矿用皮带滚筒摩擦试验除尘装置研究

赵峻漾

摘 要：在煤矿运输设备阻燃输送带的安全性能检测检验中，滚筒摩擦实验结果是一项重要的判断标准。在滚筒摩擦实验过程中，由于滚筒和阻燃输送带间的持续摩擦，输送带因高温会产生大量的一氧化碳、二氧化硫，燃烧不完全的氮氧化物，还有少量的多环芳烃等致癌物质，并且会产生大量烟尘，对环境污染较大。为了避免这些有害物质进入大气环境中破坏生态平衡，也为了人们生活环境的健康发展，本文对螺旋环雾喷槽除尘装置进行了研究，并提出了改进措施。

关键词：滚筒摩擦试验;螺旋环雾喷槽除尘装置;改进措施

Abstract： In the inspection of the safety performance of the flame-retardant conveyor belt of the coal mine transportation equipment， the results of the drum friction test is an important criterion. In the process of cylinder friction experiment， due to the continuous friction between the cylinder and the flame-retardant conveyor belt， the conveyor belt will produce a large number of carbon monoxide， sulfur dioxide， incomplete combustion of nitrogen oxides， a small amount of polycyclic aromatic hydrocarbons and other carcinogens due to high temperature， and will produce a large number of smoke and dust， which will cause great environmental pollution. In order to prevent these harmful substances from entering the atmosphere and damaging the ecological balance， and for the healthy development of people's living environment， this paper studied the dust removal device of spiral ring fog spray tank， and put forward the improvement measures.

Keywords： roller friction test;dust removal device of spiral ring fog spray trough;improvement measures

《煤矿安全规程》2016版第三百七十四条第（一）条的规定：“采用非金属聚合物制造的输送带、托辊和滚筒包胶材料等，其阻燃性能和抗静电性能必须符合有关标准的规定。”[1]其中，滚筒摩擦试验是检验阻燃性能的一项重要指标，须符合《煤矿用织物整芯阻燃输送带标准》（MT 914—2008）标准。而在实际检测检验过程中，滚筒摩擦试验由于皮带持续摩擦，高温产生的烟尘对环境污染较大，而在环境对人类影响日益严峻的情况下，对工业及附属企业产生烟尘的管控更加严格。因此，本文对矿用皮带滚筒摩擦试验螺旋环雾喷槽除尘装置进行研究[2]。

1 螺旋环雾喷槽除尘装置结构及工作原理

1.1 结构

螺旋环雾喷槽除尘装置主要由九部分组成，包括排气风机、进水口、喷雾头、烟道、螺旋管网、水箱、溢流孔、排污阀、排污管。具体如图1所示。

1.2 工作原理

滚筒摩擦试验过程中产生的烟尘由轴流排气风机从滚筒摩擦试验箱中送进烟道，螺旋管网一端堵死，另一端与供水装置相连，在管路與水箱连接处有一水泵，通过管路向螺旋管网供水。水从各个喷雾头喷出，在烟道里形成水喷雾，当烟尘从烟道通过时实现了一次净化。烟道中的烟尘最后排入水箱，在水中净化后排出干净空气。同时，喷雾净化的烟尘水通过烟道流入水箱，可实现水的循环使用。水箱底部有排污管和排污阀，当水箱中有杂质时可通过其排出，以免杂质过多堵塞螺旋管路。水箱箱体设有溢流孔，水位过高时将自动排出，可以保证烟道进入水的深度，有效净化烟尘及气体。

2 除尘装置的特点及改进措施

2.1 特点

该除尘装置造价低廉，结构简单，管路铺设比较灵活，可根据场地实际空间进行设计和改造，体积小，所占空间少，烟尘净化效果好，材料消耗主要为电和自来水，并且水资源能实现循环利用，符合国家节能环保的要求。

2.2 改进措施

为了保障该除尘装置稳定工作，提高除尘效率，保证烟气的有效净化，提出以下四点改进措施，在实际应用中可以加以借鉴或者根据实际情况进行相应的技术改进。

2.2.1 装置安装设计。除尘装置的烟道主要为铁皮围成的矩形或圆形管道，长度根据烟尘排放量的大小来设计安装，一般为2～6 m。正常情况下，矿用皮带滚筒摩擦试验烟尘气体排放量不大，可根据烟道截面积来增减烟道长度：如果根据现场空间大小所设计的烟道横截面积较小，可以增加烟道长度;若烟道横截面积较大，便可减少烟道长度。不论烟道长短，都要使烟道与水箱稳定连接。

烟道的设计还需考虑一些物理因素。由于地球自西向东旋转，在条件允许的情况下，尽量使滚筒摩擦试验机排烟口设置在东方，水箱在西方，烟尘径直由东向西通过烟道，可以利用物体在地球自转的惯性适度增快烟尘行进速度;另外可以使烟道由西向东倾斜一定角度，整体水箱处低，排风机处高的原则[3]。烟尘刚入烟道时温度较高，集中在上部，可以高浓度通过螺旋管网喷雾降尘，又恰好利用重力水流顺着烟道快速流入水箱，增加水雾净化效率[4]。

另外在皮带滚筒摩擦试验工作量大、烟尘排放量高时，可在滚筒摩擦试验机烟尘排放连接处并联一组烟道，形成双风机、水泵、螺旋管网净化系统，更加高效地排除烟尘，如图2所示。

2.2.2 增加气体过滤材料。在除尘装置实际工作中，螺旋管网水雾净化烟尘较好，大量烟尘被水雾吸附，污水顺延烟道壁流入水箱。但是，皮带滚筒摩擦和燃烧试验中还会产生一些不溶于水或者难溶于水的气体，如CO、NO、芳烃物等，这些气体随着烟道进入水箱中，通过水箱排出进入大气，对环境也会造成一定的污染，对人类健康造成危害。CO可以直接燃烧生成水和二氧化碳，但NO和其他有害气体在正常条件下较难燃烧，不宜采用燃烧的方法去除有害气体。因此，在此装置中加入一些气体过滤材料以过滤有害气体[5-6]。

对于气体过滤材料，生活中常用的吸附甲醛的有活性炭包、PP棉等，还有一些吸附性强的吸附材料，虽然过滤效果好，可达到99%以上，但价格昂贵、过滤速率慢、成本较高，不适用于本试验。本试验采用市场上性价比较高的PP棉和活性炭棉，其对吸附除尘装置残余的有毒有害气体效果较好，且物价低廉[7]。气体吸附材料不宜铺设在烟道内，否则将吸附大量烟尘造成材料浪费，可以将其铺设在水箱水面上。在水面上用铁丝搭一层篦网，距离水面1 cm左右，将PP棉铺设在篦网上方，厚度为5 cm左右，然后在其上铺设5 cm左右的活性炭棉，溢流孔在活性炭棉上方，若距离溢流孔还有距离，可以增加活性炭棉厚度至溢流孔处。

除尘装置连接大气末端增添气体过滤材料，配合螺旋管网除尘装置可实现烟尘气体的高效净化，达到除尘除气、保护环境的目的。

2.2.3 气体循环过滤方案。在螺旋管网水雾除尘装置工作过程中，为了防止过滤不完全的有毒有害气体进入大气，可将其回收，重新导入皮带滚筒摩擦试验箱中，形成闭环系统，如图3所示。

图3中箭头方向为烟尘和气体流动方向，滚筒摩擦试验机产生的烟尘气体经过烟道螺旋管网过滤后进入水箱中，水箱是密闭的，水面浮出的气体经过管道重新进入滚筒摩擦试验机。其中，不完全净化的有毒有害气体随着新产出的烟尘气体经过抽风机抽入螺旋管网循环净化，避免流入大气，同时也消除了对滚筒摩擦试验机箱内部的负压影响，保障皮带滚筒摩擦试验的正常进行。

2.2.4 污水处理方案。在螺旋管网除尘装置实际工作运行中，无论是闭环式除尘还是开放式除尘，最终水箱中均会有很多烟尘沉淀的杂质随着水流排出水箱。这些含有杂质的污水不宜直接排入生活废水管道，有些气体如二氧化硫、二氧化氮等易溶于水中，从而形成酸性污水，更不能直接反复使用（如灌溉植物、泼洒道路地面等）。因此，对污水进行处理后再排放也是比较重要的一项内容。

对于污水处理，可以使用家用净水器或者工业用净水处理系统对污水进行初级处理[8]。选取造价低廉的活性炭或者吸附材料对接水箱排污管，污水从排污管道流出经过吸附材料净化过滤。活性炭属于碱性过滤材料，可以将杂质过滤，也可与酸性液体发生中和反应生成无机盐和水。过滤后的水便可以进行工业污物清洗或者连接下水管路排放。由于该污水处理方案只是初级过滤，污水中大部分有害物质未被过滤出，因此，不能作为生活用水。若需要达到饮用级别，还需要进行多重过滤，增设高级净水处理系统，但成本较高，系统复杂，因此，不宜采用[9]。

3 结语

為保障工业生产符合国家节能环保的要求，本文对矿用阻燃输送带检测检验项目中滚筒摩擦试验的螺旋管网除尘装置的原理进行了分析与研究，并对该装置提出了改进措施，完善了该装置的净化气体和烟尘系统，有效达到了节能减排的目的，遵循了保护环境的基本原则，符合国家倡导的建设资源节约和保护环境的方针政策，具有很高的社会效益和经济效益。

参考文献：

[1]中国法制出版社.煤矿安全规程[M].2016版.北京：中国法制出版社，2016.

[2]张晨.关于皮带落煤转载除尘装置研究[J].石化技术，2020（1）：270，272.

[3]张大中.除尘装置的选用[J].环境保护，1979（6）：27-29.

[4]郭帅.水幕降尘装置研制与实践应用[J].山东煤炭科技，2019（3）：92-94.

[5]倪冰选，张鹏.气体过滤纤维材料的过滤特性测试方法概述[J].中国纤检，2016（6）：94-97.

[6]彭孟娜.工业用空气过滤材料的研究[J].成都纺织高等专科学校学报，2017（3）：200-203.

[7]本刊编辑部，赵永霞，张荫楠.环保过滤材料的发展现状及趋势展望[J].纺织导报，2016（S1）：7.

[8]王媛.煤矿污水处理工艺改造研究[J].山西科技，2019（6）：143-145.

[9]刘欢，赵晓丽.农村生活污水处理技术应用现状及处理效果[J].化工管理，2020（3）：88-89.