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徐州博泰礦山安全科技有限公司
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治理礦井粉塵的防塵技術優缺點分析

2019-06-03 09:18
礦井粉塵是煤礦井下主要災害之一,工人在濃塵環境下長期工作容易患上塵肺病,且粉塵積聚也易引發爆炸事故,對礦井安全生產造成嚴重威脅。除塵器是綜掘面的主要降塵設備,但干式除塵器不能去除氣體中的有毒、有害成分,且體積普遍較大,安裝移動不便,濕式除塵器水量消耗大,動力裝置普遍采用電動部件,工作時噪音大,對于高瓦斯礦井還存在電氣安全隱患。
按照防塵技術應用功能的不同,降、除塵措施還可分為采掘前煤層注水、風幕控塵、通風排塵、泡沫除塵、化學抑塵、噴霧降塵、除塵器除塵等直接或間接降塵技術。
(1)煤層注水是指預先在煤層中大若干鉆孔,通過鉆孔注入壓力水,使其滲入煤體內部,增加煤的水分和塵粒間的粘著力,并降低煤的強度和脆性,增加塑性,減少采煤時煤塵的生成量,同時將煤體中原生細塵粘結為較大的塵粒,使之失去飛揚能力,煤層注水的除塵效果明顯,但所需高壓注水設備成本較高,且應用場所有限。
(2)風幕控塵通過空氣射流將粉塵控制在綜掘面一定范圍內而無法向外擴散,然后通過風筒或其它抽吸裝置將粉塵抽出,但在粉塵濃度較大時,將粉塵控制在綜掘面對司機視線的影響極大,不利于司機工作,且該方法需配合降塵裝置或除塵裝置對粉塵進行后續處理。
(3)除塵器的使用最為普遍,具體可分為干式除塵器、半干式除塵器及濕式除塵器,工作時一般利用負壓將粉塵吸入,然后在除塵器內凈化處理后從排污口排出,捕塵凈化效果好,除塵效果明顯,但袋式除塵器占地面積較大,一次性投入較高,靜電除塵器高壓變電要求較高,旋風除塵器對細微粉塵的除塵效率較低,且負壓的產生一般需要配套通風機,在一定程度上影響了生產單位采購設備的積極性。
(4)噴霧降塵是使用最普遍的濕式降塵方法,霧粒通過重力沉降、慣性碰撞、攔截捕塵和擴散捕集來降塵,但掘進機內噴霧的噴嘴易發生堵塞,實現降塵和維護都比較困難,外噴霧水流量大,不僅銹蝕機器,還會導致煤的含水量增大,掘進機噴霧系統還存在電機冷卻水的低壓和噴霧水的高壓之間的矛盾,由于靜壓噴霧產生的霧滴捕塵效果不理想,導致40%~50%的全塵及70%~80%的呼吸塵沒有被捕捉,所以普遍采用高壓噴霧。高壓噴霧時,霧流渦流強度大,霧粒分布更加均勻且荷電量及荷電霧粒多,不僅具備低壓噴霧的四種作用機理,對呼吸性粉塵等細微粉塵的捕集效果更好。
(5)通風排塵利用風筒控制風的流向使粉塵隨風流排出,降塵效率較低,僅作為輔助除塵方法。
(6)化學抑塵指在水中添加粉塵濕潤劑、粘結劑或凝聚劑,提高水對粉塵的濕潤能力和抑塵效果,防止粉塵飛揚,從而提高煤層注水和噴霧降塵的效率,但化學抑塵的成本極高,易腐蝕設備。
(7)泡沫除塵按一定比例在水中添加泡沫劑,然后使用發泡器向塵源噴灑大量高倍數泡沫。泡沫除塵能夠無空隙地覆蓋塵源,從根本上阻止粉塵向外擴散,液體形成泡沫后,總體積和表面積大幅增加,與粉塵的碰撞效率隨之提高,泡沫的液膜中含有特制的發泡劑,使水的表面張力大幅降低,迅速增加粉塵被濕潤的速度,同時泡沫良好的粘性使其能夠迅速粘附接觸到的粉塵,抑塵效果明顯。
徐州博泰研發的礦用泡沫降塵裝置是一種有效抑制煤礦粉塵產生、擴散的除塵降塵設備。降塵使用的泡沫的組成部分是三種物質,即發泡劑、空氣、水,相比較于固有的降塵技術而言,泡沫降塵技術不僅具備化學抑塵以及噴霧抑塵的效果,而且具備下面的一些特點:一是濕潤性。增加的發泡劑使固——液界面表面張力顯著減小,泡沫的濕潤性提升,以及可以基本自發濕潤粉塵,從而逐步轉變干燥的漂浮粉塵狀態為濕潤增重狀態,一直形成沉降。二是接觸面大。在含塵空氣中噴灑泡沫液的情況下,生成的很多泡沫粒子群具備較大的總面積與總體積,這使粉塵被捕捉的幾率增加。三是黏附性。因為泡沫的黏性較為理想,在粉塵運動跟泡沫的運動碰撞的情況下,泡沫可以黏附粉塵。在持續提高泡沫質量的情況下,且基于重力的影響作用下,泡沫表面的液膜逐步變薄、裂開,從而使包裹粉塵的很多小碎泡沫形成且向地面落下。四是包裹性能理想。在進行特別設計之后,泡沫能夠以環形包圍掘進機截割位置,泡沫能夠嚴實地包裹形成粉塵的點,這樣可以在泡沫體中進行截割,從而積極主動地抑制粉塵。
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