负压二次降尘器方案

ZP127矿用自动洒水降尘装置（采煤机负压二次喷雾降尘系统）

设计方案

摘要

针对煤矿采煤机降尘技术难题和现场实际情况，设计了一套降尘系统方案。该方案为控制综采工作面的粉尘，改善工人的作业环境，提高机掘工作面的掘进速度，预防和减少工人尘肺病的发生起着极其良好的作用。

概述

矿尘的危害主要有煤尘和矿工尘肺病。煤尘爆炸造成的重大灾难性事故为大家所共知，而矿尘引起的尘肺病造成的伤亡不被大多数人重视。殊不知，不流血的“白伤”远大于流血的“红伤”，死于尘肺病的患者是矿难和其他工伤事故死亡人数三倍多。

采煤工作面是煤矿的主要产尘区域，采煤机割煤时产尘是综采工作面最主要的尘源，滚筒式采煤机降尘问题是煤炭工业面临的一个技术难题。目前很多煤矿滚筒采煤机降尘的主要方法是采用自然水压供水的内外喷雾系统降尘。由于内喷雾系统供水压力不足和易堵塞等问题，有的将内喷雾弃置不用，有的自行加装了简易的外喷雾代替滚筒内喷雾，使得采煤机降尘效果很差，部分地点粉尘浓度高达500mg/m³以上，离《煤矿安全规程》规定的10 mg/m³要求相差甚远，极大地威胁煤矿生产安全和工人身体健康。近几年国内有以下几方面的采煤机降尘技术研究:设计生产量小的采煤机滚筒；改进采煤机的外喷雾系统；机载高压泵增压降尘系统；采煤机负压二次降尘技术等。由于煤矿井下条件特殊，目前都是处于实验试用阶段，只在个别或小范围使用。为此，有必要针对综采工作面设计更为完善系统的粉尘治理方案。

降尘方案设计

在认真研究采煤工作面所用采煤机特点的基础上，吸收国内外采煤机降尘科研成果，结合我们多年的采煤机降尘研究经验，主要设计方案有以下几点：

利用开停传感器、压力传感器采集并传输采煤作业信号，实现喷雾降尘系统的全自动化控制；进行及其有效的洒水喷雾降尘；

各种传感器配置灵活，喷雾装置主控箱微电脑程序可自动识别。喷雾系统工作状态有喷雾装置主控箱上的液晶显示屏时适在线显示；实现喷雾降尘系统的高端科技化；

利用设置综采工作面水采高压水并沿工作面敷设的高压胶管输送到布置在采煤机上的二次负压降尘器，使降尘器的雾流屏障、风流净化、阻尘扩散等降尘机理有机结合，实现采煤机高压强力、闭锁式外喷雾降尘。

采煤机负压二次降尘器系统负压二次降尘器将供给的高压水，转化成控制采煤机产尘源向外扩散的汽雾流屏障和局部含尘风流净化除尘系统。高压汽雾流屏障阻止和减少粉尘向外扩散并且进行净化；局部含尘风流净化除尘系统是指掘进机的除尘装置喷出高压水的同时产生负压，将煤尘吸到装置附近就地净化，从而实现了对采煤机割煤产尘的负压二次降尘的目的；

负压二次降尘器是适合我国煤矿井下各种类型采煤机（掘进机）使用的高效除尘装置，具有拦截粉尘外逸的汽雾流屏障和含尘气流净化系统，装置体积小，安装方便、维护容易，能够实现对掘进机割煤产尘的有效控制。

整套系统控尘能力强，可达到无人值守、使用方便、维护简单

在采煤机上加装二次负压降尘器和给采煤机配套高压供水系统示意图：

端头引射喷雾降尘器即二次负压降尘器（也称采煤机降尘器），由两台组成，分别安装于采煤机两端。每台降尘器设计四只喷射组件。降尘作用有三个：一是四只喷嘴工作时，高压射流在降尘器的进气口产生负压，吸引采煤机端头由于滚筒装煤产生的大量含尘气流进入降尘器的进气口产生负压，吸引采煤机端头由于滚筒装煤产生的大量含尘气流进入降尘器与高压雾流混合实现降尘；二是四只喷嘴在铅锤面上互错适当角度，当射流到达载割滚筒时形成一个物流屏障，阻止滚筒处的粉尘向外扩散并将其沉降；三是水平面上形成的物流覆盖并沉降到运输机煤流上，阻止运输机煤流粉尘扩散。降尘器的设计水量25-50L/min，水压2-12MPa。

该降尘方案的有效性、可靠性和适应性已经过其他煤矿使用证明能够满足设计要求，降尘效率达到80%以上。

煤机开机喷雾工作原理

煤机开机后，其电力电缆所产生的电磁信号被设备开停传感器检测到并将信号送入主控箱，主控箱即控制电动球阀开启实现喷雾洒水降尘。（目前，大多煤矿选择该功能的装置）。

压力传感器检测到水采压力超过一定的水压时，压力传感器，将信号送入主控箱，主控箱即控制电动球阀开启实现喷雾洒水降尘。

性能特征

可根据采煤机的开启，或水采压力超过一定的水压时，实现喷雾降尘与综掘机（采煤机）联动。

降尘机理先进、具有负压引射功能的二次负压降尘器喷雾降尘效果良好。高压喷雾降尘器形成的旋转水雾将截割滚筒处完全包围，大大提高了喷雾降尘效果。与普通外喷雾相比，由于其除尘机理先进，可大幅度降低喷雾用水量，同时使煤质水分降低。

根据掘进机的具体条件自我设计的二次负压降尘器，能有效控制掘进机作业过程中产生的粉尘，既提高了除尘效率，又解决了喷嘴堵塞问题，同时具有拦截粉尘外溢的汽雾流屏障和含尘气净化系统，装置体积小，安装方便、维护容易，能够实现对采煤机割煤产尘的有效控制。

调节二次负压降尘器的紧固螺钉，可使二次负压降尘器实现在垂直面上一定范围的上下旋转，调节喷雾扇形的上下覆盖范围，以适应采煤机滚筒高度随煤层高度变化的特点。

二次负压降尘器安装方便，安装后不影响采煤机正常工作，降尘器本身具有防、抗砸的特点，能保证降尘系统长期、可靠、稳定运行。

喷雾降尘装置主控箱可接收传感器或监测监控系统提供的本安接点控制信号和电平信号，根据本安接点控制信号的状态，控制高压泵和阀门的开启与关闭。

配套电动球阀，通径大，耐压高、不易堵塞、稳定性好。

用于采煤机，二次负压降尘器成对使用，二次负压降尘器分别设置在采煤机的前后滚

筒摇臂后，分别降尘。

ZP127矿用自动洒水降尘装置（采煤机负压二次喷雾降尘系统）主要技术指标

ZP127Z矿用自动洒水降尘装置主控箱主要技术指标

1、防爆形式：矿用本安型ExdibI .

2、主控箱电源额定电压：127V AC

3、电动球阀动作额定电压：15VDC

4、主控箱本安输出电压：12VDC

5、主控箱本安最大输出电流：470mA

6、主控箱本安输出最高开路电压：12V/310mA ；15V/256mA

7、传感器工作额定电压：12VDC

8、传感器输出信号：3V/DC≤高电平≤12VDC；0V/DC≤低电平≤1VDC

9、装置主控箱信号输入：高电平≥6.0V,低电平≤0.5V

10、动作控制时间：5s～1200s可调，误差±2s

11、适用水压：0.2～7.0MPa

12、工作方式：连续

DFH-20/7矿用本质安全型电动球阀

1、工作电压：12VDC/18VDC

2、额定工作电流：≤200mA

3、控制端输入电流：≤5mA

4、最大允许输入电流：200mA

5、环境温度：0～+40℃

6、环境湿度：≤95%（25℃）

7、开启或关闭时间：3～15s

8、球阀口径：20mm

9、供水压力范围：0.2～7.0MPa

10、供水温度范围：0～60℃

ZCP-2F采煤机负压二次降尘器主要技术指标：

1、汽雾流拦截角度: 55°～82°

2、静止空气中汽雾流喷射距离: ≥5m

3、额定压力: 10MPa

4、额定流量: 4.8m3 /h

5、适用水压: 5MPa～12MPa

6、适用流量： 25L/min～40L/min

7、雾化粒度：150～200um（中心区域），50～100um（周围区域）。

8、工作噪声：≤85dB（A）

9、全尘降尘率：≥90%