破碎機破煤是機采工作面的四大產(chǎn)塵源之一，產(chǎn)塵量約占10%左右。作為影響工作面進風(fēng)流污染程度最嚴(yán)重的生產(chǎn)設(shè)備，破碎機產(chǎn)塵量約在500mg/m3左右。高濃度的粉塵對進風(fēng)流造成了嚴(yán)重污染，危害工人的身體健康。目前，針對破碎機最普遍的防塵措施是對破碎機作業(yè)產(chǎn)塵影響范圍進行有效的密閉，在此基礎(chǔ)上采用噴霧降塵措施，此方法治理效果有限。文章基于陽煤一礦8710工作面，針對破碎機產(chǎn)塵特點，通過對塵源點密閉，利用除塵器抽塵凈化、高壓噴霧降塵等措施，實現(xiàn)對破碎機產(chǎn)塵的綜合治理，凈化工作面進風(fēng)流，改善作業(yè)環(huán)境。
1、工作面破碎機產(chǎn)塵特點
    陽煤一礦8710工作面位于丈八七采區(qū)669水平，開采15#穩(wěn)定厚煤層，工作面走向長度為16llm，傾斜長度為180m，回采率為87%，正常開采時供風(fēng)量為1680m3/min，實際供風(fēng)量為1840m3/min，巷道斷面4.2m×2.9m，風(fēng)速2.2m/s。
    該工作面選用了PLM3000型輪式破碎機。該破碎機工作時，刀齒在頻繁錘擊破煤過程中，破碎軸旋轉(zhuǎn)引起空氣的快速流動，產(chǎn)生大量煤塵；由于周圍空氣與煤體的摩擦作用邗其他原因，可誘導(dǎo)空氣同煤塊一起運動，造成粉塵從破碎機出口逃逸，在刮板機輸送煤過程中由破碎機前端出口被帶出；逃逸的煤塵通過分子擴散、湍流擴散以及迸風(fēng)流相互作用，在破碎機出口形成揚程約2. 5m的鍥形煤塵飛揚帶，逃逸煤塵迅速彌漫到整個巷道空間之中，同進風(fēng)流一起進入工作面，降低了工作場所的能見度，影響正常工作，對安全生產(chǎn)和人身健康產(chǎn)生不利影響。破碎機產(chǎn)塵示意如圖l所示。
2、破碎機粉塵綜合治理研究
2.1技術(shù)途徑
    通過對破碎機產(chǎn)塵特點分析，8710工作面破碎機粉塵治理的主要難點在于控制因粉塵飛揚擴散在破碎機出口形成的2. 5m揚塵帶和由于破碎機密閉失效造成的粉塵逃逸。在產(chǎn)塵強度大、擴散速度快的情況下，采用現(xiàn)有的密閉和噴霧降塵措施，降塵效率僅為36.3%，不能對破碎機粉塵進行有效的治理。根據(jù)破碎機粉塵治理的工程經(jīng)驗，采用密閉罩及抽塵凈化措施是解決破碎機粉塵問題最有效的手段之一。采用抽塵凈化，使破碎機內(nèi)部形成抽吸負(fù)壓，破碎機內(nèi)外的空氣壓差促使氣流從外部通過破碎機上的各種縫隙及輸送機通道進入破碎機，形成從破碎機內(nèi)向除塵器運動的風(fēng)流，運動風(fēng)流和破碎機產(chǎn)生的大量粉塵混合形成的含塵氣流被抽進除塵器，通過除塵器凈化后，排出潔凈風(fēng)流；另外，借助采煤機高壓外噴霧系統(tǒng)的高壓噴霧管路，可以實現(xiàn)破碎機內(nèi)部的高壓噴霧，通過對煤體的濕潤減少產(chǎn)塵量和對含塵氣流高壓噴霧降塵。兩種技術(shù)措施的配合，可實現(xiàn)對破碎機產(chǎn)塵的高效治理和控制。通過對破碎機轉(zhuǎn)載點產(chǎn)塵特點的分析，確定了綜合治理的技術(shù)途徑：①對現(xiàn)有破碎機密閉罩改造完善，加強密閉，減少破碎機內(nèi)部煤塵外逸；②采用高壓噴霧降塵措施，減少破碎機破煤時的產(chǎn)塵量，將破碎機產(chǎn)生煤塵一部分消除在破碎機內(nèi)部；③采用濕式旋流除塵器，通過控制破碎機內(nèi)含塵氣流的流動方向，使破碎機內(nèi)部形成負(fù)壓，防止粉塵逃逸，將含塵氣流抽進除塵器內(nèi)，通過噴霧、過濾、混合及旋流脫水除塵得到凈化，排出潔凈風(fēng)流。
2.2除塵器的選型
    在非煤礦山及冶金行業(yè)多采用電動離心式風(fēng)機作動力的干式布袋除傘裝置，效果很好，但在煤礦井下潮濕環(huán)境中，容易粘袋，清灰困難，而且用于轉(zhuǎn)載機、破碎機處，體積較大，在井下難以達到實用效果。以壓氣引射作為動力的干式布袋除塵裝置，用于處理干式鉆孔捕塵，處理風(fēng)量不足10m3/min，而對破碎機、轉(zhuǎn)載機除塵，根據(jù)吸塵罩吸風(fēng)量和工程經(jīng)驗，需要l00m3/min左右甚至更高的處理風(fēng)量及較高的負(fù)壓，采用壓氣引射作為動力的干式布袋除塵裝置難以滿足破碎機除塵要求。因此，針對煤礦井下破碎機內(nèi)風(fēng)流流動及產(chǎn)塵特點，考慮到常規(guī)的礦用濕式過濾式除塵器除塵效率低、脫水效果差的不足，采用了集噴霧除塵與濕式旋流除塵脫水于一體的適于煤礦破碎機高效除塵的濕式旋流除塵器，
    除塵器的外形圖如圖2所示。工作原理為：啟動配套風(fēng)機將含塵氣流抽人除塵器中，含塵氣流首先經(jīng)過捕塵裝置的洗滌過濾捕塵作用，使粉塵和水充分接觸，從而將大部分粉塵從氣流中分離出來，被捕集下來的粉塵與水形成塵水混合物，塵水混合物和氣流在風(fēng)機動力的作用下，進入脫水裝置脫水，在脫水過程中小部分沒有被捕塵裝置捕集下來的粉塵在強大離心力的作用下被進一步從氣流中分離出來，脫下來的塵水混合物通過污水箱排出除塵器。該除塵器具有體積小、重量輕，除塵效率高、脫水效果好的優(yōu)點，適合現(xiàn)場的安裝需要。
    根據(jù)計算，除塵器的處理風(fēng)量應(yīng)在100 - 120m3/min,因此選擇的KCS - 180型礦用濕式旋流除塵器，其主要技術(shù)參數(shù)是：處理風(fēng)量100 - 180m3/min;工作阻力≤1500Pa;總粉塵除塵效率≥98%；呼吸性粉塵除塵效率≥85%；耗水量20一30Umin;脫水效率≥95%；配套電機功率為llkW；重量為450kg。
2.3  高壓噴霧降塵措施的設(shè)計
    在國內(nèi)，破碎機普遍采用低壓噴霧的降塵措施，存在噴霧壓力低、霧化效果差、霧粒粒度大、捕塵效果差、噴嘴易堵塞的缺點，難以實現(xiàn)高效降塵的目的；而破碎機破煤時產(chǎn)塵具有產(chǎn)塵強度大、沖擊力度大、擴散迅速的特點，采用低壓噴霧難以實現(xiàn)對粉塵的有效控制和處理。從技術(shù)途徑出發(fā)，針對傳統(tǒng)的低壓噴霧降塵措施的缺點，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，利用采煤機高壓外噴霧降塵系統(tǒng)的高壓供水管路分支，實現(xiàn)了針對破碎機的高壓噴霧降塵措施。采用高壓噴霧降塵措施，有效的濕潤破碎機內(nèi)煤體，減少破煤過程中的產(chǎn)塵量；對產(chǎn)牛的沖擊力度大、擴散迅速的煤塵，也可以進行高效的噴霧降塵，在抽塵凈化前，最大限度的處理粉塵。由于高壓噴霧降塵是在破碎機內(nèi)相對封閉的空間里實現(xiàn)的，噴霧距離短，對風(fēng)流擾動作用大，應(yīng)選用霧化角大、流量較大、霧化效果好、覆蓋范圍大、射程短的PZ型高壓噴嘴。PZ型噴嘴的主要技術(shù)參數(shù)見表2。
    通過現(xiàn)場的考察，在破碎機進煤口、出煤口進行高壓噴霧降塵措施；進煤口斷面為1.2m×1.0m，出煤口斷面為1.2m×0.8m。根據(jù)噴嘴的技術(shù)參數(shù)，選用2個PZ型噴嘴就可形成完整的噴霧斷面，實現(xiàn)高效降塵目的。高壓噴霧用水采用工作面采煤機高壓外噴霧用水，噴霧壓力為8.0MPa。使用高壓噴霧的效果見表3。表3數(shù)據(jù)表明，采用高壓噴霧的降塵效率為79.4%，粉塵排放率為20. 6%。
2.4吸塵罩的設(shè)計
    針對破碎機粉塵逃逸，利用除塵器的抽塵凈化予以解決。除塵器的使用效果直接取決于吸塵罩的設(shè)計。吸塵罩是通過罩口的抽吸作用，在距離吸氣口一定位置的粉塵散發(fā)點（即控制點）上造成適當(dāng)?shù)目諝饬鲃樱�使其大于該塵源的吸捕速度，從而將粉塵吸人罩內(nèi)。
    根據(jù)計算，吸塵罩的吸風(fēng)量為100m3/min，并且根據(jù)吸風(fēng)量和現(xiàn)場實際情況，設(shè)計了吸塵罩，吸塵罩尺寸為1.30m×1.20m×0.35m。吸塵罩安裝在破碎機出口溜槽之上，利用中16螺栓與破碎機運煤溜槽相連接固定，吸塵罩的罩口正對著粉塵擴散的方向。在吸塵罩下設(shè)計擋塵簾，使得破碎機出煤口形成一個相對封閉的空間，通過擋塵簾增加阻力，使得除塵器在工作時可把破碎機內(nèi)的含塵氣流抽吸凈化。吸塵罩通過骨架風(fēng)筒與除塵器連接。
3、現(xiàn)場試驗與效果分析
3.1綜合防塵技術(shù)的現(xiàn)場實施
    在完成破碎機綜合防塵技術(shù)的設(shè)計和研究后，對陽煤一礦8710工作面破碎機產(chǎn)塵進行了綜合治理。現(xiàn)場采用了廢舊輸送膠帶加強破碎機局部粉塵外逸部位的密閉；在破碎機進、出煤口安裝高壓噴霧降塵裝置，噴霧壓力為8.OMPa．系統(tǒng)水路連接圖如圖3所示。除塵器利用鋼繩的捆綁安裝在破碎機出口密閉端處4000mm×1300mm×750mm的空間上；吸塵罩安裝在破碎機出煤口通過骨架風(fēng)筒與除塵器連接；除塵器噴霧采用靜壓供水，供水壓力≤2.0MPa；安裝完成后，除塵器出口向下，朝向破碎機，能夠有效避免二次揚塵的產(chǎn)生。除塵器通過雙按鈕控制開關(guān)與破碎機的聯(lián)動。通過現(xiàn)場的實際運用和試驗，通過增加除塵器進風(fēng)阻力，調(diào)整其風(fēng)量為120m3/min，以滿足現(xiàn)場使用需要。
3.2效果分析
    在利用KCS -180型濕式旋流除塵器完成針對陽煤一礦8710工作面破碎機產(chǎn)塵的綜合治理后，從2009年3月1日至3月25日，按照CBZ/T192.1 - 2007中規(guī)定的濾膜質(zhì)量法對破碎機粉塵治理效果進行了考察，測式結(jié)果表明：破碎機進煤口下風(fēng)5m處原始平均值為337.9mg.m-3，采取高壓噴霧后為16.6mgm-3，降塵效率為95.1%。
    通過對表1、表3數(shù)據(jù)的對比分析：①破碎機在工作時的平均產(chǎn)塵濃度為337.9mg/m3，在利用綜合防塵措施的粉塵治理后，除塵器出口下風(fēng)10m位置的平均粉塵濃度降為16.6mg/m3，降塵效率為95.1%，粉塵排放率為4.9%；②分別采用高壓噴霧與密閉和綜合防塵措施治理破碎機粉塵，降塵效率分別達到了79.4%和95.l%，相對于原有防塵措施的36. 3%降塵效率分別提高了43.1%和58.8%，降塵效果顯著；③采用綜合防塵措施后粉塵排放率為4.9%，相對于采用高壓噴霧后的排放率20.6%來說，防塵效果提高了4倍；采用密閉、高壓噴霧以及利用除塵器抽塵凈化的綜合防塵措施可有效的解決破碎機粉塵問題。
4、結(jié)論
    1)破碎機產(chǎn)塵治理的技術(shù)途徑為通過高壓噴霧減少破碎機破煤過程中的產(chǎn)塵總量并使部分煤塵沉降，通過對破碎機進行有效的密閉和利用除塵器抽塵凈化，防止粉塵逃逸擴散，利用除塵器處理含塵氣流中的粉塵，排出潔凈風(fēng)流，有效的解決了破碎機的粉塵問題。
    2)通過陽煤一礦8710工作面的實踐證明，采用密閉措施、高壓噴霧以及利用除塵器抽塵凈化針對破碎機粉塵綜合治理的技術(shù)途徑是可行的，效果明顯，在合適工作面可以推廣使用。
    3)以KCS -180型濕式旋流除塵器在現(xiàn)場使用時的處理風(fēng)量為(100 -120) m3/min是合適的；根據(jù)不同型號的破碎機，應(yīng)繼續(xù)開展除塵器與破碎機的匹配性研究。


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