破碎機(jī)破煤是機(jī)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(jìn)風(fēng)流污染程度最嚴(yán)重的生產(chǎn)設(shè)備，破碎機(jī)產(chǎn)塵量約在500mg/m3左右。高濃度的粉塵對(duì)進(jìn)風(fēng)流造成了嚴(yán)重污染，危害工人的身體健康。目前，針對(duì)破碎機(jī)最普遍的防塵措施是對(duì)破碎機(jī)作業(yè)產(chǎn)塵影響范圍進(jìn)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(yáng)煤一礦8710工作面，針對(duì)破碎機(jī)產(chǎn)塵特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)塵源點(diǎn)密閉，利用除塵器抽塵凈化、高壓噴霧降塵等措施，實(shí)現(xiàn)對(duì)破碎機(jī)產(chǎn)塵的綜合治理，凈化工作面進(jìn)風(fēng)流，改善作業(yè)環(huán)境。
1、工作面破碎機(jī)產(chǎn)塵特點(diǎn)
陽(yáng)煤一礦8710工作面位于丈八七采區(qū)669水平，開(kāi)采15#穩(wěn)定厚煤層，工作面走向長(zhǎng)度為16llm，傾斜長(zhǎng)度為180m，回采率為87%，正常開(kāi)采時(shí)供風(fēng)量為1680m3/min，實(shí)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(jī)。該破碎機(jī)工作時(shí)，刀齒在頻繁錘擊破煤過(guò)程中，破碎軸旋轉(zhuǎn)引起空氣的快速流動(dòng)，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(yùn)動(dòng)，造成粉塵從破碎機(jī)出口逃逸，在刮板機(jī)輸送煤過(guò)程中由破碎機(jī)前端出口被帶出；逃逸的煤塵通過(guò)分子擴(kuò)散、湍流擴(kuò)散以及迸風(fēng)流相互作用，在破碎機(jī)出口形成揚(yáng)程約2. 5m的鍥形煤塵飛揚(yáng)帶，逃逸煤塵迅速?gòu)浡秸麄�(gè)巷道空間之中，同進(jìn)風(fēng)流一起進(jìn)入工作面，降低了工作場(chǎng)所的能見(jiàn)度，影響正常工作，對(duì)安全生產(chǎn)和人身健康產(chǎn)生不利影響。破碎機(jī)產(chǎn)塵示意如圖l所示。
2、破碎機(jī)粉塵綜合治理研究
2.1技術(shù)途徑
通過(guò)對(duì)破碎機(jī)產(chǎn)塵特點(diǎn)分析，8710工作面破碎機(jī)粉塵治理的主要難點(diǎn)在于控制因粉塵飛揚(yáng)擴(kuò)散在破碎機(jī)出口形成的2. 5m揚(yáng)塵帶和由于破碎機(jī)密閉失效造成的粉塵逃逸。在產(chǎn)塵強(qiáng)度大、擴(kuò)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(duì)破碎機(jī)粉塵進(jìn)行有效的治理。根據(jù)破碎機(jī)粉塵治理的工程經(jīng)驗(yàn)，采用密閉罩及抽塵凈化措施是解決破碎機(jī)粉塵問(wèn)題最有效的手段之一。采用抽塵凈化，使破碎機(jī)內(nèi)部形成抽吸負(fù)壓，破碎機(jī)內(nèi)外的空氣壓差促使氣流從外部通過(guò)破碎機(jī)上的各種縫隙及輸送機(jī)通道進(jìn)入破碎機(jī)，形成從破碎機(jī)內(nèi)向除塵器運(yùn)動(dòng)的風(fēng)流，運(yùn)動(dòng)風(fēng)流和破碎機(jī)產(chǎn)生的大量粉塵混合形成的含塵氣流被抽進(jìn)除塵器，通過(guò)除塵器凈化后，排出潔凈風(fēng)流；另外，借助采煤機(jī)高壓外噴霧系統(tǒng)的高壓噴霧管路，可以實(shí)現(xiàn)破碎機(jī)內(nèi)部的高壓噴霧，通過(guò)對(duì)煤體的濕潤(rùn)減少產(chǎn)塵量和對(duì)含塵氣流高壓噴霧降塵。兩種技術(shù)措施的配合，可實(shí)現(xiàn)對(duì)破碎機(jī)產(chǎn)塵的高效治理和控制。通過(guò)對(duì)破碎機(jī)轉(zhuǎn)載點(diǎn)產(chǎn)塵特點(diǎn)的分析，確定了綜合治理的技術(shù)途徑：①對(duì)現(xiàn)有破碎機(jī)密閉罩改造完善，加強(qiáng)密閉，減少破碎機(jī)內(nèi)部煤塵外逸；②采用高壓噴霧降塵措施，減少破碎機(jī)破煤時(shí)的產(chǎn)塵量，將破碎機(jī)產(chǎn)生煤塵一部分消除在破碎機(jī)內(nèi)部；③采用濕式旋流除塵器，通過(guò)控制破碎機(jī)內(nèi)含塵氣流的流動(dòng)方向，使破碎機(jī)內(nèi)部形成負(fù)壓，防止粉塵逃逸，將含塵氣流抽進(jìn)除塵器內(nèi)，通過(guò)噴霧、過(guò)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(dòng)離心式風(fēng)機(jī)作動(dòng)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(jī)、破碎機(jī)處，體積較大，在井下難以達(dá)到實(shí)用效果。以壓氣引射作為動(dòng)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(duì)破碎機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)除塵，根據(jù)吸塵罩吸風(fēng)量和工程經(jīng)驗(yàn)，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(dòng)力的干式布袋除塵裝置難以滿足破碎機(jī)除塵要求。因此，針對(duì)煤礦井下破碎機(jī)內(nèi)風(fēng)流流動(dòng)及產(chǎn)塵特點(diǎn)，考慮到常規(guī)的礦用濕式過(guò)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(jī)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：?jiǎn)?dòng)配套風(fēng)機(jī)將含塵氣流抽人除塵器中，含塵氣流首先經(jīng)過(guò)捕塵裝置的洗滌過(guò)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(lái)，被捕集下來(lái)的粉塵與水形成塵水混合物，塵水混合物和氣流在風(fēng)機(jī)動(dòng)力的作用下，進(jìn)入脫水裝置脫水，在脫水過(guò)程中小部分沒(méi)有被捕塵裝置捕集下來(lái)的粉塵在強(qiáng)大離心力的作用下被進(jìn)一步從氣流中分離出來(lái)，脫下來(lái)的塵水混合物通過(guò)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(diǎn)，適合現(xiàn)場(chǎng)的安裝需要。
根據(jù)計(jì)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(jī)功率為llkW；重量為450kg。
2.3 高壓噴霧降塵措施的設(shè)計(jì)
在國(guó)內(nèi)，破碎機(jī)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(diǎn)，難以實(shí)現(xiàn)高效降塵的目的；而破碎機(jī)破煤時(shí)產(chǎn)塵具有產(chǎn)塵強(qiáng)度大、沖擊力度大、擴(kuò)散迅速的特點(diǎn)，采用低壓噴霧難以實(shí)現(xiàn)對(duì)粉塵的有效控制和處理。從技術(shù)途徑出發(fā)，針對(duì)傳統(tǒng)的低壓噴霧降塵措施的缺點(diǎn)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，利用采煤機(jī)高壓外噴霧降塵系統(tǒng)的高壓供水管路分支，實(shí)現(xiàn)了針對(duì)破碎機(jī)的高壓噴霧降塵措施。采用高壓噴霧降塵措施，有效的濕潤(rùn)破碎機(jī)內(nèi)煤體，減少破煤過(guò)程中的產(chǎn)塵量；對(duì)產(chǎn)牛的沖擊力度大、擴(kuò)散迅速的煤塵，也可以進(jìn)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(jī)內(nèi)相對(duì)封閉的空間里實(shí)現(xiàn)的，噴霧距離短，對(duì)風(fēng)流擾動(dòng)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(jiàn)表2。
通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的考察，在破碎機(jī)進(jìn)煤口、出煤口進(jìn)行高壓噴霧降塵措施；進(jìn)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(gè)PZ型噴嘴就可形成完整的噴霧斷面，實(shí)現(xiàn)高效降塵目的。高壓噴霧用水采用工作面采煤機(jī)高壓外噴霧用水，噴霧壓力為8.0MPa。使用高壓噴霧的效果見(jiàn)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(jì)
針對(duì)破碎機(jī)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(jì)。吸塵罩是通過(guò)罩口的抽吸作用，在距離吸氣口一定位置的粉塵散發(fā)點(diǎn)（即控制點(diǎn)）上造成適當(dāng)?shù)目諝饬鲃?dòng)，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(jì)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(chǎng)實(shí)際情況，設(shè)計(jì)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(jī)出口溜槽之上，利用中16螺栓與破碎機(jī)運(yùn)煤溜槽相連接固定，吸塵罩的罩口正對(duì)著粉塵擴(kuò)散的方向。在吸塵罩下設(shè)計(jì)擋塵簾，使得破碎機(jī)出煤口形成一個(gè)相對(duì)封閉的空間，通過(guò)擋塵簾增加阻力，使得除塵器在工作時(shí)可把破碎機(jī)內(nèi)的含塵氣流抽吸凈化。吸塵罩通過(guò)骨架風(fēng)筒與除塵器連接。
3、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)與效果分析
3.1綜合防塵技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施
在完成破碎機(jī)綜合防塵技術(shù)的設(shè)計(jì)和研究后，對(duì)陽(yáng)煤一礦8710工作面破碎機(jī)產(chǎn)塵進(jìn)行了綜合治理。現(xiàn)場(chǎng)采用了廢舊輸送膠帶加強(qiáng)破碎機(jī)局部粉塵外逸部位的密閉；在破碎機(jī)進(jìn)、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(jī)出口密閉端處4000mm×1300mm×750mm的空間上；吸塵罩安裝在破碎機(jī)出煤口通過(guò)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(jī)，能夠有效避免二次揚(yáng)塵的產(chǎn)生。除塵器通過(guò)雙按鈕控制開(kāi)關(guān)與破碎機(jī)的聯(lián)動(dòng)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際運(yùn)用和試驗(yàn)，通過(guò)增加除塵器進(jìn)風(fēng)阻力，調(diào)整其風(fēng)量為120m3/min，以滿足現(xiàn)場(chǎng)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(duì)陽(yáng)煤一礦8710工作面破碎機(jī)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(duì)破碎機(jī)粉塵治理效果進(jìn)行了考察，測(cè)式結(jié)果表明：破碎機(jī)進(jìn)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(guò)對(duì)表1、表3數(shù)據(jù)的對(duì)比分析：①破碎機(jī)在工作時(shí)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(jī)粉塵，降塵效率分別達(dá)到了79.4%和95.l%，相對(duì)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(duì)于采用高壓噴霧后的排放率20.6%來(lái)說(shuō)，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(jī)粉塵問(wèn)題。
4、結(jié)論
1)破碎機(jī)產(chǎn)塵治理的技術(shù)途徑為通過(guò)高壓噴霧減少破碎機(jī)破煤過(guò)程中的產(chǎn)塵總量并使部分煤塵沉降，通過(guò)對(duì)破碎機(jī)進(jìn)行有效的密閉和利用除塵器抽塵凈化，防止粉塵逃逸擴(kuò)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(jī)的粉塵問(wèn)題。
2)通過(guò)陽(yáng)煤一礦8710工作面的實(shí)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(duì)破碎機(jī)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(chǎng)使用時(shí)的處理風(fēng)量為(100 -120) m3/min是合適的；根據(jù)不同型號(hào)的破碎機(jī)，應(yīng)繼續(xù)開(kāi)展除塵器與破碎機(jī)的匹配性研究。
相關(guān)破碎機(jī)產(chǎn)品：
1、
顎式破碎機(jī)
2、
圓錐破碎機(jī)
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雷蒙磨粉機(jī)
