一种湿式捕尘风流冷却装置

摘要

本发明提供了一种湿式捕尘风流冷却装置，安装在采掘工作面采掘机的迎头后方位置，与污风抽风筒的出口端连接，其包括罩壳和罩壳内部顺序连接的喷雾除尘装置、旋流离心除尘装置、防尘网过滤装置、空气冷却式换热器、折流板除雾装置；旋流离心除尘装置和折流板除雾装置各自下方的罩壳壁上还分别设置有排水管口。本发明将综掘工作面捕尘和风流冷却作业结合到一起，以先捕尘、后冷却风流的处理方式，对污风先经多级捕尘处理，再经除雾降温，将工作面风流的温度控制在适宜温度之内，保障井下工作面安全舒适的工作环境，较好地解决了矿井采掘工作面高温高粉尘的问题。

说明书

技术领域

本发明涉及一种风流冷却器，尤其涉及一种湿式捕尘风流冷却装置，属于矿井除尘降温 领域。

背景技术

目前，煤炭依然占据我国能源结构中的主导地位。随着煤炭开采深度的不断增加、机械 化开采程度不断提高，工作面内装机容量的不断加大，综掘工作面产尘量增加和高温问题相 继出现，严重影响矿井的安全生产和职工的身体健康。

国内外大量的研究和试验证明：在面对井下综掘工作面复杂的作业环境中，风流中高粉 尘浓度和高温问题尤为突出。

在众多防尘技术手段之中，抽尘净化是解决煤矿采掘工作面粉尘污染问题最为有效的技 术途径之一。

同时，为了降低工作面的温度，在利用通风降温的同时，我国现在已有数量众多的煤矿 采用机械降温的方式。其中，空冷器作为综合降温措施中不可缺少的风流冷却设备，逐步被 应用到我国各大矿区。

然而，现阶段我国高温产尘工作面的控除尘系统和降温调节系统各自为政、单独工作， 导致占用工作空间大，经济合理性严重不足。

如何有效地将二者有机结合，研制出一种既能控尘除尘，又能降温调节的一体式捕尘风 流冷却装置，已经成为本领域技术人员的一个重要的课题，其研发工作具有现实的积极意义。。

发明内容

本发明的目的是，提供一种湿式捕尘风流冷却装置，其既能用于综掘工作面捕尘，又能 进行风流冷却作业的湿式捕尘风流冷却装置，以有效解决矿井采掘工作面高温高粉尘的问题。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是，一种湿式捕尘风流冷却装置，安装在采掘 工作面采掘机的迎头后方位置，与污风抽风筒的出口端连接，其特征在于，包括罩壳和罩壳 内部顺序连接的喷雾除尘装置、旋流离心除尘装置、防尘网过滤装置、空气冷却式换热器、 折流板除雾装置；其中，

所述喷雾除尘装置的进口管一端与除雾剂输送系统连接，另一端与一类似于弹簧螺旋结 构的螺旋状喷嘴支撑管连接；

所述喷嘴支撑管上均匀设置有若干数量的高压雾化喷嘴，各高压雾化喷嘴的出口方向各 异，各高压雾化喷嘴同时喷雾时，整体呈漫反射状态；

所述除雾剂输送系统包括顺次连接的储水箱、水质过滤器、除雾剂加入装置和管道泵的 进口端；所述储水箱与自来水供水管连接，所述管道泵的出口端与所述进口管连接；

所述旋流离心除尘装置的输入轴与电机连接，其输出轴上安装有旋流叶片；

所述旋流叶片共三组，从左至右依次为第一级旋流叶片、第二级旋流叶片和第三级旋流 叶片；每相邻两级旋流叶片之间的外壳内壁上均设置有环形的挡水筛网；

所述防尘网过滤装置设置在所述罩壳内壁上；

所述空气冷却式换热器为板式换热器，其冷却水进口管与装置外的制冷机输冷管路连接；

所述制冷机组为所述空气冷却式换热器提供喷淋用-8摄氏度的冷盐水，供所述空气冷却 式换热器对进入其中的热风进行冷却降温，经热交换后的热水外排；

所述折流板除雾装置包括层层叠放的若干片折流板片，所述折流板片的四周均分别与所 述罩壳内壁紧密接触；

所述折流板除雾装置的后方位置处安装有消声器，所述消声器与所述罩壳末端的出口管 连接；

所述旋流离心除尘装置和折流板除雾装置各自下方的罩壳壁上还分别设置有排水管口。

优选为，所述折流板与折流板片之间的间距为30-40mm，所述折流板片的夹角为90度。。

进一步优选，所述高压雾化喷嘴为实心圆锥形喷嘴，其雾化角为60-70度。

进一步优选，所述类似于弹簧螺旋结构的螺旋状喷嘴支撑管沿水平方向上的圈数为2-4 圈，每圈上均分别包括有5-8个高压雾化喷嘴。

进一步优选，所述折流板材质为不锈钢。

上述技术方案直接带来的技术效果是，采用喷淋式空冷一体式结构形式，其整个装置结 构紧凑、体积小、重量轻，在降温同时进行捕尘工作，较好地解决了现有技术中在捕尘装置 之后还要另外安装单一结构形式的空冷装置所存在的安装空间不足的技术问题。

上述喷雾除尘装置所喷射出的雾状水，其辐射范围广、覆盖面大，降尘除尘效果好；

旋流离心除尘装置使得水尘混合气流物形成旋流紊流，在离心力的作用下，尘水混合物 被抛到罩壳筒壁上，顺着壁面降落，再经排水管口口排出，降尘除尘效果好；

防尘网过滤装置进一步将剩余的尘埃彻底过滤除去，以确保污风的净化处理效果。

空气冷却式换热器采用-8摄氏度的冷盐水做换热媒质的板式换热器，其降温效果好；

折流板除雾装置结构简单、拆洗简便，且表面积大，除雾效果可靠。

经测试，本发明的湿式捕尘风流冷却装置，其最终除尘效率超过95％，风流温度平均可 降低10℃-15℃，最大处理风量可达800m³/min，处理后风流洁净适温，保障了井下安全舒适 的生产作业环境，成功解决了矿井采掘工作面所存在的高温、高粉尘的问题。

为更好地理解本发明，现详细介绍本发明的工艺流程及其工作原理：

安装位置位于采掘工作面采掘机迎头后方，新鲜风流经风筒输送到掘进工作面，污风沿 抽风筒流动至湿式捕尘风流冷却器，此时接通电源，电动机工作，捕尘风流冷却器运行，高 压喷雾用水由进水管依次进入储水箱、水质过滤器、喷雾增压装置，同时，运行降尘剂自动 添加装置，将高效降尘剂添加进入喷雾用水，经过加压和添加降尘剂的水进入除尘风机的喷 嘴支撑管，喷嘴由单排设置改为多排设置，立体安设，将喷雾覆盖面改变为喷雾覆盖实体， 带有降尘剂的高压水由高效雾化喷嘴喷出，通过碰撞、拦截和扩散等多种机理的综合作用将 粉尘捕集下来形成尘水混合物；尘水混合物夹杂在风流中通过多级旋流离心除尘装置时被强 制形成高速旋转的螺旋状气流，在离心力的作用下，尘水混合物被抛到筒壁，旋流离心除尘 装置一般设置3～5级旋流离心部，一个主动旋流离心部，多个从动旋流离心部，每部包括旋 流叶片和挡水筛网。

含尘风流在挡水筛网附近发生局部涡流现象，提高除尘效果，含尘风流经过该装置时大 部分尘水混合物被脱除，污水由排水口排出；

同时，未被脱除的尘水混合物同风流运动至除尘过滤网装置，除尘过滤装置是附着在筒 壁上的环形过滤装置，对气流内的尘水混合物进行了再次分离，洁净风流流入空气冷却式换 热器，空气冷却换热器利用对流换热原理，由制冷机制备的冷盐水经输冷管道输送至空冷器 的混合器中,冷盐水与风流大范围接触,使风流温度降低，污水由排水口排出。

由于冷却后气流含有大量雾滴，因而随后安装折流板除雾装置，该除雾装置采用流线多 通道型折流板，叶片间距30-40mm，因含雾风流大都集中于筒壁附近，整体外形结构外宽内 窄，表面粘结有表面纤维。含雾风流进入风机除雾装置后被分隔为许多单股的通道，在惯性 力的作用下，液滴雾沫碰撞在波形板片上形成液膜，除尘纤维使液膜粘附雾滴效果更加显著， 雾气随气流向前运动至转弯处被分离下来，由排水口排除。洁净适温风流经由消音器，由出 风口排出。

至此，高温工作面的污染风流经由单个捕尘风流冷却器经过滤成为洁净适温风流。

湿式捕尘风流冷却装置内的喷雾降尘装置设置多排喷雾管道，喷嘴立体安设，选用的是 用水量少雾化效果较好的实心圆锥喷嘴，雾化角达到60-70度，风机工作时可形成覆盖整个 风机内壁的高效降尘水雾覆盖体，同时自动添加装置加入的定量降尘剂，大大增强了水雾幕 的降尘效果。

综上所述，本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

1、采用喷淋式空冷一体式结构形式，其整个装置结构紧凑、体积小、重量轻，在降温同 时进行捕尘工作，较好地解决了现有技术中在捕尘装置之后还要另外安装单一结构形式的空 冷装置所存在的安装空间不足的技术问题。

2、本发明将捕尘和降温有机结合在一起进行综合治理，先除尘，后冷却的采掘工作面风 流治理理念，有效地提高了设备的功能性；

3、采用单一动力系统进行捕尘和风流冷却工作，可节约电能消耗，体现了其技术经济性。

经测定，本发明提供的湿式捕尘风流冷却装置，最大处理风量可达800m³/min以上，同 时，除尘效率超过了95％，风流温度平均可降低10-15℃，是一种大风量的高效捕尘风流冷 却设备，有效降低了矿井工作面的粉尘浓度和环境温度，保障了矿井安全舒适的工作环境。

附图说明

图1为本发明安装位置示意图；

图2为本发明的剖面结构示意图；

图3为喷雾装置结构示意图；

图4为折流板除雾装置立体结构示意图；

图5为折流板除雾装置主视结构示意图。

附图标记说明：1-采掘机；2-进风筒；3-抽风筒；4-捕尘风流冷却器；5-储水箱；6-水质 过滤器；7-管道泵；8-降尘剂自动添加装置；9-喷嘴支撑管；10-高压雾化喷嘴；11-旋流离心 除尘装置；12-叶片；13-挡水筛网；14-电动机；15-除尘过滤网装置；16-空气冷却式换热器； 17-输冷管道；18-折流板除雾装置；19-排水管口；20-消音器；60-喷嘴支撑管进口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

如图1至图5所示，本发明的一种湿式捕尘风流冷却装置，安装在采掘工作面采掘机1 的迎头后方位置，与污风抽风筒3的出口端连接，其特征在于，包括罩壳和罩壳内部顺序连 接的喷雾除尘装置10、旋流离心除尘装置11、防尘网过滤装置15、空气冷却式换热器16、 折流板除雾装置18；其中，

上述喷雾除尘装置10的进口管9一端与除雾剂输送系统连接，另一端与一类似于弹簧螺 旋结构的螺旋状喷嘴支撑管9连接；

上述喷嘴支撑管9上均匀设置有若干数量的高压雾化喷嘴，各高压雾化喷嘴的出口方向 各异，各高压雾化喷嘴同时喷雾时，整体呈漫反射状态；

上述除雾剂输送系统包括顺次连接的储水箱5、水质过滤器6、除雾剂加入装置和管道泵 7的进口端；上述储水箱与自来水供水管连接，上述管道泵7的出口端与上述进口管9连接；

上述旋流离心除尘装置11的输入轴与电机14连接，其输出轴上安装有旋流叶片12；

上述旋流叶片12共三组，从左至右依次为第一级旋流叶片、第二级旋流叶片和第三级旋 流叶片；每相邻两级旋流叶片之间的外壳内壁上均设置有环形的挡水筛网13；

上述防尘网过滤装置15设置在上述罩壳内壁上；

上述空气冷却式换热器16为板式换热器，其冷却水进口管与装置外的制冷机输冷管路连 接；

上述制冷机组为上述空气冷却式换热器提供喷淋用-8摄氏度的冷盐水，供上述空气冷却 式换热器对进入其中的热风进行冷却降温，经热交换后的热水外排；

上述折流板除雾装置包括层层叠放的若干片折流板片，上述折流板片的四周均分别与上 述罩壳内壁紧密接触；

上述折流板除雾装置的后方位置处安装有消声器20，上述消声器20与上述罩壳末端的 出口管连接；

在旋流离心除尘装置和折流板除雾装置各自下方的罩壳壁上还分别设置有排水管口19。

如图4、图5所示，上述折流板与折流板片之间的间距为30-40mm，折流板片的夹角为 90度。。

上述高压雾化喷嘴优选为实心圆锥形喷嘴，其雾化角为60-70度。

类似于弹簧螺旋结构的螺旋状喷嘴支撑管9沿水平方向上的圈数优选为2-4圈，每圈上 均分别包括有5-8个高压雾化喷嘴。

上述折流板材质优选为不锈钢。

需要说明的是，如图1所示，采掘工作面所需要的新鲜风流有外界经风筒2持续补充输 送到掘进工作面。