礦井通風(fēng)及除塵(蔣仲安版) 12 礦井通風(fēng)及除塵新技術(shù)

1、1212.1 12.1 礦井通風(fēng)新技術(shù)礦井通風(fēng)新技術(shù)n12.1.1 12.1.1 可控循環(huán)通風(fēng)技術(shù)可控循環(huán)通風(fēng)技術(shù)n12.1.2 12.1.2 脈動(dòng)通風(fēng)技術(shù)脈動(dòng)通風(fēng)技術(shù)n12.1.3 12.1.3 穩(wěn)態(tài)通風(fēng)模擬技術(shù)穩(wěn)態(tài)通風(fēng)模擬技術(shù)n12.1.4 12.1.4 均壓通風(fēng)技術(shù)均壓通風(fēng)技術(shù)312.1.112.1.1可控循環(huán)通風(fēng)技術(shù)可控循環(huán)通風(fēng)技術(shù) 在低瓦斯礦中，當(dāng)在低瓦斯礦中，當(dāng)采掘工作面位于礦井的邊采掘工作面位于礦井的邊遠(yuǎn)地區(qū)，原有通風(fēng)系統(tǒng)不遠(yuǎn)地區(qū)，原有通風(fēng)系統(tǒng)不能保證按需供風(fēng)，而該地能保證按需供風(fēng)，而該地區(qū)的回風(fēng)的風(fēng)質(zhì)又比較好區(qū)的回風(fēng)的風(fēng)質(zhì)又比較好時(shí)，可以在局部通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，可以在局部通風(fēng)系統(tǒng)的進(jìn)

2、、回風(fēng)之間安置通風(fēng)的進(jìn)、回風(fēng)之間安置通風(fēng)設(shè)備、設(shè)施和監(jiān)控設(shè)備，設(shè)備、設(shè)施和監(jiān)控設(shè)備，對(duì)回風(fēng)進(jìn)行合理循環(huán)控制對(duì)回風(fēng)進(jìn)行合理循環(huán)控制加以再利用，以增加用風(fēng)加以再利用，以增加用風(fēng)地點(diǎn)的實(shí)際風(fēng)量。此種通地點(diǎn)的實(shí)際風(fēng)量。此種通風(fēng)方法稱為風(fēng)方法稱為可控循環(huán)風(fēng)可控循環(huán)風(fēng)。圖圖8-1 可控循環(huán)通風(fēng)系統(tǒng)可控循環(huán)通風(fēng)系統(tǒng)1主要通風(fēng)機(jī)；2循環(huán)通風(fēng)機(jī)；（或設(shè)于、分支）；3工作面；4風(fēng)量瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)點(diǎn)412.1.2 12.1.2 脈動(dòng)通風(fēng)技術(shù)脈動(dòng)通風(fēng)技術(shù) “脈動(dòng)通風(fēng)脈動(dòng)通風(fēng)”技術(shù)是利用風(fēng)流的技術(shù)是利用風(fēng)流的紊流擴(kuò)散系數(shù)紊流擴(kuò)散系數(shù)與與風(fēng)流風(fēng)流脈動(dòng)特性脈動(dòng)特性直接相關(guān)的理論依據(jù)，在局部積聚瓦斯位置處安設(shè)直接相關(guān)的理論依據(jù)

3、，在局部積聚瓦斯位置處安設(shè)脈沖通風(fēng)機(jī)脈沖通風(fēng)機(jī)，在正常通風(fēng)風(fēng)流中產(chǎn)生脈動(dòng)風(fēng)流，從而大大地，在正常通風(fēng)風(fēng)流中產(chǎn)生脈動(dòng)風(fēng)流，從而大大地增加瓦斯積聚區(qū)風(fēng)流的紊流系數(shù)，風(fēng)流驅(qū)散局部瓦斯積聚的增加瓦斯積聚區(qū)風(fēng)流的紊流系數(shù)，風(fēng)流驅(qū)散局部瓦斯積聚的能力，從根本上解決煤層巷道中和回采工作面上隅角瓦斯積能力，從根本上解決煤層巷道中和回采工作面上隅角瓦斯積聚問(wèn)題。聚問(wèn)題。512.1.2 12.1.2 脈動(dòng)通風(fēng)技術(shù)脈動(dòng)通風(fēng)技術(shù) 脈動(dòng)通風(fēng)方法脈動(dòng)通風(fēng)方法是局部通風(fēng)機(jī)的風(fēng)筒口裝有是局部通風(fēng)機(jī)的風(fēng)筒口裝有風(fēng)流斷續(xù)器風(fēng)流斷續(xù)器，使其向工作面送入連續(xù)的使其向工作面送入連續(xù)的脈沖式風(fēng)流脈沖式風(fēng)流，風(fēng)流速度隨時(shí)，風(fēng)流速度隨時(shí)間發(fā)

4、生周期性的變化。當(dāng)風(fēng)流斷續(xù)器工作時(shí)，空氣被間發(fā)生周期性的變化。當(dāng)風(fēng)流斷續(xù)器工作時(shí)，空氣被周期性地周期性地“封閉封閉”并儲(chǔ)存在風(fēng)筒中，然后在過(guò)剩的壓并儲(chǔ)存在風(fēng)筒中，然后在過(guò)剩的壓力下拋向工作面空間。力下拋向工作面空間。u 正常通風(fēng)條件下，風(fēng)量波動(dòng)范圍小，因而脈動(dòng)速度也正常通風(fēng)條件下，風(fēng)量波動(dòng)范圍小，因而脈動(dòng)速度也低。低。u 在脈動(dòng)通風(fēng)情況下，風(fēng)量波范圍大，因而脈動(dòng)速度高。在脈動(dòng)通風(fēng)情況下，風(fēng)量波范圍大，因而脈動(dòng)速度高。=0。612.1.2 12.1.2 脈動(dòng)通風(fēng)技術(shù)脈動(dòng)通風(fēng)技術(shù) 巷道風(fēng)流中含有巷道風(fēng)流中含有CO2或或CH4氣體時(shí)，由于與空氣介質(zhì)之氣體時(shí)，由于與空氣介質(zhì)之間存在間存在密度差密度差，

5、他們的，他們的慣性慣性不同。當(dāng)風(fēng)流加速時(shí)，瓦斯微團(tuán)不同。當(dāng)風(fēng)流加速時(shí)，瓦斯微團(tuán)與空氣介質(zhì)不能同步。與空氣介質(zhì)不能同步。 因此，在瓦斯微團(tuán)與空氣介質(zhì)微團(tuán)之間形成因此，在瓦斯微團(tuán)與空氣介質(zhì)微團(tuán)之間形成負(fù)壓區(qū)或負(fù)壓區(qū)或增壓區(qū)增壓區(qū)，導(dǎo)致瓦斯介質(zhì)微團(tuán)由高壓區(qū)向低壓區(qū)運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)，導(dǎo)致瓦斯介質(zhì)微團(tuán)由高壓區(qū)向低壓區(qū)運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)具有脈動(dòng)的特點(diǎn)。動(dòng)具有脈動(dòng)的特點(diǎn)。=0。712.1.2 12.1.2 脈動(dòng)通風(fēng)技術(shù)脈動(dòng)通風(fēng)技術(shù) 脈動(dòng)通風(fēng)方法還可用于排塵。脈動(dòng)通風(fēng)方法還可用于排塵。 在水平巷道中，粉塵的在水平巷道中，粉塵的重力重力與與風(fēng)流對(duì)粉塵的作用力作風(fēng)流對(duì)粉塵的作用力作用方向用方向互相垂直互相垂直。 根據(jù)沃洛

6、寧的研究，使粉塵處于懸浮狀態(tài)條件是：紊根據(jù)沃洛寧的研究，使粉塵處于懸浮狀態(tài)條件是：紊流風(fēng)流流風(fēng)流橫向脈動(dòng)速度的均方橫向脈動(dòng)速度的均方大于或等于大于或等于粉塵的沉降速度粉塵的沉降速度。 脈動(dòng)通風(fēng)不僅使縱向脈動(dòng)速度增加，橫向脈動(dòng)速度也脈動(dòng)通風(fēng)不僅使縱向脈動(dòng)速度增加，橫向脈動(dòng)速度也增加了，這就有利于阻止粉塵的下降。增加了，這就有利于阻止粉塵的下降。=0。812.1.3 12.1.3 穩(wěn)態(tài)通風(fēng)模擬技術(shù)穩(wěn)態(tài)通風(fēng)模擬技術(shù) 礦井通風(fēng)是一個(gè)礦井通風(fēng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)的變化過(guò)程。的變化過(guò)程。 礦井通風(fēng)的這一動(dòng)態(tài)特性要求通風(fēng)工程師做到兩點(diǎn)：礦井通風(fēng)的這一動(dòng)態(tài)特性要求通風(fēng)工程師做到兩點(diǎn)： 一是及時(shí)掌握井下的通風(fēng)狀況；一

7、是及時(shí)掌握井下的通風(fēng)狀況； 二是根據(jù)需要及時(shí)調(diào)整風(fēng)量分布。二是根據(jù)需要及時(shí)調(diào)整風(fēng)量分布。 穩(wěn)態(tài)通風(fēng)模擬技術(shù)穩(wěn)態(tài)通風(fēng)模擬技術(shù)通過(guò)定期的風(fēng)量測(cè)定，獲得大通過(guò)定期的風(fēng)量測(cè)定，獲得大量的井下通風(fēng)狀況數(shù)據(jù)，分析和利用這些數(shù)據(jù)，應(yīng)用量的井下通風(fēng)狀況數(shù)據(jù)，分析和利用這些數(shù)據(jù)，應(yīng)用成熟的通風(fēng)計(jì)算理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)，進(jìn)行礦井通風(fēng)的成熟的通風(fēng)計(jì)算理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)，進(jìn)行礦井通風(fēng)的模擬與控制計(jì)算。模擬與控制計(jì)算。=0。912.1.312.1.3穩(wěn)態(tài)通風(fēng)模擬技術(shù)穩(wěn)態(tài)通風(fēng)模擬技術(shù) 礦井穩(wěn)態(tài)通風(fēng)解算礦井穩(wěn)態(tài)通風(fēng)解算的條件是指在一定時(shí)期內(nèi)，礦井沒(méi)的條件是指在一定時(shí)期內(nèi)，礦井沒(méi)有影響風(fēng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的巷道構(gòu)成，局部區(qū)域的工作面推進(jìn)、風(fēng)有

8、影響風(fēng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的巷道構(gòu)成，局部區(qū)域的工作面推進(jìn)、風(fēng)阻增大對(duì)通風(fēng)狀況的影響可以忽略或并不重要。阻增大對(duì)通風(fēng)狀況的影響可以忽略或并不重要。 此時(shí)，井下巷道風(fēng)阻保持不變，通風(fēng)設(shè)施的變更都是此時(shí)，井下巷道風(fēng)阻保持不變，通風(fēng)設(shè)施的變更都是人為進(jìn)行的，影響通風(fēng)狀況的風(fēng)流溫度保持穩(wěn)定，因而，人為進(jìn)行的，影響通風(fēng)狀況的風(fēng)流溫度保持穩(wěn)定，因而，可以應(yīng)用穩(wěn)態(tài)通風(fēng)的理論進(jìn)行通風(fēng)解算?？梢詰?yīng)用穩(wěn)態(tài)通風(fēng)的理論進(jìn)行通風(fēng)解算。=0。1012.1.4 12.1.4 均壓通風(fēng)技術(shù)均壓通風(fēng)技術(shù) 均壓通風(fēng)均壓通風(fēng)是指降低采空區(qū)或已采區(qū)漏風(fēng)通道兩側(cè)的是指降低采空區(qū)或已采區(qū)漏風(fēng)通道兩側(cè)的風(fēng)壓差，減少漏風(fēng)，以達(dá)到預(yù)防和消滅火災(zāi)的措施。風(fēng)壓

9、差，減少漏風(fēng)，以達(dá)到預(yù)防和消滅火災(zāi)的措施。按照均壓對(duì)象不同，分為按照均壓對(duì)象不同，分為區(qū)域均壓區(qū)域均壓和和局部均壓局部均壓兩種。兩種。u區(qū)域均壓是指對(duì)全礦井或礦井的某一翼、某一階段水區(qū)域均壓是指對(duì)全礦井或礦井的某一翼、某一階段水平實(shí)施的均壓措施。平實(shí)施的均壓措施。u局部均壓是指對(duì)特定的地點(diǎn)、地段實(shí)施的均壓措施。局部均壓是指對(duì)特定的地點(diǎn)、地段實(shí)施的均壓措施。=0。1 1均壓通風(fēng)均壓通風(fēng)11 均壓手段均壓手段是指用于調(diào)整和改變風(fēng)流壓力分布的設(shè)施和是指用于調(diào)整和改變風(fēng)流壓力分布的設(shè)施和設(shè)備。包括設(shè)備。包括調(diào)壓風(fēng)墻、調(diào)壓風(fēng)門、調(diào)壓風(fēng)窗、調(diào)壓風(fēng)筒、調(diào)調(diào)壓風(fēng)墻、調(diào)壓風(fēng)門、調(diào)壓風(fēng)窗、調(diào)壓風(fēng)筒、調(diào)壓風(fēng)路、調(diào)壓

10、風(fēng)機(jī)和調(diào)壓氣室壓風(fēng)路、調(diào)壓風(fēng)機(jī)和調(diào)壓氣室。=0。2 2均壓手段均壓手段 調(diào)壓風(fēng)墻調(diào)壓風(fēng)墻 設(shè)在巷道中擬調(diào)壓點(diǎn)設(shè)在巷道中擬調(diào)壓點(diǎn)處，以調(diào)整風(fēng)壓的擋風(fēng)墻。處，以調(diào)整風(fēng)壓的擋風(fēng)墻。目的是隔斷風(fēng)流，同時(shí)改目的是隔斷風(fēng)流，同時(shí)改變和調(diào)整風(fēng)壓的分布狀態(tài)。變和調(diào)整風(fēng)壓的分布狀態(tài)。只用于需調(diào)整風(fēng)壓分布狀只用于需調(diào)整風(fēng)壓分布狀態(tài)而對(duì)風(fēng)量無(wú)要求的場(chǎng)合。態(tài)而對(duì)風(fēng)量無(wú)要求的場(chǎng)合。調(diào)整或改變風(fēng)流特性如圖調(diào)整或改變風(fēng)流特性如圖8-3所示。所示。BCMLKDTAh21h圖圖8-3 調(diào)壓風(fēng)墻調(diào)壓特性圖調(diào)壓風(fēng)墻調(diào)壓特性圖1調(diào)壓風(fēng)墻；調(diào)壓風(fēng)墻；2主要通風(fēng)機(jī)主要通風(fēng)機(jī)12=0。 調(diào)壓風(fēng)門、調(diào)壓風(fēng)窗調(diào)壓風(fēng)門、調(diào)壓風(fēng)窗 設(shè)在巷道內(nèi)某一

11、擬調(diào)壓點(diǎn)處用以調(diào)節(jié)風(fēng)壓設(shè)在巷道內(nèi)某一擬調(diào)壓點(diǎn)處用以調(diào)節(jié)風(fēng)壓的風(fēng)門、風(fēng)窗。目的是在改變和調(diào)整設(shè)定地區(qū)風(fēng)的風(fēng)門、風(fēng)窗。目的是在改變和調(diào)整設(shè)定地區(qū)風(fēng)壓分布狀態(tài)的同時(shí)，仍然保時(shí)一定的風(fēng)量，并不壓分布狀態(tài)的同時(shí)，仍然保時(shí)一定的風(fēng)量，并不妨礙行人和運(yùn)輸。妨礙行人和運(yùn)輸。 調(diào)壓風(fēng)筒調(diào)壓風(fēng)筒 用于調(diào)整和改變風(fēng)壓分布狀態(tài)的風(fēng)筒。用于調(diào)整和改變風(fēng)壓分布狀態(tài)的風(fēng)筒。2 2均壓手段均壓手段13=0。 設(shè)置在調(diào)壓區(qū)段中用于調(diào)整或改變?cè)搮^(qū)段的風(fēng)壓設(shè)置在調(diào)壓區(qū)段中用于調(diào)整或改變?cè)搮^(qū)段的風(fēng)壓分布狀態(tài)的風(fēng)路分支?？捎糜谠鲎杌驕p阻調(diào)壓的場(chǎng)合。分布狀態(tài)的風(fēng)路分支?？捎糜谠鲎杌驕p阻調(diào)壓的場(chǎng)合。特點(diǎn)是在保持風(fēng)流繼續(xù)流動(dòng)的同時(shí)，進(jìn)行調(diào)壓

12、。特點(diǎn)是在保持風(fēng)流繼續(xù)流動(dòng)的同時(shí)，進(jìn)行調(diào)壓。u增阻調(diào)壓常使用縮小通風(fēng)斷面或增設(shè)風(fēng)阻物來(lái)實(shí)現(xiàn)；增阻調(diào)壓常使用縮小通風(fēng)斷面或增設(shè)風(fēng)阻物來(lái)實(shí)現(xiàn)；u減阻調(diào)壓是擴(kuò)大巷道斷面或開辟并聯(lián)風(fēng)路來(lái)實(shí)現(xiàn)。減阻調(diào)壓是擴(kuò)大巷道斷面或開辟并聯(lián)風(fēng)路來(lái)實(shí)現(xiàn)。 調(diào)壓風(fēng)路調(diào)壓風(fēng)路14=0。 用于調(diào)整或改變礦井或一翼、某一階段水平、某一既用于調(diào)整或改變礦井或一翼、某一階段水平、某一既定區(qū)域的風(fēng)壓分布狀態(tài)的礦用各種類型的風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)運(yùn)行最定區(qū)域的風(fēng)壓分布狀態(tài)的礦用各種類型的風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)運(yùn)行最重要的是保證長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)和可調(diào)性。如圖重要的是保證長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)和可調(diào)性。如圖8-4所示，可所示，可使使AD段風(fēng)壓降低，段風(fēng)壓降低，DB段風(fēng)壓升

13、高。段風(fēng)壓升高。BCLKDAh21h圖圖8-4 調(diào)壓風(fēng)機(jī)調(diào)壓特性圖調(diào)壓風(fēng)機(jī)調(diào)壓特性圖1礦井主要通風(fēng)機(jī)；礦井主要通風(fēng)機(jī)；2調(diào)壓風(fēng)機(jī)調(diào)壓風(fēng)機(jī) 調(diào)壓風(fēng)機(jī)調(diào)壓風(fēng)機(jī)15=0。 在調(diào)壓區(qū)段防火墻墻體外側(cè)一定的距離增建一道新的在調(diào)壓區(qū)段防火墻墻體外側(cè)一定的距離增建一道新的防火墻后所構(gòu)成的氣室。通過(guò)向兩墻體間壓入或從中排出相防火墻后所構(gòu)成的氣室。通過(guò)向兩墻體間壓入或從中排出相應(yīng)量的氣體來(lái)調(diào)節(jié)其間的氣體壓力與火區(qū)防火墻內(nèi)側(cè)的氣體應(yīng)量的氣體來(lái)調(diào)節(jié)其間的氣體壓力與火區(qū)防火墻內(nèi)側(cè)的氣體壓力，使其達(dá)到平衡狀態(tài)。壓力，使其達(dá)到平衡狀態(tài)?；?區(qū) 防 火 墻調(diào) 壓 風(fēng) 機(jī) 或連 通 管火 區(qū)調(diào) 壓 風(fēng) 窗調(diào) 壓 防 火 墻水

14、 柱 計(jì) 調(diào)壓氣室調(diào)壓氣室16=0。3 3均壓方式均壓方式 根據(jù)所采用的調(diào)壓手段不同，分為根據(jù)所采用的調(diào)壓手段不同，分為單一調(diào)壓?jiǎn)我徽{(diào)壓和和綜合調(diào)綜合調(diào)壓壓。 單一調(diào)壓方式是指應(yīng)用一種調(diào)壓手段對(duì)調(diào)壓對(duì)象實(shí)施調(diào)單一調(diào)壓方式是指應(yīng)用一種調(diào)壓手段對(duì)調(diào)壓對(duì)象實(shí)施調(diào)壓的方式，常用于局部均壓場(chǎng)合。壓的方式，常用于局部均壓場(chǎng)合。 綜合調(diào)壓方式是指使用多種調(diào)壓手段對(duì)一個(gè)或幾個(gè)施治綜合調(diào)壓方式是指使用多種調(diào)壓手段對(duì)一個(gè)或幾個(gè)施治區(qū)的風(fēng)壓分布狀態(tài)實(shí)施調(diào)整的方法，可以用于局部均壓區(qū)的風(fēng)壓分布狀態(tài)實(shí)施調(diào)整的方法，可以用于局部均壓和區(qū)域均壓。和區(qū)域均壓。 綜合均壓使用的手段有多種互配方式，常用的是調(diào)壓綜合均壓使用的手段

15、有多種互配方式，常用的是調(diào)壓風(fēng)機(jī)與調(diào)壓風(fēng)墻、調(diào)壓風(fēng)門及調(diào)壓風(fēng)窗的互配。風(fēng)機(jī)與調(diào)壓風(fēng)墻、調(diào)壓風(fēng)門及調(diào)壓風(fēng)窗的互配。17=0。3 3均壓方式均壓方式EMN3hTBCLKDAh21hh3MNhTBCLKDAh21圖圖8-6 調(diào)壓風(fēng)機(jī)與調(diào)壓風(fēng)墻互配調(diào)壓的特性調(diào)壓風(fēng)機(jī)與調(diào)壓風(fēng)墻互配調(diào)壓的特性（a）風(fēng)機(jī)設(shè)在風(fēng)墻回風(fēng)側(cè)；（）風(fēng)機(jī)設(shè)在風(fēng)墻回風(fēng)側(cè)；（b）風(fēng)機(jī)設(shè)在風(fēng)墻進(jìn)風(fēng)側(cè)）風(fēng)機(jī)設(shè)在風(fēng)墻進(jìn)風(fēng)側(cè)1礦井主要通風(fēng)機(jī)；礦井主要通風(fēng)機(jī)；2調(diào)壓風(fēng)機(jī)；調(diào)壓風(fēng)機(jī)；3調(diào)壓風(fēng)墻調(diào)壓風(fēng)墻18=0。4 4均壓方法均壓方法 均壓方法是指均壓方法是指一種調(diào)壓手段或多種調(diào)壓手段一種調(diào)壓手段或多種調(diào)壓手段組合實(shí)施組合實(shí)施的具體做法。的具體做法。

16、 區(qū)域均壓中可用調(diào)整礦井主要通風(fēng)機(jī)的工況，改造礦區(qū)域均壓中可用調(diào)整礦井主要通風(fēng)機(jī)的工況，改造礦井通風(fēng)系統(tǒng)，調(diào)整調(diào)壓風(fēng)墻、調(diào)壓風(fēng)門、調(diào)壓風(fēng)窗的具體位井通風(fēng)系統(tǒng)，調(diào)整調(diào)壓風(fēng)墻、調(diào)壓風(fēng)門、調(diào)壓風(fēng)窗的具體位置，建立調(diào)壓氣室等手段實(shí)現(xiàn)單一或綜合調(diào)壓。置，建立調(diào)壓氣室等手段實(shí)現(xiàn)單一或綜合調(diào)壓。 局部均壓最常用的方法有：局部均壓最常用的方法有：并聯(lián)風(fēng)路法，調(diào)壓風(fēng)墻、并聯(lián)風(fēng)路法，調(diào)壓風(fēng)墻、調(diào)壓風(fēng)門、調(diào)壓風(fēng)窗法及調(diào)壓氣室法調(diào)壓風(fēng)門、調(diào)壓風(fēng)窗法及調(diào)壓氣室法。1912.2 12.2 礦井除塵新技術(shù)礦井除塵新技術(shù)n12.2.1 12.2.1 泡沫除塵技術(shù)泡沫除塵技術(shù)n12.2.2 12.2.2 附壁風(fēng)筒控塵技術(shù)附壁風(fēng)

17、筒控塵技術(shù)n12.2.3 12.2.3 磁化水降塵技術(shù)磁化水降塵技術(shù)2012.2.1 12.2.1 泡沫除塵技術(shù)泡沫除塵技術(shù)1.泡沫除塵機(jī)理泡沫除塵機(jī)理 （1）碰撞）碰撞在泡沫運(yùn)動(dòng)路徑中的粉塵顆粒，只有在在泡沫運(yùn)動(dòng)路徑中的粉塵顆粒，只有在b 之內(nèi)的能與泡沫發(fā)之內(nèi)的能與泡沫發(fā)生接觸。在這個(gè)區(qū)域之外的粉塵顆粒將流過(guò)泡沫而不與其發(fā)生接觸。在這個(gè)區(qū)域之外的粉塵顆粒將流過(guò)泡沫而不與其發(fā)生接觸，如圖生接觸，如圖12-8所示。所示。圖12-8 泡沫與粉塵碰撞示意圖 b的值是未知量，必須通過(guò)的值是未知量，必須通過(guò)dp/2流線的數(shù)流線的數(shù)學(xué)模型得到，而該流線的方程很難求解，學(xué)模型得到，而該流線的方程很難求解，b

18、也不易確定，故很難得到碰撞效率的解析解。也不易確定，故很難得到碰撞效率的解析解。該碰撞是在模型的理想狀態(tài)下，而實(shí)際過(guò)程該碰撞是在模型的理想狀態(tài)下，而實(shí)際過(guò)程中，由于粉塵顆粒具有一定的質(zhì)量，并受井中，由于粉塵顆粒具有一定的質(zhì)量，并受井下風(fēng)流的影響，會(huì)形成無(wú)規(guī)則的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，下風(fēng)流的影響，會(huì)形成無(wú)規(guī)則的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，由于重力、慣性和擴(kuò)散的影響，粉塵顆粒并由于重力、慣性和擴(kuò)散的影響，粉塵顆粒并不是嚴(yán)格按照?qǐng)D中所示的軌跡運(yùn)動(dòng)，慣性和不是嚴(yán)格按照?qǐng)D中所示的軌跡運(yùn)動(dòng)，慣性和擴(kuò)散將對(duì)粉塵與泡沫碰撞產(chǎn)生一定的影響。擴(kuò)散將對(duì)粉塵與泡沫碰撞產(chǎn)生一定的影響。2112.2.1 12.2.1 泡沫除塵技術(shù)泡沫除塵技術(shù)1.泡沫

19、除塵機(jī)理泡沫除塵機(jī)理 （2）擴(kuò)散）擴(kuò)散n氣流中的粉塵顆粒當(dāng)尺寸小于一定值（氣流中的粉塵顆粒當(dāng)尺寸小于一定值（dp1m）時(shí)，在）時(shí)，在風(fēng)擾和分子熱運(yùn)動(dòng)的作用下會(huì)做無(wú)規(guī)則的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。在運(yùn)動(dòng)風(fēng)擾和分子熱運(yùn)動(dòng)的作用下會(huì)做無(wú)規(guī)則的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，微塵撞擊泡沫液壁而被析出的液體俘獲或被濕潤(rùn)后過(guò)程中，微塵撞擊泡沫液壁而被析出的液體俘獲或被濕潤(rùn)后沉降，如圖沉降，如圖12-9所示。所示。圖圖 12-9 擴(kuò)散效應(yīng)示意圖擴(kuò)散效應(yīng)示意圖n這種無(wú)規(guī)則的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)稱作布這種無(wú)規(guī)則的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)稱作布朗運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)的劇烈程度與朗運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)的劇烈程度與溫度成正比，溫度越高布朗運(yùn)溫度成正比，溫度越高布朗運(yùn)動(dòng)加劇，其氣體流速

20、增快，而動(dòng)加劇，其氣體流速增快，而方向仍是隨機(jī)的。方向仍是隨機(jī)的。2212.2.1 12.2.1 泡沫除塵技術(shù)泡沫除塵技術(shù)1.泡沫除塵機(jī)理泡沫除塵機(jī)理n （3）濕潤(rùn)）濕潤(rùn)n礦塵大多數(shù)都是疏水性質(zhì)，很難被水濕潤(rùn)而沉降，這正礦塵大多數(shù)都是疏水性質(zhì)，很難被水濕潤(rùn)而沉降，這正是水霧捕塵的缺點(diǎn)。而泡沫除塵技術(shù)由于發(fā)泡劑的加入是水霧捕塵的缺點(diǎn)。而泡沫除塵技術(shù)由于發(fā)泡劑的加入，克服了這一缺點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)粉塵的快速濕潤(rùn)。，克服了這一缺點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)粉塵的快速濕潤(rùn)。n設(shè)粉塵顆粒表面的固相與泡沫液膜中的液相接觸并被濕設(shè)粉塵顆粒表面的固相與泡沫液膜中的液相接觸并被濕潤(rùn)，即消失一個(gè)固潤(rùn)，即消失一個(gè)固氣和一個(gè)液氣和一個(gè)

21、液氣界面，產(chǎn)生了一個(gè)氣界面，產(chǎn)生了一個(gè)固固液界面。取固液界面。取固液接觸面的單位面積，恒溫恒壓條液接觸面的單位面積，恒溫恒壓條件下，濕潤(rùn)作用導(dǎo)致的自由能差值就可以表示為：件下，濕潤(rùn)作用導(dǎo)致的自由能差值就可以表示為：SLSgLgG2312.2.1 12.2.1 泡沫除塵技術(shù)泡沫除塵技術(shù)1.泡沫除塵機(jī)理泡沫除塵機(jī)理n （4）截留與覆蓋）截留與覆蓋截留效應(yīng)為粒子（粒徑小于截留效應(yīng)為粒子（粒徑小于5m或者無(wú)質(zhì)量）隨氣體流線或者無(wú)質(zhì)量）隨氣體流線運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。模型中，對(duì)于直徑為運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。模型中，對(duì)于直徑為dp的粒子（實(shí)心球體）的粒子（實(shí)心球體），當(dāng)其運(yùn)動(dòng)軌跡在極限流線以下，當(dāng)其運(yùn)動(dòng)軌跡在極限流線以下b范

22、圍之內(nèi)，就有可能會(huì)被范圍之內(nèi)，就有可能會(huì)被泡沫截留，如圖泡沫截留，如圖12-10所示。所示。n截留效應(yīng)宏觀上表現(xiàn)為泡沫除截留效應(yīng)宏觀上表現(xiàn)為泡沫除塵的覆蓋性能，當(dāng)塵的覆蓋性能，當(dāng)n個(gè)相距個(gè)相距 的泡沫同時(shí)作用于塵源處，將的泡沫同時(shí)作用于塵源處，將有可能攔截泡沫有可能攔截泡沫4nb范圍內(nèi)的粉范圍內(nèi)的粉塵，如圖塵，如圖12-11所示。所示。/ 2pfd2412.2.1 12.2.1 泡沫除塵技術(shù)泡沫除塵技術(shù)1.泡沫除塵機(jī)理泡沫除塵機(jī)理n （5）黏附）黏附n泡沫外表面具有黏附粉塵的功能，其作用機(jī)理如圖泡沫外表面具有黏附粉塵的功能，其作用機(jī)理如圖12-12所示。當(dāng)具有一定速度的泡沫（圖所示。當(dāng)具有一定

23、速度的泡沫（圖a）向粉塵運(yùn)動(dòng)（圖）向粉塵運(yùn)動(dòng)（圖b），粉塵經(jīng)過(guò)碰撞、截留和擴(kuò)散等一系列作用后到達(dá)泡沫表面，粉塵經(jīng)過(guò)碰撞、截留和擴(kuò)散等一系列作用后到達(dá)泡沫表面（圖（圖c），被泡沫所黏附（圖），被泡沫所黏附（圖d）。由于泡沫質(zhì)量的不斷增）。由于泡沫質(zhì)量的不斷增加，并在重力的作用下，使得泡沫上表面液膜逐漸變薄直至加，并在重力的作用下，使得泡沫上表面液膜逐漸變薄直至破裂，最終形成許多包裹粉塵的泡沫小碎片（圖破裂，最終形成許多包裹粉塵的泡沫小碎片（圖e）降落到）降落到地面。地面。圖圖12-12 泡沫黏附粉塵示意圖泡沫黏附粉塵示意圖252.泡沫劑及泡沫劑溶液泡沫劑及泡沫劑溶液n除塵泡沫的發(fā)泡倍數(shù)、分散度、

24、黏附和濕潤(rùn)能力是決定泡沫抑除塵泡沫的發(fā)泡倍數(shù)、分散度、黏附和濕潤(rùn)能力是決定泡沫抑塵效果的重要因素，良好的除塵泡沫發(fā)泡劑必須符合以下要求：塵效果的重要因素，良好的除塵泡沫發(fā)泡劑必須符合以下要求：n（1）在氣）在氣-液、固液界面上發(fā)生吸附，能顯著降低溶液的液、固液界面上發(fā)生吸附，能顯著降低溶液的表表面張力；面張力；n（2）具有能使粉塵顆粒表面由）具有能使粉塵顆粒表面由疏水性變?yōu)橛H水性疏水性變?yōu)橛H水性的性質(zhì)；的性質(zhì)；n（3）具有適當(dāng)?shù)模┚哂羞m當(dāng)?shù)娜芙舛热芙舛?；n（4）在低用量的情況下，能將氣體快速卷吸到水中，促使水和）在低用量的情況下，能將氣體快速卷吸到水中，促使水和氣體混合產(chǎn)生分散均勻、泡沫細(xì)膩、

25、數(shù)目眾多、穩(wěn)定性強(qiáng)的泡沫氣體混合產(chǎn)生分散均勻、泡沫細(xì)膩、數(shù)目眾多、穩(wěn)定性強(qiáng)的泡沫n（5）保證液膜具有較大的）保證液膜具有較大的粘度粘度和機(jī)械和機(jī)械彈性強(qiáng)彈性強(qiáng)度；度；n（6）要保證粉塵顆粒和泡沫碰撞時(shí)所形成的顆粒）要保證粉塵顆粒和泡沫碰撞時(shí)所形成的顆粒泡沫集合體泡沫集合體有相當(dāng)強(qiáng)的有相當(dāng)強(qiáng)的穩(wěn)定性穩(wěn)定性。n（7）價(jià)格低廉、綠色環(huán)保、來(lái)源廣泛價(jià)格低廉、綠色環(huán)保、來(lái)源廣泛。263.發(fā)泡原理發(fā)泡原理n泡沫降塵裝置主要有泡沫降塵裝置主要有進(jìn)風(fēng)口、進(jìn)水口、過(guò)濾器、發(fā)泡器、發(fā)進(jìn)風(fēng)口、進(jìn)水口、過(guò)濾器、發(fā)泡器、發(fā)泡劑添加裝置、儲(chǔ)液罐、泡沫分配器、泡沫噴射支架、噴頭泡劑添加裝置、儲(chǔ)液罐、泡沫分配器、泡沫噴射支架

26、、噴頭及輸送管路及輸送管路。其主要工藝流程如圖。其主要工藝流程如圖12-13。圖圖12-13泡沫降塵工藝流程圖泡沫降塵工藝流程圖274.泡沫降塵技術(shù)在綜掘工作面的應(yīng)用泡沫降塵技術(shù)在綜掘工作面的應(yīng)用n井下泡沫降塵裝置布置如圖井下泡沫降塵裝置布置如圖12-14所示，將泡沫降塵裝置布置所示，將泡沫降塵裝置布置在掘進(jìn)機(jī)司機(jī)側(cè)，方便調(diào)節(jié)與使用；除塵風(fēng)機(jī)安裝在掘進(jìn)機(jī)后方在掘進(jìn)機(jī)司機(jī)側(cè)，方便調(diào)節(jié)與使用；除塵風(fēng)機(jī)安裝在掘進(jìn)機(jī)后方運(yùn)輸皮帶支架上；吸塵口布置在掘進(jìn)機(jī)回轉(zhuǎn)臺(tái)上；噴射裝置安裝運(yùn)輸皮帶支架上；吸塵口布置在掘進(jìn)機(jī)回轉(zhuǎn)臺(tái)上；噴射裝置安裝在掘進(jìn)機(jī)回轉(zhuǎn)臺(tái)前方，距截割頭最前方在掘進(jìn)機(jī)回轉(zhuǎn)臺(tái)前方，距截割頭最前方1.

27、5-2m。n泡沫降塵技術(shù)制備泡沫必泡沫降塵技術(shù)制備泡沫必須具備須具備水源和壓風(fēng)水源和壓風(fēng)。一般。一般情況下宜采用掘進(jìn)面?zhèn)缺谇闆r下宜采用掘進(jìn)面?zhèn)缺谂鋫涞膲核蛪猴L(fēng)，要求配備的壓水和壓風(fēng)，要求水的流量為水的流量為1-2m/h，壓，壓力力2-3Mpa；壓風(fēng)管路要；壓風(fēng)管路要求流量為求流量為40-80m/h，壓，壓力力0.4-1Mpa。圖圖12-14泡沫降塵布置圖泡沫降塵布置圖284.泡沫降塵技術(shù)在綜掘工作面的應(yīng)用泡沫降塵技術(shù)在綜掘工作面的應(yīng)用n掘進(jìn)面的產(chǎn)塵點(diǎn)位于截齒處，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐觀察，保持掘進(jìn)面的產(chǎn)塵點(diǎn)位于截齒處，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐觀察，保持1/3厚度厚度的泡沫噴射在截齒上，的泡沫噴射在截齒上，2/3的泡沫

28、噴射到截齒外圍，此時(shí)的降的泡沫噴射到截齒外圍，此時(shí)的降塵效果最佳。由于掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行下部切割會(huì)與底板和底部碎巖發(fā)塵效果最佳。由于掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行下部切割會(huì)與底板和底部碎巖發(fā)生碰撞和擠壓，因此泡沫噴頭的布置主要在截割頭的上部和兩生碰撞和擠壓，因此泡沫噴頭的布置主要在截割頭的上部和兩翼，共布置翼，共布置6個(gè)噴頭，如圖個(gè)噴頭，如圖12-15所示。所示。n上部噴頭以上部噴頭以30傾斜扇傾斜扇形噴出，中部左右兩翼形噴出，中部左右兩翼的兩個(gè)噴頭以的兩個(gè)噴頭以60傾斜傾斜扇形噴出，底部左右兩扇形噴出，底部左右兩翼的兩個(gè)噴頭以翼的兩個(gè)噴頭以135向斜下方噴出，噴頭擴(kuò)向斜下方噴出，噴頭擴(kuò)散角度均為散角度均為45。井下。井

29、下應(yīng)用情況如圖應(yīng)用情況如圖12-16。2912.2.2 附壁風(fēng)筒控塵技術(shù)附壁風(fēng)筒控塵技術(shù)n附壁風(fēng)筒的結(jié)構(gòu)，根據(jù)使用地點(diǎn)生產(chǎn)技術(shù)條件的差異附壁風(fēng)筒的結(jié)構(gòu)，根據(jù)使用地點(diǎn)生產(chǎn)技術(shù)條件的差異(巷道斷巷道斷面大小，供風(fēng)量大小，除塵器配套方式面大小，供風(fēng)量大小，除塵器配套方式等等)，通常分為三種。，通常分為三種。n （1）螺旋出風(fēng)附壁風(fēng)筒）螺旋出風(fēng)附壁風(fēng)筒n附壁風(fēng)筒軸向出風(fēng)端設(shè)計(jì)一個(gè)蝶閥，并通過(guò)連桿與狹縫出口的出附壁風(fēng)筒軸向出風(fēng)端設(shè)計(jì)一個(gè)蝶閥，并通過(guò)連桿與狹縫出口的出風(fēng)閥門連動(dòng)，可以利用手動(dòng)或氣動(dòng)實(shí)現(xiàn)軸向經(jīng)導(dǎo)風(fēng)筒供風(fēng)和徑向風(fēng)閥門連動(dòng)，可以利用手動(dòng)或氣動(dòng)實(shí)現(xiàn)軸向經(jīng)導(dǎo)風(fēng)筒供風(fēng)和徑向螺旋出風(fēng)的風(fēng)流轉(zhuǎn)換。當(dāng)掘進(jìn)機(jī)

30、工作時(shí)，手動(dòng)或者通過(guò)氣動(dòng)控制螺旋出風(fēng)的風(fēng)流轉(zhuǎn)換。當(dāng)掘進(jìn)機(jī)工作時(shí)，手動(dòng)或者通過(guò)氣動(dòng)控制將閥門關(guān)閉，風(fēng)流即從窄條噴口噴出，將壓入的軸向風(fēng)流改變?yōu)閷㈤y門關(guān)閉，風(fēng)流即從窄條噴口噴出，將壓入的軸向風(fēng)流改變?yōu)檠叵锏辣谛D(zhuǎn)并前移的風(fēng)流。螺旋出風(fēng)附壁風(fēng)筒的結(jié)構(gòu)如圖沿巷道壁旋轉(zhuǎn)并前移的風(fēng)流。螺旋出風(fēng)附壁風(fēng)筒的結(jié)構(gòu)如圖12-18所示。所示。3012.2.2 附壁風(fēng)筒控塵技術(shù)附壁風(fēng)筒控塵技術(shù)n附壁風(fēng)筒的結(jié)構(gòu)，根據(jù)使用地點(diǎn)生產(chǎn)技術(shù)條件的差異附壁風(fēng)筒的結(jié)構(gòu)，根據(jù)使用地點(diǎn)生產(chǎn)技術(shù)條件的差異(巷道斷巷道斷面大小，供風(fēng)量大小，除塵器配套方式面大小，供風(fēng)量大小，除塵器配套方式等等)，通常分為三種。，通常分為三種。n（2）徑向出

31、風(fēng)附壁風(fēng)筒）徑向出風(fēng)附壁風(fēng)筒n由于附壁風(fēng)筒將普通風(fēng)筒向巷道軸向供風(fēng)方式改變?yōu)閺较虺鲲L(fēng)向由于附壁風(fēng)筒將普通風(fēng)筒向巷道軸向供風(fēng)方式改變?yōu)閺较虺鲲L(fēng)向工作面方向螺旋前進(jìn)的供風(fēng)方式，利用附壁效應(yīng)大大地降低了沿工作面方向螺旋前進(jìn)的供風(fēng)方式，利用附壁效應(yīng)大大地降低了沿巷道軸向的風(fēng)流速度，增大巷道邊沿區(qū)域風(fēng)流速度，從而使巷道巷道軸向的風(fēng)流速度，增大巷道邊沿區(qū)域風(fēng)流速度，從而使巷道斷面上的風(fēng)流分布趨于均勻。徑向出風(fēng)附壁風(fēng)筒結(jié)構(gòu)如圖斷面上的風(fēng)流分布趨于均勻。徑向出風(fēng)附壁風(fēng)筒結(jié)構(gòu)如圖12-19所示。所示。3112.2.2 附壁風(fēng)筒控塵技術(shù)附壁風(fēng)筒控塵技術(shù)n附壁風(fēng)筒的結(jié)構(gòu)，根據(jù)使用地點(diǎn)生產(chǎn)技術(shù)條件的差異附壁風(fēng)筒的結(jié)構(gòu)

32、，根據(jù)使用地點(diǎn)生產(chǎn)技術(shù)條件的差異(巷道斷巷道斷面大小，供風(fēng)量大小，除塵器配套方式面大小，供風(fēng)量大小，除塵器配套方式等等)，通常分為三種。，通常分為三種。n（3）帶有螺旋器的軟質(zhì)附壁風(fēng)筒）帶有螺旋器的軟質(zhì)附壁風(fēng)筒n它由橡膠布與金屬骨架制成是新型產(chǎn)品，螺旋器緊連著附壁風(fēng)筒它由橡膠布與金屬骨架制成是新型產(chǎn)品，螺旋器緊連著附壁風(fēng)筒，當(dāng)軸向風(fēng)流經(jīng)過(guò)螺旋器時(shí)，便轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)風(fēng)流，因此風(fēng)流一進(jìn)，當(dāng)軸向風(fēng)流經(jīng)過(guò)螺旋器時(shí)，便轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)風(fēng)流，因此風(fēng)流一進(jìn)入附壁風(fēng)筒，便立即成為螺旋風(fēng)流向外排出，可用于任何巷道斷入附壁風(fēng)筒，便立即成為螺旋風(fēng)流向外排出，可用于任何巷道斷面的綜掘工作面。安裝附壁風(fēng)筒后的綜合通風(fēng)除塵系統(tǒng)布置

33、如圖面的綜掘工作面。安裝附壁風(fēng)筒后的綜合通風(fēng)除塵系統(tǒng)布置如圖12-20所示所示圖圖12-20通風(fēng)除塵系統(tǒng)布置示意圖通風(fēng)除塵系統(tǒng)布置示意圖1-掘進(jìn)機(jī)截割掘進(jìn)機(jī)截割臂臂； 2-吸塵罩；吸塵罩；3-抽出式風(fēng)筒；抽出式風(fēng)筒；4-司機(jī)處；司機(jī)處；5-掘進(jìn)機(jī)；掘進(jìn)機(jī)； 6-附壁風(fēng)筒；附壁風(fēng)筒； 7-除塵器；除塵器； 8-壓入壓入式風(fēng)筒式風(fēng)筒3212.2.3 磁化水降塵技術(shù)磁化水降塵技術(shù)n磁化水降塵原理磁化水降塵原理：水經(jīng)磁化后，物理化學(xué)性質(zhì)可發(fā)生暫時(shí)的變：水經(jīng)磁化后，物理化學(xué)性質(zhì)可發(fā)生暫時(shí)的變化。水的粘度減低，吸附能力、溶解能力及滲透能力增加，再化。水的粘度減低，吸附能力、溶解能力及滲透能力增加，再加上水珠變小，有利于提高水的霧化程度，增加與粉塵的接觸加上水珠變小，有利于提高水的霧化程度，增加與粉塵的接觸機(jī)會(huì)，提高降塵效率。機(jī)會(huì)，提高降塵效率。n磁化水降塵優(yōu)點(diǎn)包括磁化水降塵優(yōu)點(diǎn)包括：設(shè)備簡(jiǎn)單、安裝方便、性能可靠，成本：設(shè)備簡(jiǎn)單、安裝方便、性能可靠，成本低，易于實(shí)施。低，易于實(shí)施。3312.2.3 磁化水降塵技術(shù)磁化水降塵技術(shù)n磁化程度的好壞與磁水器的結(jié)構(gòu)、磁水器磁場(chǎng)強(qiáng)度及特性磁化程度的