。

通过近1个月的观察和测定有关数据, 两种洒水降尘装置效果比较如表1所示。

使用ZP-127 (B) 矿用自动洒水降尘装置后, 降低了9101综采面回采时产生的粉尘危害, 降低了硫化氢气体浓度, 降低了用水量, 减少了装置故障率, 有力地提高了煤矿的综合防尘能力, 保障了职工的生命健康安全。

6 结论

ZP-127 (B) 矿用自动洒水降尘装置适用于煤矿井下综采工作面粉尘超标时的喷雾降尘, 对有效防止尘肺病危害、确保煤矿安全生产会起到十分重要的作用。实践表明, 该装置具有以下优点:

(1) 具有结构简单、安全可靠、使用寿命长等特点。

(2) 解决了各产尘点防尘不及时造成的粉尘飞扬和硫化氢气体不能有效降低的问题。

(3) 解决了使用机械式洒水降尘装置时, 防尘水关闭不及时造成的浪费防尘水、淋湿行人和巷道积水多等问题。

(4) 降低了洒水降尘装置的故障率, 减少了维修量。

参考文献

[1]葛志强.对煤矿采掘作业防尘措施的探讨[J].中小企业管理与科技 (上旬刊) , 2011 (7) :176.

[2]杨亮.矿用自动洒水降尘装置的发展和应用[J].科技信息, 2011 (17) :556-557.

我国煤矿井下降尘措施技术现状 篇6

我国煤矿多属于井工开采, 作业空间相对狭小封闭, 某些地点如采掘工作面在未采取有效降尘措施的条件下, 粉尘浓度能达到1 000 mg/m3以上[1], 严重超出了职业接触限值。许多高校及研究机构针对采煤机割煤、移架, 掘进及煤炭运输等重要生产环节中的降尘技术做了大量研究, 很多研究成果进行了现场应用并取得良好的效果。从目前发展方向来看, 煤矿降尘技术正逐步向智能化和精确化方面发展[2]。

1 煤矿井下各地点产尘方式

据统计, 井下各地点的产尘量占井下总粉尘量的比重如下:采煤工作面占40%~80%, 掘进工作面占20%~40%, 装卸煤点、转载点占10%~15%, 喷浆作业点占5%~10%, 其他作业地点占2%~5%[3,4]。井下各地点的作业环境及粉尘产生方式不同, 需要根据现场情况采取不同的降尘措施。

1.1 综采工作面粉尘的产生

综采面的粉尘产生方式主要有以下几种:皮带巷内煤炭运输及转载过程中产生的粉尘, 漏风风流从采空区带到工作面的粉尘, 破碎机破碎过程中产生的粉尘, 采煤机滚筒割煤时产生的粉尘, 在移架过程中产生的粉尘, 刮板运输机在运煤过程中产生的粉尘, 片帮及采空区顶板岩石冒落所产生的粉尘。其中采煤机滚筒割煤和移架时产生粉尘最大, 是综采工作面粉尘防治的重点。

1.2 掘进工作面粉尘的产生

掘进工作面的粉尘来源和掘进工序有关。采用放炮掘进时粉尘主要产生于钻眼、火药爆破和装岩等工序, 其中以凿岩的工序产尘量最高[5,6];采用综掘机掘进时, 粉尘主要产生于切割岩石和装岩[7]。掘进工作面尘源分布广, 粉尘的分散度高且粉尘性质多为矽尘, 对人体危害较大。

1.3 巷道粉尘的产生

回风巷中尘源较少, 回风流中粉尘浓度一般较高;输煤皮带一般布置在进风巷中, 煤炭的运输方向与风流方向相反, 在风流作用下煤尘会向下风侧扩散。在转载点处, 由于煤炭下落或进一步破碎等原因产尘量较大, 是皮带巷中粉尘治理的重点区域。

2 煤矿井下降尘技术

2.1 综采工作面降尘技术

现阶段综采面的降尘技术大致可以分为以下几种:煤层注水技术、湿式除尘、空气幕隔尘技术、架间喷雾技术。

2.1.1 煤层注水

按照注水钻孔方向及深度分长孔注水、深孔注水和浅孔注水, 其中长孔注水湿润区域较大, 湿润时间较长, 煤体湿润均匀且不影响回采, 在现场应用较为广泛。3种注水方式的钻孔布置见图1。

煤层注水是一种较好的降尘方式, 通过预先湿润煤体可以降低开采过程中粉尘的产生。但是在某些煤质坚硬且没有受到破坏的煤层, 注水较难进行导致湿润效果较差。煤层注水作为开采之前的预处理, 在回采时还需要其他的降尘措施来配合。

2.1.2 湿式除尘技术

湿式除尘是井下主要的降尘措施, 但是由于作业环境及设备原因会出现喷雾破坏堵塞, 供水压力不足、雾化效果较差等原因造成降尘效率低下, 针对此问题国内对综采面的喷雾系统进行了改进。

2.1.2. 1 采煤机高压外喷雾改进

采煤机高压外喷雾系统由高压喷雾泵、喷雾架、高压胶管及水质过滤器等组成[8], 布置方式见图2。

1.滚筒;2.减压阀;3.增压;4.过滤器;5.回风巷静压供水管;6.电缆车;7.采煤机内外喷及冷却水管路;8.喷雾装置;9.2.5mm高压胶管。

通过对采煤机高压外喷雾的改进后雾化及覆盖效果较好, 增大了水雾对粉尘的捕集率。但现行的该类装置体积庞大, 需专门铺设高压供水管路, 成本较高, 在设计上还需要优化。

2.1.2. 2 采煤机尘源跟踪自动喷雾降尘

采煤机尘源跟踪系统主要由矿用喷雾泵、自动控制水箱、水质过滤器、控制器、红外发射器、红外接收器、防爆电磁阀、电缆、高压主供水管路等组成[9,10]。采煤机尘源跟踪自动喷雾降尘装置在工作面布置见图3。

1.控制箱;2.高压软管;3.液压支架;4.电磁阀;5.过滤器;6.球阀;7.接收器;8.采煤机;9.发射器;10.高压喷雾装置。

尘源跟踪自动降尘系统是一种较先进的降尘系统, 能够实现喷雾系统的自动控制。同时喷雾系统的水量充足、覆盖效果好, 但红外接收器在潮湿、复杂现场环境中容易损坏, 设备的维护成本较高, 在一些小规模矿井还没有得到推广。

2.1.2. 3 空气幕隔尘技术

空气幕隔尘是利用喷射气流的射流原理使滚筒处产生的粉尘与采煤机司机处隔离, 阻止粉尘扩散[11]。空气幕隔尘示意图及工作面布置的示意图见图4。

空气幕对滚筒割煤时产生的粉尘阻隔效果较好, 操作简单方便。但是也存在一定的问题:空气幕工作噪声大且只是将割煤产生的粉尘封闭在煤壁侧且封闭长度有限, 在下风侧仍然有粉尘会向人行道扩散。空气幕隔尘只解决了局部空间粉尘浓度过高的问题, 还需要配合其他的降尘措施。

2.1.2. 4 架间喷雾降尘技术

架间喷雾主要针对移架产尘, 主要由雾化喷嘴、红外线探头、控制器和电磁阀及管路组成[12]。红外监控喷雾系统结构见图5。

架间喷雾降尘系统主要针对移架产尘, 移架时可以自动开启喷雾降尘。由于移架产尘时间短且一次产尘量大, 所以对喷雾系统的水雾质量要求较高。

2.2 掘进工作面降尘技术

工作面没有通风回路且粉尘性质多为矽尘, 对人体危害较大。现阶段掘进面的降尘措施大致可以分为以下几种:喷雾降尘、泡沫降尘、气幕封闭尘源、除尘器除尘和针对锚喷支护时的降尘技术。

2.2.1 喷雾降尘

掘进面喷雾降尘主要是通过水雾对粉尘的捕集作用来实现。在现场应用最为广泛, 但还存在以下问题:由于喷雾压力不高, 大多数降尘设备主要是针对可见尘的, 对呼吸性粉尘的捕集效果不好[13];流量偏大, 雾化效果不佳, 大量喷水后使底板软化, 设备复杂, 运行成本高且维护不易, 需要有针对的二次粉尘采取降尘措施。

2.2.2 泡沫降尘

泡沫降尘是一种较为先进的降尘方式, 湿润性较好、降尘效率高一般布置在机头后方, 其安装见图6。

泡沫除尘不但兼有一般喷雾和化学抑尘的优点, 而且隔绝性能好、接触面积大、耗水量少、湿润速度快和黏附性能好等特点, 对呼吸性粉尘有更强的凝聚能力, 是一种较为先进的降尘方式。

2.2.3 气幕封闭尘源

综掘工作面空气幕是在综掘机司机前方形成风墙, 将粉尘阻隔在空气幕到掘进头的空间中, 同时将封闭空间内的高浓度粉尘抽出, 从而降低掘进面的粉尘浓度[14]。空气幕的隔尘效果与空气幕出口的宽度、速度和出口角度有关。空气幕在综掘机上布置见图7。

2.2.4 除尘器除尘

除尘器除尘原理是将含尘风流吸入除尘器, 通过除尘器内部的过滤器将含尘风流中的粉尘从风流中过滤出来。现在掘进面使用的除尘器有以下几种:引风-喷雾除尘器、机载液动除尘器、振弦栅除尘器、湿式过滤除尘器、离心湿式除尘器[15]。除尘器的除尘效率较高, 但需要定期保养维护。

2.2.5 锚喷支护降尘

在锚喷支护过程中, 混凝土的运输、搅拌、上料及喷射过程都会产生大量的粉尘, 此外喷射后混凝土的反弹也会造成粉尘的二次飞扬。在锚喷支护过程中, 产尘量的大小与喷射工艺与混凝土的配比量有关[19]。

锚喷支护降尘技术主要是针对喷射混凝土产尘和回弹产尘[20], 主要包括:加设除尘器、对喷枪进行改进、使用潮料喷射等。

2.3 巷道降尘技术

回风巷和进风巷的粉尘浓度分布及尘源分布等情况不同, 所以降尘措施也有所差异。

2.3.1 回风巷粉尘防治技术

回风巷没有的固定的尘源, 回风巷风流中的粉尘大部分都来自采掘面等其他产尘地点, 所以回风巷的降尘主要是针对回风巷风流中粉尘的过滤。

现在水幕在回风巷的应用较为广泛, 通过水幕对粉尘颗粒的捕集作用, 降低回风风流中的粉尘含量[21]。北京科技大学葛世友研发了一种湿式纤维滤尘装置, 通过相邻纤维间的二次造膜作用和水滴的捕集作用对风流中的粉尘进行过滤[22]。

2.3.2 进风巷粉尘防治技术

进风巷现在采用较多的降尘方式有:喷雾降尘、封闭式除尘及除尘器除尘。

2.3.2. 1 喷雾降尘

进风巷的喷雾降尘主要包括四部分:皮带电子秤, 用来称量皮带机上原煤瞬时流量进而确定开启的喷头数量, 避免空载时的不必要的喷雾;粉尘浓度传感器及报警系统, 用来实时监测粉尘浓度的变化;矿用开停传感器, 综采工作面处于停机状态将喷雾;喷雾降尘装置包括送水管路、喷雾泵、喷嘴等几部分。

2.3.2. 2 封闭式除尘

封闭式除尘装置主要布置在转载点, 其原理是将尘源封闭, 防止粉尘向外扩散并在罩内设有喷雾降尘装置。封闭罩与皮带机入口和出口处设有挡尘帘, 防止机尾罩子内的煤尘外溢。

2.3.2. 3 除尘器除尘

其中袋式除尘器的应用较多。除尘器一般在导料槽尾部一定距离处安装, 通过抽风机对整个密闭空间进行负压抽风, 使含尘风流通过过滤袋, 大部分粉尘会被过滤并通过机械振打等方式将粉尘清除。

3 结语

在采煤过程中, 回采前通过煤层注水预先湿润煤体可降低回采过程中的产尘量。回采时通过喷雾降尘及空气幕隔尘技术, 进一步降低采煤机司机作业空间内的粉尘浓度。对采煤过程的各个工序分别采取各种降尘措施, 从而降低整个生产过程中的产尘量。同时井下降尘用水可以通过磁化或者添加湿润剂等方法提高对粉尘的湿润性, 提高降尘效率。在掘进工作面喷雾降尘应用较多, 但喷嘴容易堵塞, 大量喷水会使底板软化, 可以采用较为先进的泡沫降尘技术。泡沫的覆盖性好, 对呼吸性粉尘捕集效率较高, 且用水量较少。当粉尘浓度较高时, 可采用空气幕对粉尘进行封闭, 防止掘进头处的粉尘向综掘机司机处扩散。

煤矿井下喷雾降尘机理的研究 篇7

工作面的粉尘, 是严重影响采煤工作开展的主要因素之一, 不仅会给采煤工作的安全生产带来极大的隐患, 也会使得相关工作人员在进行采煤作业时, 由于粉尘浓度较高而影响身心健康。

为了供应足够的能源维持社会的发展, 为了保证采煤工作的顺利开展, 也为采煤工作人员的身心健康, 如何减低煤矿井下的粉尘浓度, 成为一个迫切需要解决的重要问题, 而加深对于喷雾降尘机理的研究工作, 无疑是最好的解决方式之一。

本文将从分析煤矿井下粉尘产生的机理入手, 先研究常规喷雾降尘的机理和影响喷雾降尘效果的因素, 简述喷雾降尘系统的主要设施设备和参数, 并对提升喷雾降尘效果提出建议。

1 煤矿井下粉尘产生的机理分析

由于煤表面比较干燥, 细颗粒的煤炭之间的粘结力比较小, 在风吹等外力的作用下, 容易漂浮在空中, 从而形成粉尘。煤炭粉尘的影响因素较多, 煤炭的种类、含水量、颗粒大小及跌落的高度, 都会有比较大的影响, 一般情况下, 我们把煤炭粉尘产生分为两个大致的阶段:

1.1 煤炭粉尘的冲击阶段

当煤炭从高处跌落, 煤炭之间相互碰撞, 就会击碎一部分的煤炭, 成为细颗粒, 这些颗粒在煤矿井下的气流和自身湍流的作用之下, 就会慢慢漂浮在空中, 形成粉尘。

1.2 煤炭粉尘的扩散阶段

煤炭粉尘在形成之后就会开始扩散开来, 由于卷吸走了大量的空气, 导致煤炭粉尘在漂浮一段时间之后就会开始下降, 根据空气的浮力与阻力以及煤炭颗粒自身的重力大小不同, 沉降的速度也相应改变。

2 常规喷雾降尘机理研究和影响喷雾降尘效果的因素分析

2.1 常规喷雾降尘机理的研究

喷雾降尘的机理在一般情况下, 可以视为高压喷嘴喷出的液态雾粒与煤炭粉尘的固态颗粒相碰撞、结合、凝聚而发生沉降的现象, 主要可以分为三个方面:

2.1.1 凝聚作用, 即由喷嘴喷出的液压雾粒, 会与漂浮在空中的固态煤炭粉尘出现惰性凝结的现象, 从而形成湿润的尘粒, 使得自身的重力增加而沉降。

2.1.2 拦截捕尘的作用, 指的是煤炭颗粒在风等外力的作用下向水雾颗粒方向运动, 但煤炭颗粒到达水雾颗粒的时候, 就会环绕水雾颗粒运动, 而一些质量比较大的煤炭颗粒, 就会由于惯性而先行向水雾靠拢, 而其他的煤炭粉尘当于水雾颗粒的距离缩小到尘粒半径以内时, 也会使得煤炭粉尘附着在水雾颗粒上。

2.1.3 扩散捕集, 指的是一些细微煤炭粉尘, 一般是指粉尘颗粒直径小于0.5um的煤炭粉尘, 在布朗扩散作用下, 被水雾颗粒捕集而沉降。

2.2 影响喷雾降尘效果的因素分析

喷雾降尘的雾化喷嘴口径一般情况下, 是固定的, 而供水压力与喷雾降尘的喷水量有直接的关系, 从而对于水雾力度也有重要的影响作用, 根据相关的研究表明, 对于一般的喷嘴来说, 供水压力必须达到8MPa, 才能形成100um粒径的水雾, 这时, 粒径大于3um的粉尘的沉降效率高达百分之九十, 详见图1;而如果供水压力只有5MPa的话, 获得的水雾粒径为200um, 这时就算是粒径在5um以上的粉尘, 降尘率也只有百分之六十, 详见图2。

3 喷雾降尘系统的主要设施设备和参数

3.1 喷雾器

3.1.1 常用喷雾器, 包括水喷雾器和风水喷雾器两种:

(1) 水喷雾器是通过喷雾器旋流结构中高速旋转所产生的离心力, 将压力水在喷雾器的出口处碎裂开来分散成为水雾颗粒。 (2) 而风水喷雾器则是在喷雾器的出口处高速的喷射出压缩后的空气, 把压力水击碎成水雾颗粒, 一般射程能够达到十二米左右, 角度大致为十五度到二十度之间。

3.1.2 喷雾器的主要参数, 主要包含三个方面:

(1) 喷雾器的射程, 即水从喷雾器的喷口处碎裂为水雾颗粒之后直线运动的最远水平距离。 (2) 作用长度。由于水雾颗粒在喷射过程中受到重力的作用而呈现出抛物线的运动轨迹, 水雾颗粒的动能会逐渐减弱, 捕尘效果也会逐渐减弱。我们把水雾颗粒在喷雾器喷口出算起, 到水雾颗粒完成抛物线运动轨迹的最大水平距离称之为作用长度。 (3) 喷雾器的扩张角, 指的是喷雾器喷出的水雾颗粒向不同方向喷洒所形成的最大角度, 一般喷雾器的扩张角越大, 喷雾器喷洒水雾颗粒的范围也越大, 从而捕尘能力也越强。

3.2 喷嘴间距

喷嘴间距, 指的是两个喷嘴之间的距离, 一般而言, 喷嘴的间距越小, 同样水平的单位长度或单位面积所需要的喷嘴也越多从而水雾颗粒的捕尘能力也越强, 但是相应的, 工程投资也会比较大。就一般而言, 如果是实心锥形的喷雾喷嘴, 由于喷雾器的作用长度越远, 捕尘能力越低, 所以喷嘴的喷雾覆盖范围最好能够重叠三分之一到二分之一, 是一个比较合理的分布方法。

3.3 电磁阀

电磁阀, 指的是为了能够提高对于喷雾降尘系统的管理, 在喷雾系统的各主干管道安装的能够人工控制启停的装置。通过电磁阀的开关, 可以更方便的操作喷雾系统。

4 提升喷雾降尘效果的建议

随着煤矿的开采量越来越多, 煤炭粉尘也越来越多, 对于生产安全和煤炭开采工作的相关人员的身心健康的影响也越来越大, 为了降低煤矿井下的粉尘浓度, 必须提升喷雾降尘的效果, 笔者建议可以通过添加合适的湿润剂以提高喷雾降尘的效果。

根据研究表明, 在喷雾降尘系统中, 煤炭粉尘颗粒与煤炭粉尘颗粒之间、水雾颗粒与水雾颗粒之间以及煤炭粉尘颗粒与水雾颗粒之间都会在各种不同的作用力之下发生碰撞, 但是, 只有煤炭粉尘颗粒与水雾颗粒发生碰撞, 才会有明显的抑尘效果。而当煤炭粉尘颗粒与水雾颗粒发生碰撞时, 也会出现两种情况, 一种是水雾颗粒的表面张力很小, 那么碰撞之后的吸引力就会大于排斥力, 那么固态的煤炭粉尘颗粒就会被水雾颗粒所吞没, 这时, 如果水雾颗粒足够大, 那么煤炭粉尘颗粒就能够脱离空气而慢慢沉降;如果水雾颗粒小于煤炭粉尘颗粒, 那么包含该煤炭粉尘颗粒的水雾颗粒必须与其他的含尘颗粒或水雾颗粒相融合凝聚直到大于煤炭粉尘颗粒, 才能使得煤炭粉尘颗粒脱离空气而下降。而湿润剂, 又称湿展剂, 是一种能够让不溶于水或者不容易为水湿润的固体物品被水浸湿的化学药品, 它的主要作用是可以降低水的表面张力, 使得一些固体物质能够被水浸湿, 比较常用的湿润剂, 包括有洗衣粉、拉开粉、茶枯等。按照不同的离子类型, 又能够分为阳离子、阴离子、两性离子和非离子等。所以, 在煤矿井下的防尘用水中添加合适的湿润剂, 能够有效的降低水雾颗粒的表面张力, 从而大幅度提高水雾颗粒的捕尘能力, 减少防尘用水量, 也增加了附着在水雾颗粒的煤炭粉尘颗粒与喷雾嘴喷出的水雾颗粒的比表面积, 另一方面也会使得煤炭粉尘颗粒与水雾颗粒的凝聚能力大大提升, 从而使得喷雾降尘的效率大大提升。

摘要：随着我国社会主义经济的快速发展, 对于能源的需要也越来越大, 而煤矿能源目前还是我国社会使用的最主要能源之一, 所以, 这些年来, 煤矿的开采量也越来越多, 各种大功率的机械设备纷纷投入使用, 导致煤矿井下工作面的粉尘浓度也越来越高。而研究喷雾降尘机理, 是有效减少煤矿井下粉尘的重要手段, 必须引起高度重视。

关键词：煤矿,粉尘,喷雾降尘机理

参考文献

[1]黄俊.水射流除尘技术[M].西安:西安交通大学出版社, 1993.114~131.

[2]杨静, 谭允祯, 王振华等.煤尘表面特性及润湿机理的研究[J].煤炭学报, 2007, 32 (7) :737-740.