新型水动力喷雾降尘器设计与实现_张森.pdf
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1、第 卷 第期佳 木 斯 大 学 学 报(自 然 科 学 版)年 月 ()文章编号:()新型水动力喷雾降尘器设计与实现张森,陈清华,王德俊,牛天宇(安徽理工大学机械工程学院,安徽 淮南 ;安徽理工大学环境友好材料与职业健康研究院(芜湖),安徽 芜湖 )摘要:针对采煤机喷雾系统喷雾面覆盖不足、设备老化等问题,设计一种新型水动力喷雾降尘器,并在不同水压下对使其进行性能试验和现场应用。结果表明,同等水压下,新型水动力喷雾降尘器相比无旋转喷雾降尘器的喷雾场惯性力更大。当水压为 时,前者比后者的喷雾有效距离增大;在 侧向风干扰下,同等水压的新型水动力喷雾降尘器比无旋转喷雾降尘器喷雾抗风能力强,当水压为 时
2、,喷雾抗风能力提高了,且随着水压的增大,喷雾的抗干扰能力越大;新型水动力喷雾降尘器喷雾最大覆盖面积和流量与水压呈正比关系,且相比于无旋转喷雾降尘器,其喷雾场更为稳定且均匀。现场应用高压水动力喷雾降尘器后,综采面平均全尘、呼尘降尘效率提高至 ,。关键词:采煤机;新型水动力;性能试验;惯性力;降尘效率中图分类号:文献标识码:引言“十三五”期间,我国煤矿安全形势好转,但由粉尘引发的煤矿尘肺病占比煤矿新发职业病超 ,占比新发尘肺病高达 以上。在机械化开采中采煤机截割部落煤、装煤工作是粉尘主要来源之一,经风流吹动扩散到煤矿巷道其他区域。因此,必须采用有效措施进行粉尘治理,湿式除尘器因简单、无电气隐患、成
3、本较低及除尘效率较好等优点,在煤矿和工业中得到广泛应用,。对于矿用喷雾降尘器,国内外通过添加润湿剂及改变喷嘴布置提高除尘效率,有的引进气液两相喷嘴改善雾化效果。但部分矿井只提供单水动力的条件,无法使用汽水两相喷嘴,现市面单水动力大部分仍存在喷雾覆盖面不足,雾场分布单一等问题,性能还有较大的完善空间。因此,针对红柳林煤矿 采煤机喷雾系统降尘效率较低、降尘设备易损等问题,基于喷雾降尘器原理,研制一种喷雾效果更好的新型水动力喷雾降尘器,并对喷雾降尘器性能参数进行实验测试。新型水动力喷雾降尘器设计喷雾降尘器整体设计如图所示,新型水动力喷雾降尘器主要包括机身外壳、后防护网、旋转法兰、后旋转支撑、扇叶、前
4、旋转支撑、旋转喷管、前防护板、喷嘴防护板、前直角转接头、喷嘴水管、万向喷嘴、支撑座、前高压连接水管、三通转接头、后高压连接水管、后直角转接头 等。后高压连接水管通过旋转法兰与风机和旋转喷管连接,前旋转支撑和后旋转支撑与机身外壳焊接,旋转支撑与旋转喷管之间用深沟球轴承连接,轴承内圈与旋转喷管紧密相连,外圈与前后旋转支撑配合,前后旋转支撑将这些内部旋转结构支撑放置在机身外壳内部;喷嘴喷管和万向扇形喷嘴固定于喷嘴防护板内部,而四个万向扇形梯形布置在喷嘴喷管上;具有多孔结构的前防护网由螺栓固定在机身外壳前端,多圆环结构的后防护网由十字架焊接在机身外壳后端,保证扇叶正常运转和内部结构不会损坏;支撑喷雾降
5、尘器机身外壳由工字形支撑座,并使喷雾降尘器可以沿水平夹角上扬 喷射;前高压水管放置在机身外壳下方,且分别通过三通转接头和前直角转接头与后高压连接水管和喷嘴水管连接。喷雾降尘器放置在 型号采煤机摇臂上,收稿日期:基金项目:煤矿综掘工作面智能降尘关键技术及装备研发()。作者简介:张森(),男,安徽淮北人,硕士,研究方向:工业粉尘防控。第期张森,等:新型水动力喷雾降尘器设计与实现通过接入高压水流进行工作,高压水流通过三通转接头分别流入旋转喷管和喷嘴水管。部分高压水流经旋转喷管小孔击打机身外壳产生旋转并产生细微水雾,同时旋转力矩带动扇叶旋转产生风流;另一部分通过与喷嘴水管连接的万向喷嘴直接喷射雾场,调
6、节万向喷嘴喷射角度得到不同分布雾场。扇叶风流进一步驱动产生惯性力更强的雾场,雾场中雾滴通过主动碰撞尘粒对其进行捕集、凝聚、沉降 。图高压水动力喷雾降尘器结构示意图 后防护网 机身外壳 旋转法兰 后旋转支撑 扇叶 前旋转支撑 旋转喷管 前防护板 喷嘴防护板 前直角转接头 喷嘴水管 万向喷嘴 支撑座 前高压连接水管 三通转接头 后高压连接水管 后直角转接头内部旋转设计针对原有喷雾降尘系统喷雾面覆盖不均匀问题,设计内部旋转结构,如图所示。旋转喷管十字轴内侧顺时针方向开有喷孔,喷孔开口方向朝向机身,扇叶和旋转喷管同轴固定。其工作原理如下:经旋转法兰的高压水流流入旋转喷管,旋转喷管内侧喷孔喷射水流并击打
7、喷雾降尘器机身外壳产生水雾,水流冲击力形成顺时针力矩带动旋转喷管转动。因为扇叶与旋转喷管同轴固定,所以扇叶在力矩作用下同轴转动,并产生风流场使喷孔和万向喷嘴具有更大惯性力且均匀的雾场。图内部旋转结构示意图 旋转法兰 扇叶 旋转喷管 喷孔新型水动力喷雾降尘器性能试验研制的新型水动力喷雾降尘器添加内部水动力旋转的前后性能进行对比,第一组为安装内部旋转部件的装置实验,第二组为拆除内部旋转部件的装置实验,在侧向风为 的条件下,分别对 水压下测量两组的喷雾有效距离和喷雾偏心距。喷雾有效距离测试结果对比如图,喷雾在侧向 的风速干扰下,远离装置 位置处喷雾偏离中心距离对比如图所示。图有无旋转部件喷雾有效距离
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