1、氣體霧化噴嘴在懸臂式掘進(jìn)機(jī)上的應(yīng)用摘要： 本文針對(duì)目前綜掘工作面粉塵防治的重要性，介紹了懸臂式掘進(jìn)機(jī)常用的噴霧降塵方法，分析了其在實(shí)際生產(chǎn)中的優(yōu)缺點(diǎn)，通過對(duì)氣體霧化滅塵機(jī)理的研究，提出將氣體霧化噴嘴應(yīng)用于掘進(jìn)機(jī)外噴霧的方案，結(jié)合工程實(shí)例，取得了良好的降塵效果。Abstract ： Aiming at the importance of comprehensivetunneling working face dust control ， this paper introduces the cantilever machine spray dust methods and analyzes the

2、 advantages and disadvantages in practical production. Through the study of gas atomization mechanism of dust extinguishing ， it puts forward applying gas atomization nozzle to spray outside the machine. Combined with practical engineering ， good effect has been obtained.關(guān)鍵詞：懸臂式掘進(jìn)機(jī)；噴霧；降塵；氣體霧化Key wor

3、ds ： cantilever excavator ； spray；dust fall ； gasatomization中圖分類號(hào)： U455.3+1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：1006-4311（ 2014） 18-0059-02引言隨著掘進(jìn)機(jī)械化程度的不斷提高，巷道掘進(jìn)方法和工藝向著高產(chǎn)、集約化生產(chǎn)的方向發(fā)展，效率不斷提高。但是效率的提高也造成了綜掘工作面的產(chǎn)塵濃度越來越高，粉塵污染越來越嚴(yán)重，已經(jīng)成為煤礦的最大污染源。粉塵的大量產(chǎn)生首先會(huì)嚴(yán)重危害綜掘工作面工人的身體健康。據(jù)統(tǒng)計(jì)，綜掘工作面的粉塵濃度高達(dá) 5000mg/m3 ，其中呼吸性粉塵在煤塵中的濃度接近 25%左右，在巖巷掘進(jìn)時(shí)，

4、粉塵濃度還會(huì)更高，造成的嚴(yán)重后果就是塵肺病人數(shù)的急劇增加。另外，粉塵濃度的增加，也存在著煤塵爆炸的隱患，資料顯示，煤塵爆炸及煤塵參與的瓦斯爆炸所造成的重大事故占煤礦事故的很大比重，不但造成大量人員傷亡，且嚴(yán)重威脅著礦井安全生產(chǎn)。因此井下工作面粉塵治理是目前一個(gè)重要的研究方向。常見噴霧降塵系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外針對(duì)粉塵治理的研究越來越多，總體來看，這些技術(shù)或手段可歸為兩大類：干式除塵和濕式除塵。干式除塵主要采用集塵器收集粉塵，效果較好， 但是成本高， 體積大，對(duì)巷道尺寸要求較高。濕式除塵主要是利用水霧，使其與塵粒接觸而分離補(bǔ)集粉塵，有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，體積小等優(yōu)點(diǎn)，但是降塵效果不太理想。目前國(guó)內(nèi)綜掘工作面大

5、多數(shù)采用掘進(jìn)機(jī)噴霧系統(tǒng)來降低粉塵濃度。掘進(jìn)機(jī)的常見噴霧系統(tǒng)分為內(nèi)、外噴霧。井下水通過一個(gè)總進(jìn)水球閥后接入掘進(jìn)機(jī)，分為兩路，一路通過管路直接從截割頭上的噴嘴噴出，稱為內(nèi)噴霧；另一路先經(jīng)過減壓閥減壓，再通過冷卻器對(duì)液壓油進(jìn)行冷卻，然后依次通過泵站電機(jī)和截割電機(jī)的水套，對(duì)電機(jī)起到冷卻作用，最后通過噴嘴噴出，稱為外噴霧。內(nèi)噴霧水路不需要經(jīng)過減壓閥，噴霧壓力較高，降塵效果好，在噴霧降塵的同時(shí)也可以起到冷卻截齒的作用，但內(nèi)噴霧噴嘴一般布置在截割頭靠近齒座的位置，在截割過程中很容易堵塞，而且內(nèi)噴霧的配水系統(tǒng)也是故障率比較高，因此一般掘進(jìn)機(jī)內(nèi)噴霧可靠性較差；外噴霧噴嘴一般固定在懸臂段上，離截割頭有一段距離，不

6、容易堵塞，但是外噴霧水路要經(jīng)過電機(jī)冷卻水套， 有耐壓設(shè)計(jì)限制，水壓一般在 0.5 1MPa，霧化效果差，不能滿足降塵要求。因此對(duì)掘進(jìn)機(jī)常規(guī)噴霧系統(tǒng)的改進(jìn)非常重要，特別是對(duì)外噴霧系統(tǒng)噴嘴的改進(jìn)。實(shí)驗(yàn)資料表明，高壓水在通過噴嘴后能形成霧化狀態(tài)的壓力值相當(dāng)高，一般需要 7 10MPa，掘進(jìn)機(jī)的外噴霧顯然無法達(dá)到這么高的壓力。而風(fēng)水相結(jié)合的霧化方式，配套條件普遍成熟，可以使水流在較低壓力的情況下仍然能實(shí)現(xiàn)較好的霧化，達(dá)到理想的降塵效果。氣體霧化噴嘴氣體霧化的降塵機(jī)理是：高壓風(fēng)將水霧化成微細(xì)小滴，噴射于空氣中與浮塵碰撞接觸，塵粒被水捕捉而附于水滴上或者濕潤(rùn)的塵粒互相凝集成大顆粒，從而加速其沉降，使之盡快

7、變?yōu)槁鋲m。影響水滴捕塵效果的主要因素是水滴粒度。水滴小，在空氣中分布密度就大，與礦塵接觸機(jī)會(huì)就越多，捕塵效果就越好。但如果水滴太小對(duì)降塵效果會(huì)有所影響。因?yàn)檫^小的水滴濕潤(rùn)塵粒后其重量增加不大，難以在空氣中沉降下來，同時(shí)水分也易被風(fēng)流帶走和蒸發(fā)，不利于捕塵。根據(jù)測(cè)定，水霧的粒度在 50m 以下時(shí)效果最佳，因此風(fēng)、水的壓力、流量配比關(guān)系是得到合適水霧顆粒大小的最直接影響因素，其次是水滴與塵粒的相對(duì)速度，它決定著粉塵與水滴的接觸效果，水滴速度高則動(dòng)能大，與塵粒碰撞時(shí)有利于將塵粒濕潤(rùn)捕捉。氣體霧化式噴嘴一般可以分為兩種類型：內(nèi)混式霧化噴嘴和外混式霧化噴嘴。內(nèi)混式噴嘴為氣體、液體在空氣帽和液體帽腔體內(nèi)內(nèi)

8、部混合霧化，霧化原理為空氣破裂和撞擊，霧化效果理想，但是不適合帶有黏度的液體（見圖1）。外混式霧化噴嘴為氣體、液體在噴出后，利用高速氣流對(duì)液體行摩擦產(chǎn)生霧化。霧化原理為摩擦和產(chǎn)生的切向應(yīng)力，霧化效果一般，比較適合帶有黏度的液體（見圖2）。工程實(shí)例掘進(jìn)機(jī)噴霧系統(tǒng)的介質(zhì)一般是水，沒有黏度，因此選擇內(nèi)混型氣體霧化噴嘴。FM-10 型內(nèi)混型氣體霧化噴嘴，利用壓縮空氣與液體的摩擦，產(chǎn)生非常均勻和最細(xì)密的霧化效果，氣體壓力在0.4 0.6MPa，水壓在0.5 1MPa，水流量為 30L/min 時(shí)，平均的霧化顆粒直徑為20 50m，非常適合掘進(jìn)工作面粉塵的捕捉。在EBZ260 型掘進(jìn)機(jī)上選用兩個(gè)該 FM-

9、10 型噴嘴， 位置分別布置在懸臂段兩側(cè)，設(shè)計(jì)其噴霧系統(tǒng)原理圖，如圖3 所示。該套外噴霧系統(tǒng)已經(jīng)隨EBZ260 掘進(jìn)機(jī)到井下綜掘工作面進(jìn)行試驗(yàn)，按照設(shè)計(jì)要求調(diào)試進(jìn)水、進(jìn)氣的壓力和流量，使其達(dá)到最佳霧化匹配效果，通過實(shí)際檢測(cè)，使用空氣霧化噴嘴比使用普通噴嘴，綜掘工作面粉塵濃度降低約30%，實(shí)現(xiàn)了良好的噴霧降塵效果。噴出水霧長(zhǎng)度約2m，還可以起到對(duì)截割頭的截齒、齒座及內(nèi)噴嘴起到冷卻和沖刷的作用，降低了截齒截割溫度，還可以防止內(nèi)噴霧噴嘴堵塞。此外，該結(jié)構(gòu)還具有成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小的優(yōu)點(diǎn)，具有推廣價(jià)值。結(jié)束語為了降低綜掘工作面的粉塵濃度，保護(hù)工人的身體健康，同時(shí)降低煤粉爆炸的隱患，實(shí)現(xiàn)井下安全高效生產(chǎn)，設(shè)計(jì)出一套實(shí)用、可靠的掘進(jìn)機(jī)噴霧系統(tǒng)非常重要。本文介紹了常用掘進(jìn)機(jī)噴霧除塵的方式和內(nèi)外噴霧系統(tǒng)的特點(diǎn)，針對(duì)外噴霧噴嘴霧化效果差的現(xiàn)狀，對(duì)氣體霧化噴嘴的霧化及降塵機(jī)理進(jìn)行研究，在外噴霧系統(tǒng)設(shè)計(jì)中使用氣體霧化噴嘴，并在掘進(jìn)機(jī)上實(shí)際應(yīng)用，取得了良好的降塵效果，可以推廣應(yīng)用。參考文獻(xiàn)：武通海 .高效噴霧降塵技術(shù)在掘進(jìn)工作面的應(yīng)用研究太原：太原理工大學(xué)， 2002： 5-8.王