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    治理矿井粉尘的防尘技术优缺点分析

    2019-06-03 09:18
    矿井粉尘是煤矿井下主要灾害之一,工人在浓尘环境下长期工作容易患上尘肺病,且粉尘积聚也易引发爆炸事故,对矿井安全生产造成严重威胁。除尘器是综掘面的主要降尘设备,但干式除尘器不能去除气体中的有毒、有害成分,且体积普遍较大,安装移动不便,湿式除尘器水量消耗大,动力装置普遍采用电动部件,工作时噪音大,对于高瓦斯矿井还存在电气安全隐患。
    按照防尘技术应用功能的不同,降、除尘措施还可分为采掘前煤层注水、风幕控尘、通风排尘、泡沫除尘、化学抑尘、喷雾降尘、除尘器除尘等直接或间接降尘技术。
    (1)煤层注水是指预先在煤层中大若干钻孔,通过钻孔注入压力水,使其渗入煤体内部,增加煤的水分和尘粒间的粘着力,并降低煤的强度和脆性,增加塑性,减少采煤时煤尘的生成量,同时将煤体中原生细尘粘结为较大的尘粒,使之失去飞扬能力,煤层注水的除尘效果明显,但所需高压注水设备成本较高,且应用场所有限。
    (2)风幕控尘通过空气射流将粉尘控制在综掘面一定范围内而无法向外扩散,然后通过风筒或其它抽吸装置将粉尘抽出,但在粉尘浓度较大时,将粉尘控制在综掘面对司机视线的影响极大,不利于司机工作,且该方法需配合降尘装置或除尘装置对粉尘进行后续处理。
    (3)除尘器的使用最为普遍,具体可分为干式除尘器、半干式除尘器及湿式除尘器,工作时一般利用负压将粉尘吸入,然后在除尘器内净化处理后从排污口排出,捕尘净化效果好,除尘效果明显,但袋式除尘器占地面积较大,一次性投入较高,静电除尘器高压变电要求较高,旋风除尘器对细微粉尘的除尘效率较低,且负压的产生一般需要配套通风机,在一定程度上影响了生产单位采购设备的积极性。
    (4)喷雾降尘是使用最普遍的湿式降尘方法,雾粒通过重力沉降、惯性碰撞、拦截捕尘和扩散捕集来降尘,但掘进机内喷雾的喷嘴易发生堵塞,实现降尘和维护都比较困难,外喷雾水流量大,不仅锈蚀机器,还会导致煤的含水量增大,掘进机喷雾系统还存在电机冷却水的低压和喷雾水的高压之间的矛盾,由于静压喷雾产生的雾滴捕尘效果不理想,导致40%~50%的全尘及70%~80%的呼吸尘没有被捕捉,所以普遍采用高压喷雾。高压喷雾时,雾流涡流强度大,雾粒分布更加均匀且荷电量及荷电雾粒多,不仅具备低压喷雾的四种作用机理,对呼吸性粉尘等细微粉尘的捕集效果更好。
    (5)通风排尘利用风筒控制风的流向使粉尘随风流排出,降尘效率较低,仅作为辅助除尘方法。
    (6)化学抑尘指在水中添加粉尘湿润剂、粘结剂或凝聚剂,提高水对粉尘的湿润能力和抑尘效果,防止粉尘飞扬,从而提高煤层注水和喷雾降尘的效率,但化学抑尘的成本极高,易腐蚀设备。
    (7)泡沫除尘按一定比例在水中添加泡沫剂,然后使用发泡器向尘源喷洒大量高倍数泡沫。泡沫除尘能够无空隙地覆盖尘源,从根本上阻止粉尘向外扩散,液体形成泡沫后,总体积和表面积大幅增加,与粉尘的碰撞效率随之提高,泡沫的液膜中含有特制的发泡剂,使水的表面张力大幅降低,迅速增加粉尘被湿润的速度,同时泡沫良好的粘性使其能够迅速粘附接触到的粉尘,抑尘效果明显。
    徐州博泰研发的矿用泡沫降尘装置是一种有效抑制煤矿粉尘产生、扩散的除尘降尘设备。降尘使用的泡沫的组成部分是三种物质,即发泡剂、空气、水,相比较于固有的降尘技术而言,泡沫降尘技术不仅具备化学抑尘以及喷雾抑尘的效果,而且具备下面的一些特点:一是湿润性。增加的发泡剂使固——液界面表面张力显著减小,泡沫的湿润性提升,以及可以基本自发湿润粉尘,从而逐步转变干燥的漂浮粉尘状态为湿润增重状态,一直形成沉降。二是接触面大。在含尘空气中喷洒泡沫液的情况下,生成的很多泡沫粒子群具备较大的总面积与总体积,这使粉尘被捕捉的几率增加。三是黏附性。因为泡沫的黏性较为理想,在粉尘运动跟泡沫的运动碰撞的情况下,泡沫可以黏附粉尘。在持续提高泡沫质量的情况下,且基于重力的影响作用下,泡沫表面的液膜逐步变薄、裂开,从而使包裹粉尘的很多小碎泡沫形成且向地面落下。四是包裹性能理想。在进行特别设计之后,泡沫能够以环形包围掘进机截割位置,泡沫能够严实地包裹形成粉尘的点,这样可以在泡沫体中进行截割,从而积极主动地抑制粉尘。
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