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1、1第三章第三章 煤矿综合防尘技术煤矿综合防尘技术2第三章第三章 煤矿综合防尘技术煤矿综合防尘技术防尘技术措施分类防尘技术措施分类通风除尘通风除尘湿式作业湿式作业净化风流净化风流个体防护个体防护加强粉尘浓度监测加强粉尘浓度监测3重点：重点：掌握煤矿粉尘综合防尘技术掌握煤矿粉尘综合防尘技术的种类、原理的种类、原理4国内外发展情况国内外发展情况国外：国外：高压喷雾添加抑尘剂高压喷雾添加抑尘剂 湿式除尘风机湿式除尘风机 负压吸尘滚筒负压吸尘滚筒 泡沫除尘泡沫除尘美国、澳大利亚、波兰、俄罗斯、英国、美国、澳大利亚、波兰、俄罗斯、英国、德国德国5我国煤矿粉尘防治技术发展概况我国煤矿粉尘防治技术发展概况国内
2、：国内：科技攻关科技攻关“六五六五”、“七七五五”、“八五八五”、“九五九五”、“十十五五”、“十一五十一五”煤科总院、中国矿业大学、北京科煤科总院、中国矿业大学、北京科技大大学、华中科技大学技大大学、华中科技大学6综合防尘体系中的核心技术是综合防尘体系中的核心技术是煤层注煤层注水水.2020世纪世纪5050年代中期煤科总院开始进行年代中期煤科总院开始进行研究，到研究，到6060年代较系统地进行煤层注年代较系统地进行煤层注水机理及工艺的研究。水机理及工艺的研究。7070年代研制出年代研制出煤层注水专用的高压注水泵及配套注煤层注水专用的高压注水泵及配套注水仪表和器具，形成了水仪表和器具，形成了煤
3、层注水成套煤层注水成套技术。技术。78080年代先后研究成功年代先后研究成功:采煤机内外喷雾降尘技术采煤机内外喷雾降尘技术机采工作面含尘气流控制技术机采工作面含尘气流控制技术液压支架自动喷雾降尘技术液压支架自动喷雾降尘技术综采放顶煤工作面综合防尘技术综采放顶煤工作面综合防尘技术机掘工作面通风除尘技术机掘工作面通风除尘技术湿式和干式掘进机用除尘器湿式和干式掘进机用除尘器锚喷除尘器、转载运输系统自动喷雾降尘、锚喷除尘器、转载运输系统自动喷雾降尘、泡沫除尘等多种降尘技术与装备。泡沫除尘等多种降尘技术与装备。8针对一般防降尘技术对针对一般防降尘技术对呼吸性粉尘呼吸性粉尘降降尘效果差的难题，于尘效果差的
4、难题，于9090年代又进行年代又进行超超声雾化、荷电喷雾、高压喷雾声雾化、荷电喷雾、高压喷雾等高效等高效喷雾降尘技术的研究，使呼吸性粉尘喷雾降尘技术的研究，使呼吸性粉尘的降尘率达到的降尘率达到90%90%左右。左右。二次除尘二次除尘9第一节第一节 防尘技术措施分类防尘技术措施分类 10 矿尘治理的基本技术途径通常有矿尘治理的基本技术途径通常有减尘减尘、降降尘尘、除尘除尘、隔尘隔尘措施和措施和加强粉尘浓度监加强粉尘浓度监测测五个方面。五个方面。综合防尘技术分为：通风除尘、湿式作业、综合防尘技术分为：通风除尘、湿式作业、（密闭抽尘）、净化风流、个体防护及（密闭抽尘）、净化风流、个体防护及加强粉尘浓
5、度监测等。加强粉尘浓度监测等。11一、减尘技术一、减尘技术减尘是指减少和抑制减尘是指减少和抑制尘源产尘尘源产尘,从而从而减少井下空气中煤尘的浓度。减少井下空气中煤尘的浓度。一是一是减少产尘总量和产尘强度；减少产尘总量和产尘强度；二是二是减少呼吸性矿尘所占的比例减少呼吸性矿尘所占的比例。减尘是防尘技术措施中最积极最有效减尘是防尘技术措施中最积极最有效的措施。主要通过向煤岩体的措施。主要通过向煤岩体注水、湿注水、湿式打眼、湿式作业式打眼、湿式作业等措施。等措施。12二、降低浮尘二、降低浮尘一般采用一般采用喷雾洒水喷雾洒水来降低浮尘。喷雾来降低浮尘。喷雾洒水是将压力水通过洒水是将压力水通过喷雾器（喷
6、嘴），喷雾器（喷嘴），在旋转及冲击的作用下，使水流在旋转及冲击的作用下，使水流雾化雾化成细微的水滴成细微的水滴喷射于空气中，用水湿喷射于空气中，用水湿润、冲洗初生或沉积于煤堆、岩堆、润、冲洗初生或沉积于煤堆、岩堆、巷道周壁、支架等处的矿尘。巷道周壁、支架等处的矿尘。13捕尘作用：捕尘作用：在雾体作用范围内，高速流动的水滴与浮在雾体作用范围内，高速流动的水滴与浮尘碰撞接触后，尘碰撞接触后，尘粒被湿润，附着性增强，尘粒被湿润，附着性增强，尘粒间会互相附着凝集成较大的颗粒，在重尘粒间会互相附着凝集成较大的颗粒，在重力作用下下沉；力作用下下沉；高速流动的雾体将其周围的含尘空气吸引高速流动的雾体将其周围
7、的含尘空气吸引到雾体内湿润下沉；到雾体内湿润下沉；将已沉落的尘粒将已沉落的尘粒湿润粘结湿润粘结，使之不易飞扬。，使之不易飞扬。14国外研究表明：国外研究表明：在掘进机上采用在掘进机上采用低压洒水低压洒水，降尘率为，降尘率为43%43%78%78%，而采用，而采用高压喷雾高压喷雾时达到时达到75%75%95%95%；炮掘工作面采用炮掘工作面采用低压洒水低压洒水，降尘率为，降尘率为51%51%，高压喷雾高压喷雾达达72%72%，且对微细矿尘，且对微细矿尘的抑制效果明显。的抑制效果明显。15煤矿井下洒水方式：煤矿井下洒水方式：人工洒水人工洒水和和喷雾器喷雾器洒水洒水。对于生产强度高、产尘量大的设备和
8、地对于生产强度高、产尘量大的设备和地点，还可设点，还可设自动洒水装置自动洒水装置。在煤尘的发源地进行喷雾洒水是降低井在煤尘的发源地进行喷雾洒水是降低井下空气中含尘量最简单、最方便而又比下空气中含尘量最简单、最方便而又比较有效的措施。适用于较有效的措施。适用于采煤、掘进、运采煤、掘进、运输、提升及风流净化输、提升及风流净化等各种作业场所。等各种作业场所。16三、除尘措施三、除尘措施 除尘措施有两种：除尘措施有两种：一是通风排尘，一是通风排尘，二是除尘装置捕集除尘。二是除尘装置捕集除尘。17四、隔尘措施四、隔尘措施隔离矿尘是指通过隔离矿尘是指通过佩戴各种防护面具佩戴各种防护面具的的个体防护个体防护
9、措施措施以减少吸入人体矿尘的最后一道措施。以减少吸入人体矿尘的最后一道措施。因为井下各生产环节虽然采取了一系列防尘措施，因为井下各生产环节虽然采取了一系列防尘措施，但仍会有少量微细矿尘悬浮于空气中，甚至有些但仍会有少量微细矿尘悬浮于空气中，甚至有些地点不能达到卫生标准，因此隔离矿尘的个体防地点不能达到卫生标准，因此隔离矿尘的个体防护是防止矿尘对人体伤害的最后一道关卡。护是防止矿尘对人体伤害的最后一道关卡。18个体防护的用具主要有个体防护的用具主要有防尘口罩、防防尘口罩、防尘风罩、防尘帽、防尘呼吸器等，尘风罩、防尘帽、防尘呼吸器等，其其目的是使佩戴者能呼吸净化后的清洁目的是使佩戴者能呼吸净化后的
10、清洁空气而不影响正常工作。空气而不影响正常工作。1920第二节第二节 通风除尘通风除尘 通风除尘是指通过通风除尘是指通过风流的流动风流的流动将井下作将井下作业点的悬浮矿尘带出，以降低作业场所业点的悬浮矿尘带出，以降低作业场所的矿尘浓度。的矿尘浓度。搞好矿井通风工作，能有效地稀释和搞好矿井通风工作，能有效地稀释和及时地排出矿尘。及时地排出矿尘。21一、通风排尘一、通风排尘1 1、一般巷道和工作地点的通风排尘、一般巷道和工作地点的通风排尘通风排尘技术是稀释和排出作业地点悬通风排尘技术是稀释和排出作业地点悬浮的矿尘，防止其过量积聚的浮的矿尘，防止其过量积聚的有效措施有效措施。决定通风除尘效果的主要因
11、素是：决定通风除尘效果的主要因素是：风速风速及矿尘密度、粒度、形状、湿润程度等。及矿尘密度、粒度、形状、湿润程度等。22图图3-1 3-1 采煤机司机工作地点粉尘浓度与风速的关系采煤机司机工作地点粉尘浓度与风速的关系 图图3-2 3-2 粉尘浓度与最佳风速的关系粉尘浓度与最佳风速的关系P10623最低排尘风速：最低排尘风速：能使对人体危害最大能使对人体危害最大的的微小矿尘（微小矿尘（5 5 m m以下）以下）保持悬浮状保持悬浮状态，并随风流运动而排出的最低风速。态，并随风流运动而排出的最低风速。煤矿安全规程煤矿安全规程规定，掘进中的岩规定，掘进中的岩巷最低风速不得低于巷最低风速不得低于0.15
12、m/s0.15m/s，煤巷，煤巷和半煤岩巷不得低于和半煤岩巷不得低于0.25m/s0.25m/s 。24最优排尘风速：最优排尘风速：能最大限度排除浮尘能最大限度排除浮尘而又不致使落尘二次飞扬的风速。而又不致使落尘二次飞扬的风速。一般来说，掘进工作面的最优风速为一般来说，掘进工作面的最优风速为0.40.40.7m/0.7m/，机械化采煤工作面为，机械化采煤工作面为1.51.52.5m/2.5m/，风速大于，风速大于1.51.52 2 m/sm/s 时，就时，就具有二次扬起矿尘的作用，风速越高，具有二次扬起矿尘的作用，风速越高，扬尘作用越强。扬尘作用越强。25煤矿安全规程煤矿安全规程规定，采掘工作
13、面规定，采掘工作面的最高允许风速为的最高允许风速为4m/s4m/s。不仅考虑了工作面供风量的要求，同不仅考虑了工作面供风量的要求，同时也充分考虑到煤、岩尘的二次飞扬时也充分考虑到煤、岩尘的二次飞扬问题。问题。262.2.掘进巷道通风排尘掘进巷道通风排尘 P75P751 1）掘进通风系统）掘进通风系统选择合理的掘进除尘系统，是抽尘净化技术选择合理的掘进除尘系统，是抽尘净化技术效果好坏的关键因素。掘进除尘系统有效果好坏的关键因素。掘进除尘系统有长压长压短抽通风除尘系统短抽通风除尘系统和和长抽通风除尘系统长抽通风除尘系统两种两种：（1 1）长压短抽掘进除尘系统）长压短抽掘进除尘系统以以压入式通风压入
14、式通风为主，在工作面附近以短抽方为主，在工作面附近以短抽方式将工作面的含尘空气式将工作面的含尘空气吸入除尘器吸入除尘器就地净化就地净化处理（见图处理（见图3-33-3）。）。27图图3-3 3-3 长压短抽通风除尘系统长压短抽通风除尘系统1-1-掘进机；掘进机；2-2-短抽风筒；短抽风筒；3-3-除尘器；除尘器；4-4-长压局部通风机；长压局部通风机；5-5-长压风筒；长压风筒；lrlr和和lclc 分别为压入式和抽出式风筒口距工分别为压入式和抽出式风筒口距工作面的距离；作面的距离；ldld 压入式风筒口与除尘器重叠段的距离压入式风筒口与除尘器重叠段的距离28优点：优点：通风设备简单，通风设备
15、简单，风筒成本低风筒成本低，管理容易；，管理容易；新鲜风流呈射流状作用到工作面，作用距新鲜风流呈射流状作用到工作面，作用距离长，容易排除工作面局部瓦斯积聚和滞离长，容易排除工作面局部瓦斯积聚和滞留的矿尘；留的矿尘；通风和除尘系统相互独立，在任何情况下通风和除尘系统相互独立，在任何情况下不会影响通风系统正常工作，安全性能好不会影响通风系统正常工作，安全性能好等。等。29缺点：缺点：1 1）除尘设备移动频繁。这种系统主要适用除尘设备移动频繁。这种系统主要适用于于机械化掘进工作面机械化掘进工作面。2 2）掘工作面采用长压短抽混合式通风除尘掘工作面采用长压短抽混合式通风除尘系统时，通过导风筒直接向工作
16、面压入的新系统时，通过导风筒直接向工作面压入的新鲜风流，常会把掘进机割煤时所产生的煤尘鲜风流，常会把掘进机割煤时所产生的煤尘吹扬起来，吹扬起来，向四处弥漫向四处弥漫，不利于除尘器收，不利于除尘器收（吸）尘，影响了除尘效果。（吸）尘，影响了除尘效果。30为了防止工作面含尘气流向外扩散、停为了防止工作面含尘气流向外扩散、停滞以及瓦斯在巷道顶板的积聚，常在压滞以及瓦斯在巷道顶板的积聚，常在压入式风筒的末端安装入式风筒的末端安装附壁风筒附壁风筒（亦称康（亦称康达风筒）改善风流分布状况。达风筒）改善风流分布状况。一般常用沿巷道一般常用沿巷道螺旋式出风螺旋式出风的附壁风筒，的附壁风筒，其结构如图其结构如图
17、3-43-4所示。所示。31图图3-4 3-4 附壁风筒螺旋状出风状态示意图附壁风筒螺旋状出风状态示意图32（2 2）长抽掘进除尘系统）长抽掘进除尘系统以以长距离抽风的方式长距离抽风的方式将工作面的含尘空将工作面的含尘空气抽出，经安置在巷道回风流中的气抽出，经安置在巷道回风流中的除尘除尘局部通风机局部通风机净化排至巷道。净化排至巷道。如果回风巷是不行人的巷道，便可改用如果回风巷是不行人的巷道，便可改用抽出式局部通风机直接将含尘风流抽入抽出式局部通风机直接将含尘风流抽入回风巷，如图回风巷，如图3-53-5所示。所示。33图图3-5 3-5 长抽通风除尘系统长抽通风除尘系统1 1一掘进机；一掘进机
18、；2 2一长抽风筒；一长抽风筒；3 3一除尘局部通风机（或抽出式一除尘局部通风机（或抽出式局部通风机）局部通风机）34长抽通风除尘系统又可分为以下两种形式：长抽通风除尘系统又可分为以下两种形式：A A前抽后压掘进除尘系统前抽后压掘进除尘系统，如图，如图3-63-6所示，所示，主要适用于机掘工作面。主要适用于机掘工作面。B B前压后抽掘进除尘系统前压后抽掘进除尘系统，如图，如图3-73-7所示，所示，主要适用于炮掘工作面，对锚喷支护巷道效主要适用于炮掘工作面，对锚喷支护巷道效果甚好。果甚好。35图图3-6 3-6 前抽后压通风除尘系统前抽后压通风除尘系统1 1一掘进机；一掘进机；2 2一长抽风筒
19、；一长抽风筒；3 3一除尘局部通风机或抽出式一除尘局部通风机或抽出式局部通风机；局部通风机；4 4一压入式局部通风机；一压入式局部通风机；5 5一短压风筒一短压风筒36图图3-7 3-7 前压后抽通风除尘系统前压后抽通风除尘系统1 1 长抽风筒；长抽风筒；2 2 长抽除尘局部通风机或抽出式局长抽除尘局部通风机或抽出式局部通风机；部通风机；3 3 压入式局部通风机；压入式局部通风机；4 4 短压风筒短压风筒37长抽掘进除尘系统长抽掘进除尘系统优点优点：进入巷道的新鲜风流不受污染进入巷道的新鲜风流不受污染劳动卫生条件好。劳动卫生条件好。38缺点：缺点：抽出式风筒长，抽出式风筒长，成本高成本高，阻力
20、大，阻力大，要求局部通风机风量大、负压高；要求局部通风机风量大、负压高；风筒中会产生矿尘沉积和集水现象，风筒中会产生矿尘沉积和集水现象，维护管理较复杂；维护管理较复杂；风筒进风口的抽风作用范围小。风筒进风口的抽风作用范围小。392 2）除尘对通风工艺的要求）除尘对通风工艺的要求(1)(1)压、抽风筒口相互位置的关系压、抽风筒口相互位置的关系A.A.长压短抽时，压入式风筒口距工作长压短抽时，压入式风筒口距工作面的距离面的距离l lr r5S5SH H(S(SH H为巷道断面积为巷道断面积)，压入式风筒口到除尘器排放口的重叠压入式风筒口到除尘器排放口的重叠长度长度l ld d2S2SH H。40B
21、.B.前抽后压时，压入式风筒口前抽后压时，压入式风筒口距工作面距离距工作面距离l lr r与长压短抽时相与长压短抽时相同（同（l lr r5S5SH H），压入式风筒口与），压入式风筒口与抽出式风筒口的重叠段长度一般抽出式风筒口的重叠段长度一般为为101030m 30m。41C.C.前压后抽时，压入式风筒口距工前压后抽时，压入式风筒口距工作面的距离作面的距离l lr r5m 5m，抽出式风筒口，抽出式风筒口与压入式局部通风机的重叠段长度与压入式局部通风机的重叠段长度l ld d 视巷道内的尘源（如喷浆支护等）视巷道内的尘源（如喷浆支护等）情况而定，一般为情况而定，一般为101020m20m。4
22、2D.D.抽入口（吸尘口）距工作面的距离抽入口（吸尘口）距工作面的距离lclc长压短抽、长抽中前抽后压时，抽入口长压短抽、长抽中前抽后压时，抽入口（吸尘口）距工作面（吸尘口）距工作面4m4m之内之内有显著的吸有显著的吸尘效果；尘效果；前压后抽时，吸尘口距工作面的距离大前压后抽时，吸尘口距工作面的距离大于于30m 30m。43(2)(2)压、抽风量的匹配压、抽风量的匹配A.A.采用除尘系统。采用除尘系统。压入式风筒出口风量压入式风筒出口风量应比抽出式风筒入口风量大应比抽出式风筒入口风量大20%20%30%30%，以保证工作面不出现，以保证工作面不出现循环风循环风。B.B.采用长抽短压（前压后抽）
23、除尘系统。采用长抽短压（前压后抽）除尘系统。抽出风量应大于压入风量抽出风量应大于压入风量20%20%50%50%，以保证重叠段区域内巷道的风速不低于以保证重叠段区域内巷道的风速不低于 煤矿安全规程煤矿安全规程的规定。的规定。44C.C.抽出风量的确定。抽出风量的确定。抽出风量是保证抽出风量是保证吸尘效果的主要参数，抽出风量大，对吸尘效果的主要参数，抽出风量大，对工作面的排尘效果好；反之，会影响工工作面的排尘效果好；反之，会影响工作面的排尘效果。作面的排尘效果。一般根据除尘和工作面通风的需要，并一般根据除尘和工作面通风的需要，并结合通风设备的现状，综合考虑压、抽结合通风设备的现状，综合考虑压、抽
24、风量。风量。45(3)(3)长压局部通风机和长抽除尘局部通长压局部通风机和长抽除尘局部通风机的安装位置风机的安装位置A.A.长压局部通风机应安装在长压局部通风机应安装在掘进巷道掘进巷道口进风侧，口进风侧，距巷道口的距离距巷道口的距离大于大于10m10m。B.B.长抽或长抽短压（前压后抽）除尘长抽或长抽短压（前压后抽）除尘局部通风机应安装在掘进巷道回风侧，局部通风机应安装在掘进巷道回风侧，距巷道口的距离大于距巷道口的距离大于10m 10m。46(4)(4)抽出式局部通风机与除尘局部通抽出式局部通风机与除尘局部通风机串联的要求风机串联的要求在长抽或长抽短压（前压后抽）系在长抽或长抽短压（前压后抽）
25、系统中，当除尘局部通风机的能力不统中，当除尘局部通风机的能力不够时，应尽量采用够时，应尽量采用同型号的局部通同型号的局部通风机风机串联工作。串联工作。47采用间隔串联时，相邻两台串联局部采用间隔串联时，相邻两台串联局部通风机的通风机的间距应小于这两台局部通风间距应小于这两台局部通风机的风压作用长度机的风压作用长度，以避免循环风；，以避免循环风；采用集中串采用集中串局局部通风机之间应采用长部通风机之间应采用长度为度为0.50.51.Om1.Om。带整流栅的风筒连接，也可用一段抽带整流栅的风筒连接，也可用一段抽出式风筒连接，其长度应为风筒直径出式风筒连接，其长度应为风筒直径的的1010倍左右。倍左
26、右。48 二、除尘装置捕集除尘二、除尘装置捕集除尘除尘装置（或除尘器）是指把气流或除尘装置（或除尘器）是指把气流或空气中含有的固体粒子空气中含有的固体粒子分离分离并并捕集捕集起起来的装置，又称集尘器或捕尘器。多来的装置，又称集尘器或捕尘器。多用于煤岩巷掘进工作面。用于煤岩巷掘进工作面。根据是否利用水或其它液体，除尘装根据是否利用水或其它液体，除尘装置可分为置可分为湿式湿式和和干式干式两大类。两大类。49湿式除尘的机理湿式除尘的机理 通通过过惯惯性性碰碰撞撞、接接触触阻阻留留，尘尘粒粒与与液液滴滴、液液膜膜发发生接触，使尘粒加湿、增重、凝聚；生接触，使尘粒加湿、增重、凝聚；细小尘粒通过扩散与液滴
27、、液膜接触；细小尘粒通过扩散与液滴、液膜接触；由于烟气增湿，尘粒的凝聚性增加；由于烟气增湿，尘粒的凝聚性增加；高高温温烟烟气气中中的的水水蒸蒸汽汽冷冷却却凝凝结结时时，要要以以尘尘粒粒为为凝凝结结核核，形形成成一一层层液液膜膜包包围围在在尘尘粒粒表表面面，增增强强了了粉粉尘尘的凝聚性。以疏水性粉尘能改善其可湿性。的凝聚性。以疏水性粉尘能改善其可湿性。粒粒径径为为1515m m的的粉粉尘尘主主要要利利用用第第一一个个机机理理，粒粒径径在在1 1 m m以以下下的的粉粉尘尘主主要要利利用用后后三三个个机机理理。目目前前常常用用的的各各种种湿湿式式除除尘尘器器主主要要利利用用尘尘粒粒与与液液滴滴、液
28、液膜膜的的惯惯性性碰碰撞进行除尘。撞进行除尘。50（一）惯性碰撞（一）惯性碰撞含尘气体在运动过程中与液含尘气体在运动过程中与液滴相遇时，在液滴前滴相遇时，在液滴前X Xd d米处，米处，气流开始改变方向，绕着液气流开始改变方向，绕着液滴流动。而惯性大的尘粒要滴流动。而惯性大的尘粒要继续保持原有的直线运动。继续保持原有的直线运动。尘粒脱离流线后，由于空气尘粒脱离流线后，由于空气的阻力，尘粒的惯性运动速的阻力，尘粒的惯性运动速度不断下降，从最初的度不断下降，从最初的 v v0 0 一直下降到等于零为止（或一直下降到等于零为止（或者和液滴发生碰撞为止）。者和液滴发生碰撞为止）。51气体流线气体流线停
29、滞流线停滞流线Xd气流方向气流方向d0vpoXs1234552如如果果尘尘粒粒从从脱脱离离流流线线到到惯惯性性运运动动结结束束，总总共共移移动动的的直直线线距距离离为为X Xs s，当当X Xs s/X Xd d1 1时时，尘尘粒粒会会和和液液滴滴发发生生碰碰撞撞，X Xs s/X Xd d值值愈愈大大，碰碰撞撞愈愈强强烈烈，除除尘效果愈好。尘效果愈好。53 尘尘粒粒粒粒径径、尘尘粒粒密密度度、气气液液相相对对运运动动速速度度愈大，液滴直径愈小，惯性碰撞除尘效率愈高。愈大，液滴直径愈小，惯性碰撞除尘效率愈高。同同时时，并并非非是是液液滴滴直直径径越越小小越越好好，过过小小将将会会随随气气流流一
30、一起起运运动动。当当液液滴滴直直径径在在补补集集粒粒径径的的150150倍时最佳。倍时最佳。54（二）扩散（二）扩散 粒径在粒径在0.10.1m m左右时，扩散是尘粒运动的主要因左右时，扩散是尘粒运动的主要因素。素。当当处处理理粉粉尘尘的的粒粒径径比比较较细细小小，在在设设计计和和选选用用湿湿式式除除尘尘器器或或过过滤滤式式除除尘尘器器时时，应应有有意意识识地地利利用用扩扩散散机理。机理。55除尘器分类除尘器分类 根根据据主主要要除除尘尘机机理理的的不不同同，目目前前常常用用的的除除尘尘器器可分为以下几类：可分为以下几类：重力除尘，如重力沉降室；重力除尘，如重力沉降室；惯性除尘，如惯性除尘器；
31、惯性除尘，如惯性除尘器；离心力除尘，如旋风除尘器；离心力除尘，如旋风除尘器；过过滤滤除除尘尘，如如袋袋式式除除尘尘器器、颗颗粒粒层层除除尘尘器器、纤纤维过滤器、纸过滤器；维过滤器、纸过滤器；洗洗涤涤除除尘尘，如如自自激激式式除除尘尘器器、卧卧式式旋旋风风水水膜膜除除尘器；尘器；静电除尘，如电除尘器。静电除尘，如电除尘器。56空按除尘效率分类：空按除尘效率分类：低效、中效和高效低效、中效和高效除尘装置除尘装置 根据气体净化程度的不同，可分为以下几类：根据气体净化程度的不同，可分为以下几类：粗粗净净化化 主主要要除除掉掉粗粗大大的的尘尘粒粒，一一般般用用作作多多级级除除尘尘的第一级。的第一级。中中
32、净净化化 主主要要用用于于通通风风除除尘尘系系统统，要要求求净净化化后后的的空空气含尘浓度不超过去气含尘浓度不超过去100-200mg/m3。细细净净化化 主主要要用用于于通通风风空空调调系系统统的的进进风风系系统统和和再再循循环系统，要求净化后的空气含尘浓度不超过去环系统，要求净化后的空气含尘浓度不超过去1-2mg/m3。超超净净化化 主主要要除除掉掉以以1 1m m以以下下的的细细小小尘尘粒粒，用用于于清清洁洁要要求求较较高高的的洁洁净净房房间间，净净化化后后的的气气含含尘尘浓浓度度视视工工艺艺要要求求而定。而定。571 1、湿式除尘装置、湿式除尘装置矿用除尘装置矿用除尘装置多为湿式除尘装
33、置多为湿式除尘装置，其工作原，其工作原理是通过尘粒与液滴的理是通过尘粒与液滴的惯性碰撞惯性碰撞进行除尘。进行除尘。湿式除尘器类型很多，如文丘里式除尘器、湿式除尘器类型很多，如文丘里式除尘器、湿式过滤式除尘器、湿式除尘机及水射流除湿式过滤式除尘器、湿式除尘机及水射流除尘风机（器）等。尘风机（器）等。近期又开发出湿式振弦栅除尘器、机载液动近期又开发出湿式振弦栅除尘器、机载液动风机旋流除尘器及涡流控尘与湿式旋流除尘风机旋流除尘器及涡流控尘与湿式旋流除尘等。等。58（1 1）湿式振弦栅除尘器）湿式振弦栅除尘器湿式振弦栅除尘器有两种结构形式：湿式振弦栅除尘器有两种结构形式：一种是固定式振弦栅式除尘器，常
34、称一种是固定式振弦栅式除尘器，常称为振弦栅除尘器；另一种是为振弦栅除尘器；另一种是旋转式振旋转式振弦栅除尘器，弦栅除尘器，常称为常称为旋转栅除尘器。旋转栅除尘器。59振弦栅除尘器，包括振弦栅除尘器，包括喷雾降尘喷雾降尘和和振振弦栅除尘弦栅除尘两部分。由电动或液动的两部分。由电动或液动的风机、喷嘴、振弦栅、脱水装置、风机、喷嘴、振弦栅、脱水装置、壳体及机座等组成。其关键部件是壳体及机座等组成。其关键部件是振弦栅，其结构如图振弦栅，其结构如图3-83-8所示。所示。60图图3-8 3-8 振弦栅结构示意图振弦栅结构示意图61振弦栅除尘是利用其振动产生的振弦栅除尘是利用其振动产生的声波进行声波进行除
35、尘。除尘。处于声场中的粒子，在声波作用下处于声场中的粒子，在声波作用下产生振动，小粒子振动速度大，大粒子振产生振动，小粒子振动速度大，大粒子振动速度小，结果促使它们相互碰撞，动速度小，结果促使它们相互碰撞，结合结合成大粒子，辅以喷雾，成大粒子，辅以喷雾，即可达到高效降尘，即可达到高效降尘，特别是对细小尘粒的降尘作用。特别是对细小尘粒的降尘作用。62缺点：缺点：旋转栅除尘器只是比振旋栅除旋转栅除尘器只是比振旋栅除尘器多了一个旋转栅，除尘效果虽然尘器多了一个旋转栅，除尘效果虽然有所提高并具有良好的脱水作用，但有所提高并具有良好的脱水作用，但工作阻力较大工作阻力较大。63（2 2）涡流控尘与湿式旋流
36、除尘器）涡流控尘与湿式旋流除尘器 采用涡流控尘和旋流除尘相结合的采用涡流控尘和旋流除尘相结合的综综合除尘原理合除尘原理净化机掘（综掘）工作面净化机掘（综掘）工作面的含尘气流。在长压短抽混合式局部的含尘气流。在长压短抽混合式局部通风中，其通风控尘与除尘系统如图通风中，其通风控尘与除尘系统如图3-93-9所示。所示。64图图3-9 3-9 长压短抽混合式局部通风控尘与除尘系统长压短抽混合式局部通风控尘与除尘系统 除尘系统；除尘系统；涡流控尘风筒；涡流控尘风筒；压入式局部通风压入式局部通风机机65在压入式导风筒末端连接着在压入式导风筒末端连接着10m10m长的涡流控尘长的涡流控尘风筒，首先由电动旋风
37、器风筒，首先由电动旋风器将轴向风流转化为将轴向风流转化为旋转风流，旋转风流，再再从风筒上部窄条口送出螺旋状从风筒上部窄条口送出螺旋状风流。风流。在负压导风筒靠近进风口处串联湿式在负压导风筒靠近进风口处串联湿式旋流除尘系统。湿式旋流除尘系统主要由电旋流除尘系统。湿式旋流除尘系统主要由电动旋流器、导向装置、脱水器、水箱、污水动旋流器、导向装置、脱水器、水箱、污水泵及抽出式局部通风机等组成，如图泵及抽出式局部通风机等组成，如图3-103-10所所示。示。66图图3-10 3-10 湿式旋流除尘系统湿式旋流除尘系统1 1 旋流器；旋流器；2 2 导向器；导向器；3 3 一级脱水器；一级脱水器；4 4
38、水箱；水箱；5 5 污水泵；污水泵；6 6 二级脱水器；二级脱水器；7 7 抽出式局部通风机抽出式局部通风机67设置在除尘系统最前端的旋流器设置在除尘系统最前端的旋流器1 1是一个是一个径向有多孔的转盘，由电机驱动而高速旋径向有多孔的转盘，由电机驱动而高速旋转，与旋流器相向布置一个固定的多孔喷转，与旋流器相向布置一个固定的多孔喷水盘，向旋流器喷水。其后的导向器水盘，向旋流器喷水。其后的导向器2 2装装有径向导流叶片，以转化风向为旋转运动。有径向导流叶片，以转化风向为旋转运动。为加强脱水而设置了两级脱水器为加强脱水而设置了两级脱水器3 3和和6 6。喷。喷雾用水由污水泵雾用水由污水泵5 5供给。
39、供给。68工作时，在抽出式通风机的作用下，将含尘工作时，在抽出式通风机的作用下，将含尘风流吸入负压导风筒。启动旋流器电机和水风流吸入负压导风筒。启动旋流器电机和水泵电机，除尘系统开始运行。含尘空气进入泵电机，除尘系统开始运行。含尘空气进入旋流器旋流器1 1与水幕、雾流相遇，一部分矿尘被与水幕、雾流相遇，一部分矿尘被雾粒捕捉，当含尘水滴和含有残留矿尘的空雾粒捕捉，当含尘水滴和含有残留矿尘的空气通过导向装置气通过导向装置2 2时，便产生高速旋转运动，时，便产生高速旋转运动，使残留矿尘与雾粒进一步接触与凝聚，并在使残留矿尘与雾粒进一步接触与凝聚，并在离心力的作用下，使含尘水滴与风流分离，离心力的作用
40、下，使含尘水滴与风流分离，随风流进入一级脱水器随风流进入一级脱水器3 3中，泥水被分离出中，泥水被分离出来进入水箱并沉淀。来进入水箱并沉淀。69含有少量水分的空气通过二级脱水器含有少量水分的空气通过二级脱水器6 6 再次脱水后，便完成了净化风流的全再次脱水后，便完成了净化风流的全过程。得到净化的风流则通过风机排过程。得到净化的风流则通过风机排出除尘系统。水箱底部沉积的尘泥，出除尘系统。水箱底部沉积的尘泥，由下部的软管排出水箱，沉降后的水由下部的软管排出水箱，沉降后的水可循环使用。水箱中的水位由浮子阀可循环使用。水箱中的水位由浮子阀控制。控制。70优点：优点：（1 1）在消耗同等能量的情况下，）
41、在消耗同等能量的情况下，湿式除尘器的除尘效率到比干湿式除尘器的除尘效率到比干式高。式高。（2 2）可同时除尘和有害气体以）可同时除尘和有害气体以及可以处理可燃性含尘气体。及可以处理可燃性含尘气体。（3 3）结构简单，占地面积小，结构简单，占地面积小，造价低。造价低。（4 4）能处理湿度大、温度高能处理湿度大、温度高的气体。的气体。湿式除尘器优缺点湿式除尘器优缺点71缺点：缺点：（1 1）有废液、泥浆处理问题有废液、泥浆处理问题。（2 2）不适用于水硬性或遇水易发生爆炸）不适用于水硬性或遇水易发生爆炸的粉尘。的粉尘。（3 3）水源不足的地方使用较困难。）水源不足的地方使用较困难。（4 4）能耗大
42、，耗水量大。）能耗大，耗水量大。（5 5）在寒冷地区需采取防冻措施。）在寒冷地区需采取防冻措施。722.2.干式除尘器干式除尘器干式除尘是把局部产尘点首先干式除尘是把局部产尘点首先密闭起来，密闭起来，防止矿尘飞扬扩散，然后再将矿尘抽到防止矿尘飞扬扩散，然后再将矿尘抽到集尘器集尘器内，集尘器将含尘空气中的粗尘内，集尘器将含尘空气中的粗尘阻留，使空气净化的技术措施。常用在阻留，使空气净化的技术措施。常用在缺水或不宜水作业的缺水或不宜水作业的特殊岩层和遇水膨特殊岩层和遇水膨胀的泥页岩层的干式凿岩胀的泥页岩层的干式凿岩及机掘工作面及机掘工作面的除尘。的除尘。73目前，国内矿山使用的干式捕尘凿目前，国内
43、矿山使用的干式捕尘凿岩机有带捕尘罩的岩机有带捕尘罩的孔口捕尘孔口捕尘和不带和不带捕尘罩的捕尘罩的孔底捕尘孔底捕尘两种。孔底捕尘两种。孔底捕尘较孔口捕尘的防尘效果高，而且使较孔口捕尘的防尘效果高，而且使用方便。干式孔底捕尘又分中心抽用方便。干式孔底捕尘又分中心抽尘和旁侧抽尘两种。尘和旁侧抽尘两种。74干式中心抽尘凿岩机工作原理和抽尘干式中心抽尘凿岩机工作原理和抽尘系统如图系统如图3-113-11所示。凿岩时，在干式所示。凿岩时，在干式捕尘器内部压气引射器捕尘器内部压气引射器2 2的作用下，眼的作用下，眼底的粉尘被吸进钎杆底的粉尘被吸进钎杆8 8的中心孔，经过的中心孔，经过干式凿岩机干式凿岩机7
44、7内的导尘管和输尘胶管内的导尘管和输尘胶管4 4，到达干式捕尘器，到达干式捕尘器1 1内进行净化捕尘。内进行净化捕尘。75图图3-11 中心抽尘干式凿岩机工作系统图中心抽尘干式凿岩机工作系统图1一一干干式捕式捕尘尘器；器；2一引射器；一引射器；3一捕一捕尘尘器器压风压风管；管；4一一输尘软输尘软管；管；5 一一凿凿岩岩机机压风压风管；管；6 一一气气动动支架；支架；7 一一凿凿岩机；岩机；8 一一钎头钎头76近年来，用于机掘工作面的干式袋式近年来，用于机掘工作面的干式袋式除尘器的技术也有了突破。煤炭科学除尘器的技术也有了突破。煤炭科学研究总院重庆分院研制出的研究总院重庆分院研制出的KLM-60
45、KLM-60型型矿用袋式除尘器矿用袋式除尘器，是一种高效干式除，是一种高效干式除尘器，采用两级除尘：尘器，采用两级除尘：77前级采用前级采用重力除尘重力除尘，使粗粉尘从含尘，使粗粉尘从含尘气流中分离而沉降下来；气流中分离而沉降下来；后级采用后级采用过滤除尘过滤除尘，使细粒粉尘通过，使细粒粉尘通过布袋，在筛分、惯性、粘附、过滤、布袋，在筛分、惯性、粘附、过滤、静电等作用下被捕捉下来，从而达到静电等作用下被捕捉下来，从而达到高效除尘的目的。除尘器的结构如图高效除尘的目的。除尘器的结构如图3-123-12所示。所示。78图图3-12 KLM-60 3-12 KLM-60 型矿用袋式除尘器结构示意图型
46、矿用袋式除尘器结构示意图1-1-排气管；排气管；2-2-排灰系统；排灰系统；3-3-脉冲清灰系统；脉冲清灰系统；4-4-滤袋组；滤袋组；5-5-气包；气包；6-6-预选箱；预选箱；7-7-进气口进气口79 除尘器的性能指标除尘器的性能指标一、除尘器效率一、除尘器效率 除除尘尘器器效效率率是是评评价价除除尘尘器器性性能能的的重重要要指指标标之之一一。它它是是指指除除尘尘器器从从气气体体中中捕捕集集粉粉尘尘的的能能力力，常常用用除除尘尘器器的的全全效效率率、穿穿透透率率和分级效率表示。和分级效率表示。（一）（一）除尘器全效率：除尘器全效率：式中式中 G G1 1供给除尘器的粉尘量，供给除尘器的粉尘
47、量，g/sg/s。G G3 3除尘器除下的粉尘量，除尘器除下的粉尘量，g/sg/s。80 如果除尘器结构严密，没有漏风如果除尘器结构严密，没有漏风 （L L1 1=L=L2 2），公式可改写为），公式可改写为:81 质质量量法法：通通过过称称重重求求得得全全效效率率 ，用用这这种种方方法法测测出出的的结结果果比比较较准准确确，主主要要用用于于实实验验室室，生生产产现场很难进行。现场很难进行。浓浓度度法法：在在现现场场测测定定除除尘尘器器效效率率时时，通通常常先先同同时时测测出出除除尘尘器器前前后后的的空空气气风风量量和和含含尘尘浓浓度度，再再利利用用公公式式求求得得全全效效率率，这这种种方方法
48、法称称为为浓浓度度法法。含含尘尘空空气气管管道道内内的的浓浓度度分分布布既既不不均均匀匀又又不不稳稳定定，要要测得准确的结果是比较困难的。测得准确的结果是比较困难的。全效率的表示方法：全效率的表示方法：82 在除尘系统中为提高除尘效率常把两个除尘在除尘系统中为提高除尘效率常把两个除尘器串联使用，两个除尘器串联时的总除尘效率器串联使用，两个除尘器串联时的总除尘效率为：为：n n个除尘器串联时，其总效率为个除尘器串联时，其总效率为 ：多级除尘器串联的效率 83（二）（二）穿透率：穿透率：用未被捕集的粉尘（排出的粉尘）来表示除用未被捕集的粉尘（排出的粉尘）来表示除尘器的性能。未被捕集的粉尘量占进入除
49、尘尘器的性能。未被捕集的粉尘量占进入除尘器粉尘量的百分数称为透过率。器粉尘量的百分数称为透过率。有时更能形象地表示出除尘器的性能。有时更能形象地表示出除尘器的性能。84（三）除尘器的分级效率（三）除尘器的分级效率 实实践践证证明明，除除尘尘器器的的除除尘尘效效率率与与粉粉尘尘的的分分散散度度有有密密切切关关系系。同同一一除除尘尘器器当当用用来来捕捕集集大大颗颗粒粒粉粉尘尘时时，除除尘尘效效率率较较高高，反反之之较较低低。所所以以在在说说明明除除尘尘效效率率时时，必必须须同同时时说说明明是是哪哪一一类类型型分分散散度度的的粉粉尘尘，既既要要说说明明被被捕捕集集的的粉粉尘尘量量，还还要要说说明明其
50、其所所能能捕捕集集的的粉粉尘尘颗颗粒粒大大小小。不不同同的的除除尘尘器器最最好好按按粉粉尘尘分分散散度度来来标标定定它它的的除除尘尘效效率率，即即所所谓谓的的分分级级效效率率。它它表表示示了了该该除除尘尘器器对某一颗粒直径的粉尘的除尘效率。对某一颗粒直径的粉尘的除尘效率。两种表示方法：按两种表示方法：按浓度法和按质量法浓度法和按质量法测定。测定。85质量法质量法G G1 1、G G3 3分别为除尘器进口和被除尘器捕集的分别为除尘器进口和被除尘器捕集的粉尘量粉尘量D Dd1d1、D Dd3d3分别为除尘器进口和被除尘器捕集分别为除尘器进口和被除尘器捕集的粉尘中，粒径为的粉尘中，粒径为 d d 的