一種礦用氣泡霧化細(xì)水霧降塵設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種礦用氣泡霧化細(xì)水霧降塵設(shè)備。本發(fā)明是在礦井傳統(tǒng)水霧降塵的基礎(chǔ)上，采用氣泡霧化原理設(shè)計(jì)出的一款霧化效果好、降塵率高、耗水耗氣量低、噴嘴不宜堵塞、安裝方便、節(jié)能環(huán)保的礦井噴霧降塵設(shè)備。本發(fā)明的主要特征在于利用井下現(xiàn)有防塵管路和壓風(fēng)管路，既不需要對水源和氣源進(jìn)行加壓處理，同時對水壓和氣壓的大小關(guān)系也沒有嚴(yán)格要求，在不進(jìn)行任何改進(jìn)和添加輔助設(shè)備的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生霧化效果較好的細(xì)水霧，大大提高降塵效率，對呼吸性粉塵的防治能夠起到顯著作用，同時節(jié)約了大量的水源，有效改善了井下的作業(yè)條件；本發(fā)明在對瓦斯涌出量較大的采煤工作面和掘進(jìn)工作面等場所進(jìn)行降塵的同時，水霧中攜帶的一部分空氣，能夠在一定程度上起到稀釋瓦斯，防止局部瓦斯超限的作用。
【專利說明】
一種礦用氣泡霧化細(xì)水霧降塵設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于礦井水霧降塵領(lǐng)域，具體涉及一種礦用氣泡霧化細(xì)水霧降塵設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]礦井粉塵災(zāi)害是礦井五大災(zāi)害之一，嚴(yán)重威脅著煤礦的安全生產(chǎn)和礦工的身心健康。一方面，它不僅污染井下工作場所，降低空氣能見度，容易造成工傷事故，而且礦工長期吸入煤塵將會導(dǎo)致煤肺病，我國煤礦粉塵危害嚴(yán)重，塵肺病的發(fā)病率高，不僅直接損害了井下工人的健康，也使大量粉塵隨礦井排風(fēng)進(jìn)入大氣，造成環(huán)境污染。另一方面，它能加速機(jī)械的磨損，并且能在一定的條件下發(fā)生爆炸，釀成重大災(zāi)害。
[0003]在礦井的生產(chǎn)過程中，噴霧降塵是井下粉塵防治工作中最為經(jīng)濟(jì)有效的手段，但在實(shí)際生產(chǎn)中，人們對噴霧降塵相關(guān)機(jī)理的研究較少，對噴霧系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)不盡合理，存在較大的盲目性，造成了水資源的大量浪費(fèi)，難以取得較好的降塵效果，同時容易造成過量灑水引起的次生災(zāi)害。
[0004]利用噴霧降塵技術(shù)對礦井粉塵災(zāi)害進(jìn)行防治過程中，霧滴粒徑是影響降塵效果的一個重要因素。細(xì)水霧是一種良好的降塵介質(zhì)，具有霧粒直徑小、霧滴沉降速度慢、快速彌漫、節(jié)約水源等普通水霧無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，對包括呼吸性粉塵在內(nèi)的粉塵防治具有較好的效果。
[0005]目前細(xì)水霧的產(chǎn)生主要有單流體霧化和雙流體霧化兩種類型，單流體霧化主要利用壓力霧化和旋流霧化原理實(shí)現(xiàn)水的霧化。發(fā)明專利CN101260811A公布了一種深井高壓細(xì)水霧降塵方法及裝置，該發(fā)明利用深井開采過程中從地面引入高壓地表水產(chǎn)生高壓細(xì)水霧，該發(fā)明雖然成本廉價，但是需要在埋深數(shù)百米以上的礦井才可實(shí)施，且效果難以保證；文章《煤礦井下高壓噴霧霧化特性及其降塵效果實(shí)驗(yàn)研究》一文中對井下常用的螺旋型壓力噴嘴在不同壓力下的霧化特性及其降塵效果進(jìn)行了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究，高壓細(xì)水霧雖然具有較好的降塵效果，但是水的壓力需達(dá)到8?lOMpa，配套設(shè)備需要滿足較高的質(zhì)量要求。上述這類單流體高壓霧化方式存在的主要缺陷是:需要較高的工作壓力(產(chǎn)生I級細(xì)水霧的水壓大于1Mpa)，大大增加了系統(tǒng)的成本，噴嘴的出口直徑較小(一般小于Imm)，容易堵塞，對水質(zhì)的要求較高。
[0006]傳統(tǒng)的雙流體霧化技術(shù)利用高速流動的氣體對水的剪切作用實(shí)現(xiàn)水的霧化。發(fā)明專利CN103133000A公布了采煤機(jī)氣水混合外噴霧系統(tǒng)，該發(fā)明包括提供壓力水的供水系統(tǒng)和提供壓力氣體的供氣系統(tǒng)，通過氣的碰撞和撕裂作用產(chǎn)生細(xì)水霧，進(jìn)行降塵，但整套系統(tǒng)設(shè)計(jì)過于復(fù)雜，耗氣量大，現(xiàn)實(shí)可行性不高;發(fā)明專利CN102373942B授權(quán)了一種防治綜掘工作面粉塵的空氣幕與細(xì)水霧聯(lián)動設(shè)備，該發(fā)明通過井下水和壓縮空氣的聯(lián)動實(shí)現(xiàn)水的霧化，達(dá)到有效降塵的目的，但是同樣存在系統(tǒng)設(shè)備復(fù)雜，安裝和使用困難，耗氣量過大的缺陷。煤礦井下對傳統(tǒng)的雙流體霧化降塵技術(shù)的應(yīng)用主要存在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，耗氣量大的缺陷。
[0007]目前煤礦井下急需設(shè)計(jì)出一套噴頭不易堵塞、耗水耗氣量低、霧化效果好、降塵效率高(包括呼吸性粉塵在內(nèi))、結(jié)構(gòu)簡單、安裝和使用方便的降塵設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明的目的:
本發(fā)明的主要目的是在現(xiàn)有礦井高壓噴霧和雙流體霧化噴霧降塵技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一種礦用氣泡霧化細(xì)水霧降塵設(shè)備，使該設(shè)備具有噴頭不易堵塞、耗水耗氣量低、霧化效果好、降塵效率高(尤其針對呼吸性粉塵)、結(jié)構(gòu)簡單，安裝和使用方便的特點(diǎn)。
[0009]發(fā)明提供的技術(shù)方案:
一種礦用氣泡霧化細(xì)水霧降塵設(shè)備，在井下所有鋪設(shè)防塵管路和壓風(fēng)管路的巷道內(nèi)均可使用，通過快速的水管和壓縮空氣管接頭將防塵管路和壓風(fēng)管路中的水和風(fēng)接入該氣泡霧化細(xì)水霧降塵設(shè)備，該氣泡霧化細(xì)水霧降塵設(shè)備將壓縮空氣管路內(nèi)嵌入水管中，將壓縮空氣作為水霧化氣源，采用內(nèi)氣外液式氣泡霧化原理，水和壓縮空氣分別通過水管和壓縮空氣管到達(dá)氣泡噴霧裝置的氣液噴孔板，經(jīng)水流噴口和壓縮空氣噴口噴出，在氣液混合室內(nèi)混合形成均勻的氣液兩相流，再經(jīng)過噴嘴噴出，形成霧化效果較好的細(xì)水霧。
[0010]一種礦用氣泡霧化細(xì)水霧降塵設(shè)備，包括氣液輸送管網(wǎng)、氣液參數(shù)控制和調(diào)節(jié)裝置、氣泡噴霧裝置;其特征在于:所述氣液控制和調(diào)節(jié)裝置安裝于氣液輸送管網(wǎng)上，氣液輸送管道的末端連接氣泡噴霧裝置，氣泡噴霧裝置噴出細(xì)水霧進(jìn)行降塵。
[0011 ]所述氣液輸送管網(wǎng)由防塵管路和壓風(fēng)管路組成，水和壓縮空氣相互獨(dú)立流入氣泡噴霧裝置，在氣泡噴霧裝置發(fā)生氣泡霧化作用。
[0012]所述氣液參數(shù)控制和調(diào)節(jié)裝置包含水管控制閥門、水過濾裝置、水流量計(jì)、水壓調(diào)節(jié)閥、壓縮空氣管控制閥門、壓縮空氣過濾裝置、壓縮空氣流量計(jì)、壓縮空氣氣壓調(diào)節(jié)閥，能夠?qū)λ畨?、氣壓、水流量、氣流量等參?shù)進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)。
[0013]所述氣泡噴霧裝置采用內(nèi)氣外液式氣泡霧化原理，將壓縮空氣管路內(nèi)嵌入水管中，將壓縮空氣作為水霧化氣源。
[0014]所述氣泡噴霧裝置的氣液噴孔板為螺紋設(shè)計(jì)，能夠進(jìn)行快速的拆卸和安裝，水孔和氣孔的直徑、數(shù)量等參數(shù)均可進(jìn)行調(diào)整。
[0015]所述所述氣泡噴霧裝置的噴嘴為螺紋設(shè)計(jì)，能夠進(jìn)行快速的拆卸和安裝，噴嘴的內(nèi)錐角和外錐角分別設(shè)計(jì)為90度，噴嘴出口的數(shù)量和布置方式均可進(jìn)行調(diào)整。
[0016]發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明直接利用現(xiàn)有的防塵管路和壓風(fēng)管路，在井下所有鋪設(shè)防塵管路和壓風(fēng)管路的巷道內(nèi)均可使用，通過快速的水管和壓縮空氣管接頭將防塵管路和壓風(fēng)管路中的水和風(fēng)接入該氣泡霧化細(xì)水霧降塵設(shè)備，安裝與拆卸方便快捷。
[0017]本發(fā)明在氣泡霧化過程中通過高速氣流強(qiáng)烈的剪切和撕裂作用產(chǎn)生大量包裹氣泡的液滴和液線，形成一次霧化，液體內(nèi)包裹的氣泡在噴出噴嘴后在內(nèi)外壓差作用下“爆裂”形成二次霧化。由于氣泡的表面膜遠(yuǎn)小于液柱或液膜的厚度，氣泡霧化技術(shù)霧化所需能量較小，霧化的粒度也很細(xì)。噴嘴出口直徑大小對霧化效果影響較小，因此，噴嘴出口直徑可以設(shè)計(jì)成普通噴嘴出口直徑的幾倍大小，杜絕了噴嘴的堵塞。
[0018]本發(fā)明對水壓和氣壓沒有嚴(yán)格的要求，不需要對水源和氣源進(jìn)行加壓處理，對水壓和氣壓的大小關(guān)系也沒有嚴(yán)格要求，耗氣量低，在現(xiàn)有井下防塵管路和壓風(fēng)管路基礎(chǔ)上不需要進(jìn)行任何改進(jìn)和添加輔助設(shè)備。在壓縮空氣壓力為0.7Mpa，防塵管路靜水壓力為0.5Mpa(礦井垂直深度為50m)，氣液質(zhì)量流量比(GLR)為0.1的情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，該氣泡霧化細(xì)水霧降塵設(shè)備可以產(chǎn)生霧滴粒徑小于ΙΟΟμπι的水霧，對包括呼吸性粉塵在內(nèi)的粉塵均具有較好的防治效果。
[0019]本發(fā)明能夠在粉塵和瓦斯涌出量都較大的場所使用，能夠?qū)崿F(xiàn)降塵和防止瓦斯積聚的雙重功效。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明礦用氣泡霧化細(xì)水霧降塵設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021 ]圖2是本發(fā)明氣泡噴霧裝置的拆分結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖3是本發(fā)明氣液噴孔板I的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖4是本發(fā)明氣液噴孔板Π的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖5是本發(fā)明氣泡噴霧裝置噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖中:1:水管接頭;2:水管控制閥門；3—水過濾裝置;4:水流量計(jì);5:水壓調(diào)節(jié)閥；
6:壓縮空氣管接頭;7:壓縮空氣管控制閥門；8:壓縮空氣過濾裝置;9:壓縮空氣流量計(jì)；10:壓縮空氣氣壓調(diào)節(jié)閥；11:氣泡噴霧裝置；12:進(jìn)氣管；13:進(jìn)水管；14:氣液噴孔板；15:水流噴口； 16:壓縮空氣噴口； 17:氣液混合室；18:噴嘴。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0027]如附圖1所示:本發(fā)明的一種礦用氣泡霧化細(xì)水霧降塵設(shè)備主要由氣液輸送管網(wǎng)、氣液參數(shù)控制和調(diào)節(jié)裝置、氣泡噴霧裝置三部分組成。
[0028]發(fā)明專利工作過程:如附圖2所示:在鋪設(shè)有防塵管路和壓風(fēng)管路的巷道中，通過水管接頭I和壓縮空氣管接頭6將該設(shè)備與水源和氣源連接;接通水源和氣源后，調(diào)節(jié)水管控制閥門2、水壓調(diào)節(jié)閥5和壓縮空氣管控制閥門、壓縮空氣氣壓調(diào)節(jié)閥，將水和壓縮空氣的壓力和流量調(diào)節(jié)至最佳的氣泡霧化參數(shù);水和壓縮空氣分別通過進(jìn)水管13和進(jìn)氣管12向前輸送;水流和氣流到達(dá)氣液噴孔板14時，分別經(jīng)過水流噴口 15和壓縮空氣噴口 16噴入氣液混合室17，高速流動的壓縮空氣通過壓縮空氣噴口 16對液體進(jìn)行強(qiáng)烈的剪切和撕裂作用，從而產(chǎn)生大量包裹氣泡的液滴和液線，在氣液混合室17內(nèi)形成混合均勻的氣液兩相流;氣泡在兩相流動過程中運(yùn)動、加速、變形，在氣泡噴霧裝置11的噴嘴18的出口處將液體擠壓成細(xì)絲線狀噴射而出；同時在離開噴嘴出口極短的時間和距離內(nèi)，氣泡由于內(nèi)外壓差的驟然變化而急劇膨脹，直至爆裂，從而將液絲、液線炸成更加細(xì)微的顆粒，實(shí)現(xiàn)水滴霧化;霧化后的水滴與井下的粉塵相互作用，起到較好的降塵效果。
[0029]本發(fā)明專利在實(shí)施的過程中，參數(shù)控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)能夠?qū)λ畨?、氣壓以及水、氣液質(zhì)量流量比(GLR)等參數(shù)進(jìn)行控制調(diào)節(jié)。
[0030]如附圖3和附圖4所示:本發(fā)明專利氣泡噴霧裝置主要采用螺紋連接方式，拆卸和安裝方便快捷。氣液噴孔板14可以更換為水孔和氣孔的直徑、數(shù)量、排列方式等參數(shù)均不相同的氣液噴孔板。噴嘴為螺紋設(shè)置，能夠進(jìn)行快速的拆卸和安裝，噴嘴的內(nèi)錐角和外錐角分別設(shè)計(jì)為90度，噴嘴的數(shù)量和布置方式均可進(jìn)行調(diào)整。通過上述方式實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的霧化狀態(tài)、最佳的降塵效果。
[0031]最后應(yīng)該說明的是:以上所述僅為本發(fā)明的技術(shù)方案，并未對其進(jìn)行限制，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、改進(jìn)、等同替換，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種礦用氣泡霧化細(xì)水霧降塵設(shè)備，其特征在于:設(shè)備主要由管網(wǎng)、參數(shù)控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)、氣泡噴霧裝置三部分組成;管網(wǎng)由水管和壓縮空氣管及相應(yīng)連接件組成;參數(shù)控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括水管接頭(I)、水管控制閥門(2)、水過濾裝置(3)、水流量計(jì)(4)、水壓調(diào)節(jié)閥(5)、壓縮空氣管接頭(6)、壓縮空氣管控制閥門(7)、壓縮空氣過濾裝置(8)、壓縮空氣流量計(jì)(9)、壓縮空氣氣壓調(diào)節(jié)閥(10);氣泡噴霧裝置(11)由進(jìn)水管(13)、進(jìn)氣管(12)、氣液噴孔板(14)、氣液混合室(17 )、噴嘴(18 )組成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦用氣泡霧化細(xì)水霧降塵設(shè)備，其特征在于:采用內(nèi)氣外液式氣泡霧化原理實(shí)驗(yàn)水滴的霧化。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦用氣泡霧化細(xì)水霧降塵設(shè)備，其特征在于:所述的水管接頭(I)和壓縮空氣管接頭(6)直接與井下的防塵管路和壓風(fēng)管路連接使用，不進(jìn)行任何改進(jìn)和添加輔助設(shè)備，能夠應(yīng)用在任何布置有防塵管路和壓風(fēng)管路的場所。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦用氣泡霧化細(xì)水霧降塵設(shè)備，其特征在于:參數(shù)控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)能夠?qū)λ畨?、氣壓和水、氣液質(zhì)量流量比(GLR)等參數(shù)進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)最佳的降塵效果。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦用氣泡霧化細(xì)水霧降塵設(shè)備，其特征在于:所述的氣液噴孔板(14)采用雙面螺紋設(shè)置，能夠根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行更換，水流噴口( 15)和壓縮空氣噴口( 16 )的排布方式、個數(shù)、孔徑大小的參數(shù)都能夠進(jìn)行調(diào)整。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦用氣泡霧化細(xì)水霧降塵設(shè)備，其特征在于:所述的噴嘴(18)與氣液噴孔板(14)采用螺紋連接，噴頭能夠隨時進(jìn)行更換。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦用氣泡霧化細(xì)水霧降塵設(shè)備，其特征在于:所述各個氣泡噴霧裝置間采用螺紋連接，可根據(jù)布置巷道的寬度等實(shí)際情況確定氣泡噴霧裝置的安裝數(shù)目。
【文檔編號】E21F5/04GK105863720SQ201610295622
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月6日
【發(fā)明人】王飛, 劉紅威
【申請人】太原理工大學(xué)