综掘机机载液动除尘器的研究

韩瑞东

（潞安集团有限责任公司，山西省长治市，046100）

综掘机机载液动除尘器的研究

韩瑞东

（潞安集团有限责任公司，山西省长治市，046100）

介绍了液动除尘器的工作原理、结构特征以及主要技术参数，重点讲述了吸风口、吸风流道和排污方式的设计方法以及该装置同主机液控系统的连接方式。

综掘机 机械结构 液动除尘器

1 液动除尘器工作的原理与结构特征

液动除尘器系统采用近距离负压控尘和湿式旋流除尘相结合的方式，将吸尘口跟踪截割头，利用大流量的抽吸作用在截割头周围产生一个负压区域，将粉尘，特别是呼吸性粉尘较好地控制住并抽吸进除尘系统，防止其进一步扩散，液动除尘器原理图见图1。

图1 液动除尘器原理图

由图1可见，综掘工作面的含尘气流进入集流罩后同逆向喷射的水雾碰撞、混合，部分粉尘先由水滴捕获，然后混合气体进入旋流发生器，原来平顺的气流在其作用下变成高速旋转的螺旋状气流，粉尘和水雾进一步碰撞、混合，大量粉尘被水滴捕获并形成粉尘的混合液。

设置在除尘系统中段的旋流器是由液压马达驱动高效轴流风机，其后的导向器装有径向导流叶片，以转化风向为旋转运动。工作时，在抽出式风机的作用下，将含尘风流吸入负压导风筒，启动高效轴流风机电机和水泵电机，除尘系统开始运行。含尘空气进入旋流器与水雾流相遇，一部分矿尘被雾粒捕捉，当含尘水滴和含有残留矿尘的空气通过导向装置时，便产生高速的旋转运动，使残留矿尘与雾粒进一步接触与凝聚，并在离心力的作用下，使风流与含尘水滴分离，把水滴抛向除尘脱水装置的壁面，形成一层吸附或者夹带粉尘粒子并沿出口方向不断向前旋转运动的水膜层，在风流的作用下进入到脱水器的尾部，泥水被分离出来进入排污口。尚未被吸附的少量灰尘粒子也在离心力的作用下被抛向管壁并被水膜吸附，含有少量水分的洁净空气经导向口排入刮板运输链，同截割下来的岩石或煤灰一起运走，完成净化风流的全过程。

由于是直接机载，需要利用掘进机液压系统直接驱动，因此要求除尘器具有体积紧凑、安装方便、耗水量少、噪声低等特性。为此，我们同除尘器专业制造厂商合作，专门研制了机载液压动力直流湿式旋风除尘器，该除尘器具有操作维护简单、粉尘净化率高、耗水量少与占用面积小等特点。

2 液动除尘器的结构及主要技术参数

2.1 液动除尘器的组成结构

该除尘器配套的风机叶轮是由具有抗静电、耐火、强度高等优点的材料制作而成，在液压马达的驱动下可以增强风机运行的安全性。除尘器主要由喷雾器、进风集流器、除尘脱水装置、液压控制系统、液动风机及消音器等部分组成，液压除尘器结构示意图如图2所示。

图2 液压除尘器结构示意图

除尘器安装在掘进机上，作为掘进机的一部分，可以根据生产的需要和掘进机一起移动，掘进机在工作过程中截割所产生的粉尘被除尘器吸风口直接抽吸，掘进机司机可自由控制除尘器的运行状态。

2.2 液动除尘器的主要技术参数

为了适应不同的作业需求，可以通过调节供给液压马达的油量，实现对风机的无级调速，获得不同的处理风量，除尘器的主要技术参数见表1。

吸风流道的有效高度为250mm，设计宽度为1400mm，采用厚度为5mm的造船钢板焊接而成，为了增强其刚度，在纵向用4mm的钢板增加3条增强隔离板，设计成3个吸风口、吸风流道。

表1 除尘器的主要技术参数

由于受到巷道高度限制，同时又为了保证既有良好的吸风特性又不影响掘进机操纵手的视线，将掘进机原来截割部的防护板去除，将吸风口和吸风流道同原来截割部的防护板一体化制作，使吸风口和吸风流道紧贴着截割部安装，其顶部的总高度不同时，将一个大吸流风道分割成不等截面的4个小吸流风道，以解决吸风口的风量分配。

吸风口截割部呈“┏┓”形分布，从上部到二翼将截割头包围，吸风口头部距离炮头顶点1435 mm，吸风口装10mm×10mm栅网，吸风口呈喇叭口状，并向下作38°倾斜，以保证炮头上仰到最高点时，吸风口平面相对于垂面仍有度的5°负倾斜，以及切割下来的较大的岩粒不会直接落入吸风口（吸风口最大截面积4000mm2）。

当风机达到最高转速时，吸风流道内的理论最大风速达到8.57m／s，吸风口的理论风速不低于7.5m／s，能有效地在截割头周围形成一个负压区，确保截割头切割时产生的粉尘能有效地被吸风口捕获，防止扩散。

3 吸尘原理和排污方式的设计

由于矿尘具有悬浮性、吸湿性和荷电性，采用逆向喷雾和水平旋风方式增强除尘效率。

当高速含尘气流进入集流罩部时，罩内喷雾器同气流逆向喷雾，喷雾器喷射出的水雾与粉尘相混合后进入风机，通过风机叶轮的搅动作用，使含尘气流与水雾得到充分的混合，增强了风流中粉尘与水雾的相互作用；含尘气流在风机的驱排作用下，进入除尘脱水装置中的旋风导流体并产生高速旋转运动，粉尘经与水雾粒子相互作用被捕获，未被捕获的粉尘粒子在离心力的作用下被抛向除尘脱水装置壁面，与附着在除尘脱水装置壁面上不断向前运动的水膜相混合而被捕获，使粉尘粒子从含尘气流中得到分离；被抛向除尘脱水装置壁面上的水雾形成一层沿出口方向不断向前旋转运动，并夹带或吸附粉尘粒子的水膜层，在除尘脱水装置排风口处从风流中分离出来并由排污管排出，得到净化的风流由排风口排出，从而达到净化含尘风流的目的。

为了减少灰尘在吸尘流道、特别是软管里的积聚，除了掘进机自身截割头正常的内外喷雾外，除尘系统在上述二部位不另设喷雾。在1号排污口和2号排污口处配置适当长度的排污软管，除尘器产生的排污水由该排污软管引向桥式转载机或巷道刮板输送机，达到排污的目的。

由于在轴向立桶部结构形状复杂，在拐角处会形成湍流和死角，长期工作后必将形成积尘，为此在立桶下部二侧和横交直管二端，均设置了积尘吹扫口，打开后用高压水枪可实行定期清扫。

4 同主机液控系统的连接

液动除尘器进、出油与掘进机水泵液压系统的进、出油连接（采用KJ16快速接头连接）；液动除尘器液压驱动马达泄油管直接单独接入油箱；除尘器除尘喷雾用水可来自掘进机冷却水，也可直接采用供给掘进机的静压水。掘进机操纵手可根据工况通过调节液压流量以改变风机转速，以达到最佳的除尘效果。

5 结语

综掘机机载液压除尘器在矿井中的应用大大降低了掘进工作中的粉尘量，不仅使掘进工作面的工作环境与之前相比有了很大的改善，有效地保障了职工的健康，而且粉尘量的降低还能预防煤尘和瓦斯爆炸事故的发生，值得在全国煤矿井下掘进工作面中广泛推广。

［1］ 赵立门，赵安平.选煤厂煤尘防治技术［J］.中国煤炭，2004（2）

［2］ 罗茂蜀，张设计，王晋育等.CYC型采煤机机载液动高效除尘器的研究［J］.矿业安全与环保，1998（6）

［3］ 谭永海，致杰，述栋.综掘机机载水力负压除尘器［J］.煤矿机械，2005（7）

Research of hydraulic dust collector on roadheader

Han Ruidong
（Lu＇an Mining Group Corporation Ltd.，Changzhi，Shanxi 046100，China）

The working principle，the structure characteristics and the main technical parameters of hydraulic dust collector on the roadheader were briefly introduced.The key of this paper was the design of air suction port，suction channel and discharge mode，as well as the connection mode with the hydraulic control system.

roadheader，mechanical structure，hydraulic dust collector

TD714.4

A

韩瑞东（1976－），男，河北武安人，工程师，毕业于太原理工大学机械设备及自动化专业，在读工程硕士，现从事煤矿机电技术管理工作。

（责任编辑 王雅琴）