1.3、研究的目的意义
（1）增加喷雾装置能有效降尘。
果完全是一种雾化效果，绝不产生水滴和潮湿。
（2）增加喷雾装置能防止煤尘爆炸的几率。
闪燃所形成的热量的传递给周围的尘粒，并使之参与链反应，导致燃过程急剧
煤尘爆炸是在高温或一定点火能的热源作用下，空气中氧气与煤尘急剧氧喷雾降尘是一种新型的降尘技术，其原理是利用喷雾产生的微粒由于其及
量达到一定程度后，链反应过程开始，游离基迅速增加，发生了尘粒的闪燃；
温作用下吸收能量，在尘粒周围形成气体外壳，即活化中心，当活化中心的能
丙烷、丁烷、氢和1%左右的其他碳氢化合物；形成的可燃气体与空气混合的高
煤本身是可燃物质，当它以粉末状态存在时，总表面积显著增加，吸氧和被氧
尘颗粒，形成有效控尘。对大型开阔范围的控尘降有很好的效果。同时这种效
其细小，表面张力基本上为零，喷洒到空气中能迅速吸附空气中的各种大小灰
化的能力大大增可，一旦遇见火源，氧化过程迅速展开；当温度达到300~400℃
时，煤的干馏现象急剧增强，放出大量的可燃性气体，主要成分为甲烷、乙烷、
化的反应过程，是一种非常复杂的链式反应，一般认为其爆炸机理及过程如下：
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采煤工作面产尘的
2.1、主要研发内容
全生产带来事 故隐患。
（3）增加喷雾装置能降低工人“尘肺病”的发生。
1.4、国内外技术现状
2、研究内容与关键技术
定临界条件下跳跃式地转变为爆炸。
抵抗力明显降低，常发生多种不同的并发症。
地循环进生，当燃烧不断剧使火焰速度达到每秒数百米后，煤尘的燃烧便在一
尘肺病人由于长期接触生产性尘，使呼吸系统的防御机能受到损害，病人
部分大功率掘进机没有降尘设备，这在现在矿井生产中掘进工作面没有降尘设
70％左右。采煤机采煤时粉尘 浓度可高达 3
mg／m3～5 000 nag／m3，高浓度的 粉尘严重危害人体健康 ，并给矿井安
针对这一问题全世界各大采煤机生产厂商和一些研究机构提出了不 同的解
备是很大的困扰，我们在平时的学习中了解到煤尘是可爆炸物质，当掘进工作
面的煤尘达到20%-38% 遇火花即会爆炸，同时煤尘对人的身体伤害也很大，煤矿工人长期吸入煤尘后，轻者会患呼吸道炎症、皮肤病，重者会患尘肺病，而尘肺病引发的矿工致残和死亡人数在国内外十分惊人，所以对降尘这项工作不容置疑。随着国内煤矿行业装备现代化进程，综掘机系列大型机械装备已经普片进入采矿业。大型机械装备的使用极大的提高了工作效率，也大大的降低了矿工的体力劳动强度。但是随之而来的是矿井粉尘在短时间内大量产生。煤矿粉尘的危害众所皆知，煤矿工人如果长期工作在粉尘大量积聚的环境下，不可避免将引发职业病，严重危害职工身体健康。结合国内外先进技术，我公司技术和煤矿技术人员合作开发了矿用掘进机高压喷雾降尘装置。
决方法 ，其中最主要的方法是掘进机上使用内喷雾加外喷雾的方 法。掘进机
随着综采技术的提高 ，煤矿粉尘危害已经成为较突出的问题 ，综采工作
面产尘约占整个矿井产尘 量的 60％～70％，而采煤机割煤时 的产尘 占整个
000
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运动。
聚作用。
素主要有水、喷嘴、
2.2、喷雾降尘技术
改进装置降尘效果良好。
喷雾系统的参数和布置。
使尘粒附着于水雾上，产生拦截捕尘作用。对于细微粉尘，特别是直径小于
0.5μm的粉尘，由于布郎扩散作用，可能被水雾粒捕集，产生扩散捕集。喷雾
（1）水的特性对喷雾降尘效果的影响
降尘机理对于喷雾降尘来讲，喷雾效果直接影响除尘效果，决定喷雾效果的因
所在流线与水雾的距离小于尘粒半径时，尘粒便会与水雾滴接触被拦截下来，
风流中质量较大，颗粒较粗的尘粒因惯性的作用会脱离流线而保持向雾滴方向
喷出的雾状液体与固态尘粒的惰性凝结使尘粒湿润，自重增加而沉降，产生凝
实耐用，解决了喷嘴易堵塞、易损坏等问题，并通过井下多次试验，证实了该
容易堵塞和损坏。从而不得不降低喷嘴处的供水压力，结果雾化质量不好。嘉
足要求(不得小于 1.5 MPa)，但喷嘴处供水量不足。b.由于内喷雾装置供水管
内喷嘴处的压力要求为不得小于 2 MVa，密封 的可靠性能难以保证；喷嘴也
齿根部喷向截齿 。实践证明，原喷雾 装置不能满足生产实际需要 ，灭尘效果
综掘工作面喷雾系统的工作介质是水。在系统运行过程中，液态水从常压
如不考虑尘粒的质量，则尘粒将和风流同步，因尘粒有体积，粉尘粒质心
常规喷雾除尘形式为：重力沉降、惯性碰撞、惰性凝结、扩散捕集。喷雾
就是采用的外喷雾与内喷雾相 结合的方法。外喷雾装 置：喷嘴装在掘进机的
壳体上，从机体喷向滚筒；内喷雾装置 ：喷嘴装 在滚筒的 齿根部 ，从滚筒
内喷雾与外喷雾 结合的方法，改为只用外喷雾装置。改进后，结构简 单，结
乐泉煤矿多次对采煤机的喷雾装置进行分 析，并对其结构进行了改进，由原先
很不理想 ，其 原因有二 ： a．由于外喷雾装置体积小，喷嘴处压力虽能满
道要通过旋转的滚筒和轴，而且还要通过截齿的齿座，活动联接比较多；其次，
当风流携带尘粒向水雾粒运动并离开雾粒不远时，就要开始绕流水雾运动。
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状态，
出口直径等。
经加压管路或喷雾泵增加到一定的压力，再经雾化喷嘴，将压力液态水雾
其速度，可以使雾粒获得较高的荷电性能，从而提高其捕尘能力。
张力的存在以及水与固体附着力大小的不同，有的固体能“润湿”，有的就不能
设计过程中，这种喷水流段各部位的尺寸和加工状况对雾化质量影响较大。喷
雾滴有较高的运动速度外，还要使雾滴分布均匀和具有大的扩散面积。在实际
雾化型喷嘴。喷嘴达到将压力能转化成速度能的目的。对雾化型喷嘴，除了使
较好的与粉尘的亲和能力。研究试验证明，在水中添加表面活性剂和湿润剂，
过滤精度的选择约为喷嘴出口直径的0.1～0.5倍之间，选用精过滤器同时要考
带有正电荷，而细小的雾粒带有负电荷。这就导致荷电雾化技术的出现，并得
金属部件的腐蚀，不仅会降低管路及元件的使用寿命，而且可能阻塞管路或喷
明，水的表面张力对雾化及降尘效果影响最大。当水与固体接触，由于水表面
元件雾化喷咀的孔径十分微小，极易造成堵塞，导致喷雾系统失效，这是目前
长的供水管路，这就难免造成喷雾用水中含有较多杂质，而喷雾系统中的关键
最后达到降尘的目的。在此过程中，水作为工作介质对喷雾系统有着十分重大
化，然后水雾以一定的运动规律与煤尘发生碰撞、拦截、扩散和沉降等作用，
“润湿”。③水的酸碱性对喷雾系统也有影响。水质酸性或碱性过大都会加快各
相应的解决方案有：①针对水中杂质的问题，最主要考虑的问题是过滤精度，
国内外掘进机喷雾系统不能正常工作的重要原因之一。②水的物理机械特性表
的影响。水的特性影响喷雾降尘的因素有：①从地面水池到掘进工作面有相当
可以降低水的表面张力，提高水溶液的湿润能力，能得到明显的降尘效果。③
改善水的酸碱度，以减小对管路和喷嘴的腐蚀。④减小雾粒的粒度，同时增加
虑损失问题。②尽量改善水的物理机械特性，通过减小水的表面张力，以获得
咀，严重影响喷雾效果。④水的荷电性对喷雾降尘有很大的影响，大多数尘粒
（3）喷雾系统的参数和布置
（2）喷嘴参数对喷雾降尘效果的影响当水射流用于喷雾降尘时，一般选用
嘴的主要几何参数包括喷嘴的收缩角、入口和出口过渡形状及圆角的曲率半径、
到广泛的应用。但是，这一技术在高瓦斯矿井的应用受到限制。针对上述因素，
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相对碰撞速度，最终达到提高降尘效率的目的。
细微化方面发展。基于就近降尘的原则，机头喷雾降尘的降尘效率最高，故掘
掘进工作面降尘技术通常采用的降尘方式可归纳为两大类：干法除尘与湿
（1）技术分析
2.3、关键技术
应用方向来看，煤矿井下包括综掘综采工作面的降尘技术的研究将向自动化和
对它们的研究正在取得不断的进展。从煤矿生产的环保趋势和目前降尘技术的
尘技术以及高压喷雾降尘技术。虽然有些技术离推广适用还有一定距离，但是
效、先进的喷雾降尘技术，如声波雾化技术、磁化水降尘技术、预荷电喷雾降
也比较多，将磁、声、电等领域的新技术引入喷雾降尘的研究，出现了许多高
作面推广使用。湿式除尘的工作介质大多采用水雾。对湿式除尘的研究与应用
干式除尘大多采用集尘方式工作，并且只能应用于特定环境中，难以在综掘工
袋除尘器、静电除尘器等，各针对不同粒径的尘粒具有很高的除尘效率，但是
电吸附、活性碳吸附等。常见的干式除尘装置有重力沉降室、旋风除尘器、布
达到吸尘的目的。对于收集到的含尘气流也有多种处理方式，如重力沉降、静
采用文丘里原理，即让高速风流或者水流通过特定的变截面装置形成的负压，
法除尘。干法除尘是采用集尘器收集粉尘，然后进行清除。集尘器的原理大多
采用倾斜喷雾以形成水平或倾斜雾柱，从而提高降尘有效时间和雾粒与尘粒的
机头喷雾，要使雾体覆盖截割头，最大限度地防治煤尘逃逸；并且辅以水帘，
数匹配是低压喷嘴实现高效雾化的关键技术。在喷雾系统的布置上，应该注意
带打滑。因此，喷雾流量必须控制在合理的范围内。此时系统压力与流量的参
有膨胀性的底、顶板工作面，将造成巷道的底鼓和变形；水煤还将使输送机皮
一些问题，流量的增加会增加煤的水分，影响到煤的质量及售价；对于某些具
成本。随着喷雾流量的增加，降尘率也相应提高。但是喷雾流量的增加也带来
较好的前提下，应尽可能地限制采煤机内喷雾系统的压力，以降低系统的运行
泵到喷嘴水路的维护困难，极易使管路破损。因此，在满足喷嘴雾化降尘效果
泵在较高压力下工作，耗电多，不利于喷雾泵的使用寿命，而且会造成对喷雾
一般情况下，喷雾压力越高，降尘效果越好。但压力过高不仅会导致喷雾
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[VIP专享]掘进机喷雾装置说明书(1)
