干式除尘风机在煤矿巷道中的应用

干式除尘风机在煤矿巷道中的应用

　　粉尘是矿井生产中主要的职业危害之一。随着煤矿开采工作面机械化水平日益提高，井下粉尘浓度越来越大，煤尘爆炸事故也随之增多，不仅严重威胁着矿工们的生命健康，还给和企业带来巨大的经济损失。目前，国内在矿井粉尘治理方面主要采取煤层注水、喷雾降尘、湿法除尘器除尘和泡沫抑尘等方式[1]，如文丘里湿式除尘器[2]、中煤科工集团重庆研究院的KCS-250D型湿式除尘器[3]，这些方法耗水量大、除尘效率低、工艺复杂，易造成二次污染。矿用干式除尘风机具有低耗能、零耗水、高效率、无污染等特点，但大多需依靠国外进口，产品价格高，售后服务维修困难。因此，根据具体环境条件研究适宜我国煤矿应用的一种干式除尘设备，这才是我国防尘技术的主要方向[4]。

　　1 干式除尘系统整体结构

　　干式除尘风机整套系统设计主要由高效滤筒除尘器、进风装置、抽出式轴流风机、可伸缩风筒、行走车或固定安装架等设备组成,如图1所示。在设计安装除尘器时，将除尘器、抽出式轴流风机安装在行走车或固定于安装架上，进风口用负压风筒与除尘器本体直接连接，除尘器本体与风机用风筒连接，将进风风筒吊挂于迎头附近。在煤矿巷道掘进工作面掘进时，可开启除尘风机进行除尘作业，若需要清灰时，可依据清灰指示表进行喷吹清灰及输灰集灰工作。

　　2 工作原理

　　设备本体包括防爆箱体、集成过滤系统、喷吹系统、输灰卸灰系统。当除尘风机工作时，由轴流风机抽吸，含尘气体经风筒从进风口进入除尘室内，在气流分布板的作用下，含尘气体中的一部分粗大颗粒粉尘与之发生撞碰失去动能而下沉落到除尘器底部的输灰装置，其余的细粒粉尘进入滤尘室后，在布朗扩散和筛滤等组合效应下，使粉尘吸附在滤筒的表面上，净化后的气体经滤筒的上端口进入净气室内，经出风口由风机排出。滤筒的阻力随表面粉尘厚度的增加而增大，当阻力达到某一规定值时进行清灰。此时轴流风机停机，脉冲清灰阀打开，储气罐内的压缩空气经喷嘴倒流入滤筒内部，以急短的时间使滤筒迅速膨胀，滤筒振动变形，从而使滤筒表面上的粉尘被吹落入除尘器本体的底部[5]，在除尘器本体底部设置有刮板输送机构，将粉尘运输至卸灰口，在卸灰口处安装集尘布袋以达到除尘、清灰、集灰的作用。

　　3 除尘吸风与矿井供风间关系

　　为保证井下的安全生产，其通风系统不受影响，在使用除尘风机时，必须正确匹配矿井供风的压入风量与除尘风机的抽出风量、压入式风筒口与吸尘口距工作面的距离。如果压入风量过大，风机就不能使大部分含尘气体进入除尘系统，大量含尘气体流出工作面得不到净化;如果压入风量过小，工作面出现循环风，则不利于安全生产。同样，如果压入式风筒口距离工作面过近，则一部分含尘气体随通风流出工作面，除尘效率低;如果距离过远，抽出风速减弱，不易形成吹、吸风流的理想流动状态。根据井下生产实践表明，压入风量应大于抽出风量的20%～30%，压入风筒口距掘进面距离应不大于width=29,height=17,dpi=110(S为巷道断面面积)[6]。

　　4 安装方式

　　为适应矿井安全、高效掘进，干式除尘系统提供3种安装方式：吊挂式、跨骑皮带式和承载段安装式。

　　1) 吊挂方式主要是将除尘系统吊挂于单轨吊上，利用单轨吊车驱动系统前移。具体应分别制作风机、除尘器体挂架，使用吊挂轮连接于单轨吊轨道，并随轨道架设，可使系统整体前移。

　　2) 跨骑带式输送机方式用于安装两种底座，一种用于除尘器体安装，一种用于风机安装，即安装于底座，跨骑到带式输送机两侧，在移动行走时使用圆环链连接前方掘进机，使用掘进机牵引前行。

　　3) 承载段安装方式是制作安装底座放置于承载段上面，将安装底座与掘进机二运相连，其除尘系统随掘进机二运在承载段上滑动前行，此方式需要加长承载段。

　　5 应用效果

　　干式除尘系统于2019年1月在兖矿集团赵楼矿5304工作面正式进行工业性试验。在该系统运转期间，设备运行稳定。在长压短抽的通风除尘系统中，可有限控制粉尘向巷道外扩散，提高了机掘工作面的收尘效率。系统运转稳定后测试掘进机司机处粉尘浓度结果如下：全尘浓度未开除尘系统时325 mg/m3，开启后3.8 mg/m3，除尘效率98.8%;呼尘浓度未开除尘系统时96.7 mg/m3，开启后2.1 mg/m3，除尘效率97.8%。

　　6 结论

　　干式除尘风机是一种高效、节水、可靠的新型除尘工艺装备，其采用的新材料不仅能有效过滤亲水性粉尘，同时，还能有效过滤疏水性粉尘，综合除尘效率高，对煤矿巷道掘进工作面的粉尘治理有明显效果，为解决矿井粉尘、作业空间受限和湿法降尘浪费水资源及废水二次污染等难题提供了新思路、新装备。结合我国矿用除尘设备发展现状，此类型干式除尘风机应用效果良好，不仅在节能减排方面提供了有利条件，具有较高的经济效益,而且缓解了井下恶劣工作环境，具有较好的社会效益，应广泛推广至国内各大矿井。