煤、岩体切割机抽出式水膜除尘系统

张晓光 刘雅俊

摘 要：在切割煤体、岩体进行岩体力学试验过程中，会产生大量的煤尘、烟尘及蒸汽烟尘，原有的除尘罩除尘效果差，大量的烟尘干扰操作工视线，粉尘浓度高，污染室内及周边环境，严重影响操作人员健康。针对上述问题，通过测试尘源相关参数，设计、制做了抽出式水膜除尘系统，通过对除尘器的压力损失测定；除尘风量的测试；集尘、除尘效率的测定设备取得了较好的除尘效果。

关键词：煤、岩体切割机；抽出式；水膜除尘

煤、岩体切割机是岩体力学实验室制作试验标准试件的基本设备。切割机工作时煤尘、岩尘及蒸汽烟尘四处飞扬，工作环境十分恶劣，虽有传统遮尘罩，效果较差，无法清除粉尘。初步估算尘源附近粉尘浓度在200mg/m3左右，严重超出国家允许标准，不仅污染室内环境还要危及周边环境，长期工作威胁操作人员身体健康。目前国内尚没有高效除尘系统。因此制作除尘系统，能够在煤、岩体切割过程中有效除尘，有利于试验的开展和操作人员健康。

原有设备安装的除尘罩效果不佳，不仅粉尘集聚于罩体内，切割煤、岩体时产生的烟汽会阻碍操作者视线，无法正常观察，影响试验。基于此，对现有除尘罩进行改造，使用除尘效果更好的抽出式水膜除尘器。

1 原有除尘装置的缺陷

1.1 原有除尘装置结构

原有除尘装置为钢结构除尘罩，正面设置大尺寸对开门，门上有观察窗口，窗口附有树脂玻璃隔尘，并有橡胶密封条密封边缘。切割机工作时，喷有水雾为切割片降温，切割过程中产生的煤尘、岩尘及蒸汽烟尘部分被防尘罩阻挡，挂于防尘罩内壁上，或者沿防尘罩缝隙四散到切割机外。

1.2 原有除尘装置除尘效果

（1）除尘效果较差。防尘罩只有阻挡粉尘不四散到周边环境的效果，且密封性不好的情况下或切割不同性质的煤、岩体时，粉尘溢出情况比较明显。

（2）切割岩石试件时，切割刀具需喷水降温，刀具旋转形成水雾，粉尘被水雾吸附，形成粉尘水雾，切割时视线受到干扰，原有防尘罩关闭箱体门后，留设的观察窗口表面被粉尘水雾粘附，无法看清切割试件的具体过程。

2 抽出式水膜除尘系统

（1）水膜除尘器原理。

含尘气流呈螺旋状进入除尘器中，在离心力的作用下移动到外壳的粉尘颗粒被水膜除去，气流每次冲击水面，重度较大的颗粒被直接清洗，重度较轻的颗粒为气流多次冲击水面而产生的水雾、水花所吸捕、凝聚，加速向除尘器外壳移动，最终被水膜除去。

（2）除尘器箱体结构。

水膜除尘器箱体内安装有螺旋导流片，其作用是当含尘气体沿切线方向进入箱体后，含尘气流经过螺旋圈下水面时，随着气流方向把水推向箱体内壁上，使螺旋圈形成水膜。当含尘气流经过多个螺旋圈后，除尘器箱体内部形成连续的水膜。故而，箱体内螺旋导流片是形成水膜的关键，能否形成完整且强度均匀的水膜，直接关系到除尘器的除尘效率和除尘结果。

经过多次对比试验，除尘箱体内安装可转动螺旋型丝网若干圈，箱体内注水，螺旋体转动后，丝网形成水膜若干层，水膜的形成效果好，比较完整、均匀，使含尘气流通过连续不断生成的多层水膜，水膜不断拦截大量尘粒，对清除细微粉尘颗粒效果明显，螺旋体转动，产生离心力，圆形箱体内壁也会附着水膜，旋转的含尘气流中较大颗粒粉尘在离心力作用下甩向箱体内壁面，被壁面水膜扑集。所有含尘水膜流到箱底水中，沉淀净化，净化水可再循环使用。采用风幕集尘风机收尘或普通集尘罩收尘。

（3）水膜器喷水系统。

供水管直接供水会使箱体内壁水膜分布不均，从而引起系统带水问题。可利用万向鸭嘴喷头，即在箱体上部进水口位置设有扇形鸭嘴喷头及万向喷头底座。扇形鸭嘴喷头向除尘箱体吸尘口侧呈30°倾角，喷嘴出水口低于除尘箱吸尘口，水会从扇形鸭嘴喷头出水口流入除尘器内壁，形成一圈均匀的水膜层，被气流吹散后，能在箱体内壁一周产生均匀的水膜，可以有效提高捕集出风口处的粉尘，再经螺旋体转动，将箱体内壁含尘液滴带入箱底。

（4）原切割机除尘罩改进。

切割机先前使用的除尘罩不能满足现有除尘系统的要求，除尘罩两端会被连接风筒，一端压入，一端抽出，由此粉尘才会被收集到除尘箱体内。原防尘罩密封效果差，罩体连接部位缝隙较宽，使除尘器压力损失严重，除尘风量较小，漏风严重，导致除尘器集尘效果不明显，降低了除尘效率。基于除尘罩对除尘效果的影响，将除尘罩体连接处用密封条密封，再使用聚氨酯密封胶填补。

3 除尘系统效果分析

利用以上技术，我们对煤、岩切割机的除尘器进行初步改造和基础测试，在改造工程中，初步构建除尘器箱体结构，在除尘箱体内安装了简易螺旋型丝网改造前后分别进行了切割实验，对环境粉尘测试后效果对比，煤体和岩体两种切割试样，改造后降尘效果明显变好。

4 结语

湿式除尘技术经过很多年的发展，取得了不少成果，在很多领域已被广泛采用，但针对特定设备，除尘器也存在适应性问题。经过对煤、岩切割机的低阻水膜除尘器的设计，分析和研究箱体的构造和喷水系统，通过初步除尘风量的测试、集尘、除尘效率的测定，除尘系统效果较好，为后期制作除尘器奠定坚实的基础。

參考文献：

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[4]L.普朗特.流体力学概论[M].科学出版社，20073.

基金项目：本文为宁夏高等学校科学技术研究项目（唯一资助项目）

作者简介：张晓光（1981），男，回族，内蒙人，硕士，讲师，研究方向：矿山压力。