礦井通風與除塵(蔣仲安版) 10 礦井綜合防塵技術

1、12根據(jù)我國煤礦幾十年來積累的防塵經(jīng)驗，在多數(shù)情況根據(jù)我國煤礦幾十年來積累的防塵經(jīng)驗，在多數(shù)情況下，下，單靠某一種方法是難以解決粉塵危害問題的，必須采單靠某一種方法是難以解決粉塵危害問題的，必須采取綜合防塵措施。取綜合防塵措施。概括起來可將煤礦粉塵防治措施分為以概括起來可將煤礦粉塵防治措施分為以下下5大類：大類：p減塵措施減塵措施p降塵措施降塵措施p排塵措施排塵措施p除塵措施除塵措施p個體防護個體防護3 10.1 通風排塵通風排塵 10.2 濕式除塵濕式除塵 10.3 密閉抽塵密閉抽塵 10.4 凈化風流凈化風流 10.5 個體防護個體防護4 通風排塵通風排塵是利用通風的方法稀釋和排出礦井巷是

2、利用通風的方法稀釋和排出礦井巷道和作業(yè)地點空氣中的懸浮粉塵，防止其過量積聚道和作業(yè)地點空氣中的懸浮粉塵，防止其過量積聚的有效措施。的有效措施。 排塵效果的主要影響因素：排塵效果的主要影響因素：風速風速礦塵密度、粒度、形狀、濕潤程度等。礦塵密度、粒度、形狀、濕潤程度等。510.1.1 粉塵在井巷中的沉降粉塵在井巷中的沉降10.1.2 礦塵的擴散礦塵的擴散10.1.3 排塵風速排塵風速10.1.4 揚塵風速揚塵風速6p 1.1.粉塵沉降運動的阻力粉塵沉降運動的阻力p 2.2.阻力系數(shù)阻力系數(shù)一般情況下阻力系數(shù)一般情況下阻力系數(shù)CsCs表示了阻力的性質和大小。試驗表表示了阻力的性質和大小。試驗表明明

3、Cs Cs 與塵粒的直徑與塵粒的直徑dpdp、流體速度、流體速度v v和氣體的動力粘性系數(shù)和氣體的動力粘性系數(shù)gg有關，這三者的關系可用粒子的雷諾數(shù)有關，這三者的關系可用粒子的雷諾數(shù)ReP來表示來表示24 22oPsvdCFg0pgpvdRe 7阻力系數(shù)阻力系數(shù)Cs成為塵粒雷諾數(shù)成為塵粒雷諾數(shù)ReP的函數(shù)，即：的函數(shù)，即：psRefC 阻力系數(shù)阻力系數(shù)Cs與塵粒雷諾數(shù)與塵粒雷諾數(shù)Rep之間的關系如圖之間的關系如圖10-1所示。從圖中可所示。從圖中可以看出，在不同的以看出，在不同的Rep范圍內(nèi)，范圍內(nèi)，Cs具有不同的性質和數(shù)值，因而通常根具有不同的性質和數(shù)值，因而通常根據(jù)據(jù)Rep的大小分成四個區(qū)

4、段進行考慮，在每一區(qū)段都有不同的表達式的大小分成四個區(qū)段進行考慮，在每一區(qū)段都有不同的表達式來表示來表示Cs與與Rep之間的關系。之間的關系。（1）粘性流區(qū)（）粘性流區(qū)（Stokes）（Rep99991001009999999999999999濕式除塵器濕式除塵器沖擊式除塵器沖擊式除塵器自激式除塵器自激式除塵器空心噴淋塔空心噴淋塔中能文丘里除塵器中能文丘里除塵器高能文丘里除塵器高能文丘里除塵器泡沫除塵器泡沫除塵器旋風除塵器旋風除塵器9898100100999910010010010095951001008585939394949999999980808787383840405555979799

5、994242靜電式除塵器靜電式除塵器干式除塵器干式除塵器濕式除塵器濕式除塵器999999999999989886869292表表6-1 6-1 各種除塵器對不同粒徑粉塵的除塵效率各種除塵器對不同粒徑粉塵的除塵效率86 選擇除塵器要從選擇除塵器要從生產(chǎn)特點與排放標準生產(chǎn)特點與排放標準出發(fā)，結臺除塵出發(fā)，結臺除塵器的器的除塵效率、設備的阻力、處理能力、運轉可靠性、操除塵效率、設備的阻力、處理能力、運轉可靠性、操作工作繁簡、一次投資及維護管理作工作繁簡、一次投資及維護管理等諸因素加以全面考慮。等諸因素加以全面考慮。 首先應考慮礦山的特點和要求。首先應考慮礦山的特點和要求。 選用的除塵器必須滿足排放標

6、準規(guī)定的排放濃度。選用的除塵器必須滿足排放標準規(guī)定的排放濃度。 應考慮粉塵的性質和粒度分布。應考慮粉塵的性質和粒度分布。 除塵器排出的粉塵或泥漿等要易于處理。除塵器排出的粉塵或泥漿等要易于處理。 容易操作與維修。容易操作與維修。 費用。費用。87 由于礦山的特殊由于礦山的特殊工作條件（如工作空間較小、分散、移工作條件（如工作空間較小、分散、移動性強、環(huán)境潮濕等動性強、環(huán)境潮濕等) )，除某些固定產(chǎn)塵點，除某些固定產(chǎn)塵點( (如破碎硐室、裝如破碎硐室、裝載硐室、溜礦井等載硐室、溜礦井等) )可以選用通用的標準產(chǎn)品外，常常要根可以選用通用的標準產(chǎn)品外，常常要根據(jù)據(jù)井下工作條件與要求井下工作條件與要

7、求，設計制造比較簡便的除塵器。，設計制造比較簡便的除塵器。88旋風除塵器旋風除塵器是利用離心是利用離心力從含塵氣體中將塵粒分離力從含塵氣體中將塵粒分離的設備。含塵氣體以較高速的設備。含塵氣體以較高速度沿切線方向進入除塵器后度沿切線方向進入除塵器后, ,沿外壁由上而下作旋轉運動，沿外壁由上而下作旋轉運動，隨著圓錐體的收縮而轉向除隨著圓錐體的收縮而轉向除塵器軸心，受底部所阻而返塵器軸心，受底部所阻而返回，沿軸心向上轉，最后經(jīng)回，沿軸心向上轉，最后經(jīng)排出管排出。排出管排出。圖圖6-4 6-4 旋風除塵器旋風除塵器1錐體，2內(nèi)螺旋，3外螺渦，4筒體，5上旋渦，6排出管 89 過濾式除塵器過濾式除塵器是

8、使含塵氣是使含塵氣流通過過濾材料，粉塵被濾料流通過過濾材料，粉塵被濾料分離出來的一種裝置。袋式除分離出來的一種裝置。袋式除塵器是用塵器是用濾布濾布的過濾作用進行的過濾作用進行除塵的。含塵空氣通過濾布后，除塵的。含塵空氣通過濾布后，由于由于過濾、碰撞、攔截、擴散、過濾、碰撞、攔截、擴散、靜電靜電作用，粉塵被阻留在濾料作用，粉塵被阻留在濾料內(nèi)表面上，凈化后的氣體由除內(nèi)表面上，凈化后的氣體由除塵器風機口排出。塵器風機口排出。 圖圖6-5 濾布過濾作用示意圖濾布過濾作用示意圖 90 臥式旋風水臥式旋風水膜除塵器也稱水膜除塵器也稱水鼓除塵器、旋筒鼓除塵器、旋筒式水膜除塵器等，式水膜除塵器等，它主要有它主

9、要有內(nèi)筒、內(nèi)筒、外筒、螺旋形導外筒、螺旋形導流片、集塵水箱、流片、集塵水箱、脫水器脫水器等組成。等組成。 圖圖6-7 臥式旋風水膜除塵器臥式旋風水膜除塵器91 含塵氣流以一定的流含塵氣流以一定的流速從噴頭速從噴頭( (或散流器或散流器) )沖入沖入水中，然后折轉水中，然后折轉180180改改變其流動方向。在慣性作變其流動方向。在慣性作用下，部分塵粒被分離。用下，部分塵粒被分離。由于氣流沖擊濺起水花、由于氣流沖擊濺起水花、水霧，可使氣流得到進一水霧，可使氣流得到進一步的凈化。凈化后的氣流步的凈化。凈化后的氣流經(jīng)擋水板脫水后排出。經(jīng)擋水板脫水后排出。 圖圖6-86-8 簡易簡易沖擊式除塵器沖擊式除

10、塵器1含塵氣體進口；2清潔氣體出口；3噴頭92 含塵氣體進入除塵器后，含塵氣體進入除塵器后，先撞擊在洗滌液的表面上，先撞擊在洗滌液的表面上，有一部分粗塵粒沉降下來，有一部分粗塵粒沉降下來，然后被迫通過一個或兩個并然后被迫通過一個或兩個并聯(lián)的聯(lián)的S S形固定通道，使其速形固定通道，使其速度增加到度增加到15m/s15m/s左右。由于左右。由于通道中氣流速度比較高，激通道中氣流速度比較高，激起一片混亂的水幕，然后破起一片混亂的水幕，然后破裂成許多水滴，塵粒與水滴裂成許多水滴，塵粒與水滴相碰撞而被獲。相碰撞而被獲。 圖圖6-9 6-9 羅托克倫羅托克倫( (RotoRoto-Clone)-Clone

11、)型自激式除塵器型自激式除塵器1除霧器；2溢流箱；3“S”型通道；4靜水位；5工作水位；93 文丘里除塵器是由文丘里除塵器是由收縮管、喉管、擴散管和噴水裝置收縮管、喉管、擴散管和噴水裝置構構成，它與成，它與旋風分離器旋風分離器一起構成文丘里除塵器。一起構成文丘里除塵器。 圖圖6-10 6-10 文丘里除塵器文丘里除塵器1-進氣管；2-收縮管；3-噴嘴；4-喉管；5-擴散管；6-連接管94 礦用臥式自激式礦用臥式自激式水浴水膜除塵器結構水浴水膜除塵器結構如圖如圖6-116-11所示。主要所示。主要由由上下導流葉片、脫上下導流葉片、脫水器、水箱、外殼、水器、水箱、外殼、風機、排漿閥和注水風機、排漿

12、閥和注水孔孔等組成，圖中每一等組成，圖中每一結構形狀都是通過大結構形狀都是通過大量模型試驗確定的。量模型試驗確定的。 圖圖 6-11 除塵裝置結構示意圖除塵裝置結構示意圖1、2下導流葉片，3排漿閥，4風機，5脫水器，6上導流葉片，7外殼，8水面，9注水孔，10水箱95 濕式過濾除塵器是利用濕式過濾除塵器是利用化學纖維層濾料、尼龍網(wǎng)或不銹化學纖維層濾料、尼龍網(wǎng)或不銹鋼絲網(wǎng)鋼絲網(wǎng)作過濾層并連續(xù)不斷地向過濾層噴射水霧，在過濾層作過濾層并連續(xù)不斷地向過濾層噴射水霧，在過濾層上形成水珠或水膜，把上形成水珠或水膜，把纖維層過濾纖維層過濾和和水珠、水膜水珠、水膜的除塵作用的除塵作用綜合在一起的除塵裝置。綜合

13、在一起的除塵裝置。圖圖4-12 JTC -14-12 JTC -1型掘進通風除塵器型掘進通風除塵器1-進水管；2-截止閥；3-壓力表；4-濕式過濾器箱體；5-脫水筒；6-旋流葉片；7-集水環(huán)；8-閘閥；9-排水管；10-脫水器腳架；11-過濾器；12-泥漿槽；13 -腳架96 這種除塵風機是利用這種除塵風機是利用霧滴的濕潤凝聚作用霧滴的濕潤凝聚作用及及旋流的離心旋流的離心分離作用分離作用除塵的礦用裝置主要由濕潤凝聚筒、通風機、脫水除塵的礦用裝置主要由濕潤凝聚筒、通風機、脫水器及后導流器組成。器及后導流器組成。 圖圖6-13 6-13 濕式旋流除塵風機結構示意圖濕式旋流除塵風機結構示意圖1-壓力

14、表；2-總入水管；3-水閥門；4-沖突網(wǎng)；5-發(fā)霧盤水管；6-接流管接頭；7-電機擋水套；8-脫水器筒體；9-集水環(huán)；10-后導流器導流片；11-后導流器；12-泄水管；13-貯水槽；14-JBT - 52型局部通風機；15 -發(fā)霧盤；16-沖突網(wǎng)框；17-觀察門；18-凝聚濕潤筒；l9噴霧器97 這也是一種利用這也是一種利用噴霧的濕潤凝聚噴霧的濕潤凝聚及及旋流的離心分離作用旋流的離心分離作用的除塵裝置，應用于掘進巷道的風流凈化。的除塵裝置，應用于掘進巷道的風流凈化。圖圖6-14 MAD6-14 MAD型風洗凈化器結構示意圖型風洗凈化器結構示意圖1-吊掛環(huán)；2-流線型百葉板；3-支撐架；4-帶

15、軸承葉輪；5-噴嘴；6-噴霧給水環(huán)；7-風筒卡緊板；8-卡緊板螺栓；9-回收塵泥孔板；10-集水箱；11-回水N型管；12-濾流器 98 SCFSCF系列濕式除塵機系列濕式除塵機主要用于掘進巷道時長抽或長抽短主要用于掘進巷道時長抽或長抽短壓的通風除塵系統(tǒng)。壓的通風除塵系統(tǒng)。SCFSCF系列濕式除塵機由系列濕式除塵機由抽出式風機、除抽出式風機、除塵器、水泵及供水噴霧系統(tǒng)塵器、水泵及供水噴霧系統(tǒng)組成。組成。圖圖6-15 SCF系列濕式除塵風機結構圖系列濕式除塵風機結構圖99 PSCFPSCF水射流除塵風機水射流除塵風機是我國在通風除塵方面是我國在通風除塵方面首次首次應用應用水射流技術的通風除塵設備

16、。水射流技術的通風除塵設備。圖圖6-16 PSCF6-16 PSCF水射流除塵風機結構示意圖水射流除塵風機結構示意圖l-捕塵罩；2-導風筒；3-PSCF系列除塵風機；4-導風筒；5-漸擴風筒；6-漏水排污筒；7-漸縮風筒；8-掘進機；9-可調(diào)支撐架；10-橋式皮帶機；11-游動小車；12泵站；13-拉桿100p 井下各生產(chǎn)環(huán)節(jié)采取防塵措施后，仍有少量微細礦塵懸井下各生產(chǎn)環(huán)節(jié)采取防塵措施后，仍有少量微細礦塵懸浮于空氣中，甚至個別地點不能達到衛(wèi)生標準，所以加浮于空氣中，甚至個別地點不能達到衛(wèi)生標準，所以加強個體防護是綜合防塵措施的一個重要方面。強個體防護是綜合防塵措施的一個重要方面。p 我國礦山使

17、用的個體防塵用具主要有我國礦山使用的個體防塵用具主要有防塵口罩防塵口罩、防塵安防塵安全帽全帽和和隔絕式壓風呼吸器隔絕式壓風呼吸器，其目的是使佩戴者既能呼吸，其目的是使佩戴者既能呼吸到凈化后的清潔空氣，又不影響正常操作。到凈化后的清潔空氣，又不影響正常操作。10110.5.1防塵口罩防塵口罩10.5.2防塵安全帽（頭盔）防塵安全帽（頭盔）10.5.3AYH系列壓風呼吸器系列壓風呼吸器102 呼吸空氣量呼吸空氣量礦山勞動比較緊張而繁重，呼吸空氣量一般在礦山勞動比較緊張而繁重，呼吸空氣量一般在202030L/min30L/min以上。以上。 運動狀況運動狀況呼吸空氣呼吸空氣量量L/minL/min運

18、動狀況運動狀況呼吸空氣呼吸空氣量量L/minL/min靜止靜止8 89 9行走行走1717坐著坐著1010快走快走2525站立站立1212跑步跑步6464表表7-1 運動狀況與呼吸空氣量運動狀況與呼吸空氣量103 呼吸阻力呼吸阻力一般要求在沒有粉塵、流量為一般要求在沒有粉塵、流量為30 L/min30 L/min條件下條件下吸氣阻吸氣阻力應不大于力應不大于50Pa50Pa，呼氣阻力不大于，呼氣阻力不大于30Pa30Pa，阻力過大將引起，阻力過大將引起呼吸肌疲勞。呼吸肌疲勞。 阻塵率阻塵率礦用防塵口罩應達到礦用防塵口罩應達到I I級標準，即對粒徑小于級標準，即對粒徑小于5m5m的粉塵，的粉塵，阻

19、塵率大于阻塵率大于9999。104 有害空間有害空間口罩面具與人面之間的空腔，應不大當口罩面具與人面之間的空腔，應不大當180cm180cm3 3，否則影，否則影響吸入新鮮空氣量。響吸入新鮮空氣量。 妨礙視野角度妨礙視野角度應小于應小于1010，主要是下視野。，主要是下視野。 氣密性氣密性在吸氣時，無漏氣現(xiàn)象。在吸氣時，無漏氣現(xiàn)象。 105 口罩的阻塵效率口罩的阻塵效率一個口罩的阻塵效率的高低是以其對微細粉塵，尤其是一個口罩的阻塵效率的高低是以其對微細粉塵，尤其是對對5 5微米以下的呼吸性粉塵的阻隔效率為標準。微米以下的呼吸性粉塵的阻隔效率為標準。 口罩與人臉形狀的密合程度口罩與人臉形狀的密合

20、程度當口罩形狀與人臉不密合，空氣中的有害物一樣會從不當口罩形狀與人臉不密合，空氣中的有害物一樣會從不密合處泄漏進去，進入人的呼吸道。密合處泄漏進去，進入人的呼吸道。佩戴舒適佩戴舒適其要求包括呼吸阻力要小，重量要輕，佩帶衛(wèi)生，保養(yǎng)其要求包括呼吸阻力要小，重量要輕，佩帶衛(wèi)生，保養(yǎng)方便，這樣工人才會樂意在工作場所堅持佩帶并提高其工作方便，這樣工人才會樂意在工作場所堅持佩帶并提高其工作效率。效率。106p 防塵口罩按其工作原理可分為防塵口罩按其工作原理可分為自吸過濾式防塵口罩自吸過濾式防塵口罩和和送送風式防塵口罩風式防塵口罩兩種。兩種。p 自吸過濾式防塵口罩又可分為自吸過濾式防塵口罩又可分為簡易式防塵

21、口罩簡易式防塵口罩和和復式防復式防塵口罩塵口罩兩種。兩種。107p 簡易式防塵口罩結構簡單，濾料可采用簡易式防塵口罩結構簡單，濾料可采用氯綸起絨布、無氯綸起絨布、無紡布、合成超細纖維無紡濾料紡布、合成超細纖維無紡濾料等。等。p 適用于氧氣濃度不低于適用于氧氣濃度不低于18%18%且無其他有害氣體的作業(yè)環(huán)境。且無其他有害氣體的作業(yè)環(huán)境。p 長時間使用時，由于呼吸氣中水汽沾濕濾料，會使呼吸長時間使用時，由于呼吸氣中水汽沾濕濾料，會使呼吸阻力增加。阻力增加。p 該產(chǎn)品雖佩戴方便但不易清洗或更換，故多為一次性產(chǎn)該產(chǎn)品雖佩戴方便但不易清洗或更換，故多為一次性產(chǎn)品。品。武安武安-3-3型型即為此類防塵口罩。即為此