孔口除尘器工业型试验验收报告

分类号：密级：ＵＣＤ：编号：煤炭科学研究总院重庆研究院工业性试验报告分院项目KCS-11K型矿用湿式孔口除尘器四川华蓥山广能（集团）李子垭煤业公司:工作完成日期：2007年6月提交报告日期：2007年7月煤炭科学研究总院重庆研究院KCS-11K型矿用湿式孔口除尘器工业性试验报告四川华蓥山广能（集团）李子垭煤业公司:煤炭科学研究总院重庆研究院:工作完成日期：2007年6月提交报告日期：2007年7月KCS-11K型矿用湿式孔口除尘器工业性试验报告1项目概况1.1实验目的：考察KCS-11K型矿用湿式孔口除尘器在25021风巷的运行情况；通过使用，达到25021风巷总粉尘浓度降低99%；检验KCS-11K型矿用湿式孔口除尘器能否达到计划任务书提出的技术要求，发现存在的问题，并提出改进意见，以利于今后生产中推广应用。1.2试验地点：四川华蓥山广能（集团）李子垭煤业公司缓斜北翼25021采煤工作面风巷。1.3试验内容：在李子垭煤业公司25021风巷进行工业性试验，对孔口除尘器与封孔器的配套情况进行研究，对孔口除尘器性能与关键部件运行情况进行考察。1.4试验时间：2007.3~2007.61.5试验人员：煤炭科学研究总院重庆研究院：刘涛、张小涛李子垭煤业公司：欧居全、石天光、李永楷2现场条件2.1试验点巷道概况试验点位置示意图见图1。该试验点位于李子垭主平硐北翼缓斜部分，东为25022及小煤窑采空区、南为23041采空区、西边紧邻李子垭向斜轴部、北边为隔离防水煤柱。试验点标高590m—665m，巷道长1788m—1824m，巷道高度2.4m，宽度3.5m。图1试验点位置示意图2502溜煤上山2502中材料上山2502中材料上山临时变电所25回风下山2502中回风上山皮带机头段北西煤层探巷2502南材料上山2501南材料上山25南变电所25021机巷25021风巷北西运输石门25021下煤眼25东回风石门2304回风上山25021机巷25021风巷下煤眼北巷大巷风回中集北25放水巷25变电所25中回风石门25皮带下山25集中煤仓25021开切巷试验点属瓦斯突出威胁区，绝对瓦斯涌出量为8.08m3/min，相对瓦斯涌出量为7.21m3/t，该试验点煤尘具有爆炸性，爆炸指数为18.13%，煤层的自燃发火倾向性为不易自燃煤层，无冲击地压危险。涌水量为35m3/h，最大涌水量为80m3/h。2.2试验点煤层概况煤层为Ｋ12煤层，煤层标高为590m—665m，煤层总厚度在1.27m—1.58m，煤层平均厚度1.25m，煤层倾角30—320，煤层走向220—250；直接顶为粉砂岩、细砂岩、砂岩、夹灰岩条带粉砂岩，属二类中等稳定顶板；基本顶为石灰岩，含燧石结核及腕石类化石，来压明显，属二级基本顶；底板以灰色泥岩为主，局部为砂岩，遇水膨胀，易泥化。3除尘系统研究3.1系统组成及其主要参数除尘系统由孔口除尘器、抽放管路、封孔器等主要部分组成。其系统如图2。123456图2试验系统布置示意图1－预抽煤体；2－钻机；3－封孔器；4－钻杆；5－抽放管路6－孔口除尘器3.2孔口除尘器孔口除尘器是专门用于瓦斯25021风巷干式钻孔的一种高效除尘器，具有体积小、负载强、除尘效率高等特点。将真空泵作为除尘器的动力源，避免了高瓦斯含尘气流在风机中可能发生的种种危险，大大提高了除尘器的安全性能。其主要组成有惯性除尘段、过滤除尘段、动力段以及汽水分离段等。其系统组成如图3。17301200进气出气1234图3孔口除尘器结构示意图1—过滤除尘段；2—气水分离器；3—水环真空泵；4—电动机孔口除尘器主要技术参数为：a.处理风量：11m3/min；b.工作阻力：≤800Pa；c.总除尘效率：≥99%；d.呼吸性粉尘除尘效率：≥90%；e.工作噪声：≤85dB；f．漏风率：≤5%；g．液气比：≤0.4；h.电动机功率：18.5kW；i.工作电压：380V/660V或660V/1140V；j.真空泵极限真空度：-700mmHgk.真空泵供水量：（30～40）L/minl.外形尺寸：（1730×840×1200）㎜；m.重量：1250㎏。3.3封孔器封孔器的结构示意图如图3所示。封孔器是除尘系统重要的组成部分之一，它的封孔好坏直接影响除尘系统的除尘效果，若密封孔设计不合理，其与钻孔的密封不紧密，将会使部分粉尘由于惯性射出孔外，从而影响封孔器的捕尘效率；若漏斗出口过小，则粗颗粒粉尘有可能堵塞通道，造成封孔器内粉尘的淤积，影响抽尘管路的畅通，从而影响抽尘效果；若漏斗的出口过大，则有可能使钻孔出来的含尘气流直接从漏斗飞逸出去，影响封孔器的捕尘效率。封孔器的设计，不仅应当考虑其密封效果，还应考虑其与现场的配套问题，比如考虑现场空间的狭窄性、钻机型号的不一致性等等，因此其固定工艺就成为一个很重要的问题。封孔器结构示意图如图3所示。其设计主要考虑了封孔器与钻机的固定问题以及封孔器与钻孔、钻杆的配合问题。通过将封孔器固定在钻机的夹子器上，很好地解决了封孔器的固定问题，而且由于其固定在钻机机身上，具有与钻杆、钻机相同的振动频率，使封孔器在运行过程中更加平稳，大大的降低了与钻杆直接相接触的密封胶垫的磨损，延长了密封胶垫的使用寿命，给现场作业带来了很大的方便。而可伸缩导筒自身可以自动伸缩，很好的解决了钻机与煤壁距离来回变化的情况，增强了封孔器在现场的适应能力。12345678910图3封孔器结构示意图1—密封胶垫；2—外导筒；3—可伸缩外导筒；4—密封胶垫内边；5—固定螺孔；6—漏斗；7—滑槽；8—固定板；9—固定底座；10—除尘器抽尘口3.4其他抽尘风筒为内径φ69mm、外径φ73mm、长7m的抽尘管路，内有螺旋形钢丝，以防止由于管子弯曲而堵塞通道。除尘器的进水管道为4分接头(外丝)。3.5系统除尘原理该除尘系统主要适用于煤矿工程中干式钻孔的粉尘治理，特别适用于具有甲烷气体爆炸性场所的干式钻孔粉尘治理。其主要除尘原理为当钻孔采用干式打钻时，由钻机压风作为动力源，将钻杆钻进过程中产生的粉尘吹到孔口附近，通过封孔器良好的封孔作用，大量含尘气流进入封孔器内，由于封孔器空间的突然急剧增大，粉尘速度降低，大颗粒的粉尘由于重力的作用沉降下来，经封孔器下部的排尘口排出；没有被沉降下来的粉尘在真空泵产生的微负压作用下，被吸进孔口除尘器内。粉尘进入除尘器后，首先经过一级惯性除尘，大颗粒粉尘被进一步沉降落入灰斗；细微颗粒在风流的带动下进入过滤除尘段，当粉尘经过由于喷雾而在过滤网上形成的水膜时被拦截下来，大部分粉尘和水形成的尘水混合物经排污通道进入污水箱；余下小部分尘水混合物进入真空泵，由真空泵排入离心旋流气水分离器，将尘水混合物与气体分离，干净的空气由排气口排出除尘器，气水分离器分离下来的尘水混合物进入污水箱。通过以上除尘步骤，所有的尘水混合物进入到污水箱中，污水箱内的污水由溢水口排出除尘器，从而实现除去粉尘、净化风流的目的。4除尘系统在现场的使用现场有2台煤炭科学研究总院重庆研究院生产的200改进型钻机，除尘器位于两台钻机中间，试验用的钻机为下风向的钻机，试验钻机与除尘器之间间隔着一台材料矿车与一台管道、电缆矿车，钻机与除尘器间的距离约为11m。25021风巷有660v电压，6分高压水管。除尘器采用660v电压，除尘器水源直接采用钻机冷却水，通过变接头与钻机冷却水管相连接。现场各设备布置图如图4所示：水向风向水向11109876432153图4现场系统布置示意图1－预抽煤体；2－静压水；3－钻机；4－钻杆；5－封孔器；6－材料矿车；7—线缆矿车8－轨道；9－抽尘管路；10－钻机回水管；11－孔口除尘器；4.1安装调试1）将孔口除尘器的水和电接上，将除尘器的进风口与抽尘管连接；将抽尘管安放平稳，然后将除尘器的进水闸打开，待放水30s后，启动除尘器；2）除尘器运行1分钟后，停止运行；将待钻孔地点周围煤壁整理平整，在钻杆上加上115mm钻头进行扩孔，扩孔深度为两根钻杆长度；3）取出钻头和钻杆，钻头换为65mm钻头，钻头在封孔器前方与穿过密封环的钻杆相连接；将封孔器固定在煤壁上，通过封孔器的固定底板与钻机夹子器相连接，固定好封孔器。连接好封孔器与除尘器之间的抽尘管道，并将抽尘管安放平稳；4）启动除尘器，启动钻机；5）观察过滤除尘段的用水量，以不反弹到惯性除尘段为准；调整真空泵的用水量，以除尘器出口不出现大量水雾为准；6）观测污水箱里尘泥淤积情况及封孔器的密封、固定情况；7）观察真空泵以及电机的运行情况；8）试验结束，关闭除尘器电源。4.2除尘效率测试试验期间，对25021风巷的粉尘浓度进行了测试，测试地点为钻机操作工人处、钻机下风向3m处、钻机下风向10m处和钻机下风向15m处。在各种情况下的测试数据见表1、表2和表3。表125021风巷原始粉尘浓度（未开除尘器，未开钻机）位置第1次第2次第3次第4次平均钻机前10m处（mg/m3）5.13.60.09.74.6钻机操作工人处（mg/m3）8.71.24.50.03.6钻机后10m处（mg/m3）0.415.59.34.07.3表225021风巷粉尘浓度（未开除尘器，开钻机）位置第1次第2次第3次第4次平均钻机操作工人处（mg/m3）4.00.04.03.12.8钻机后3m处（mg/m3）652.1101.1860.0576.6547.5钻机后10m处（mg/m3）292.8464.9605.0-454.2钻机后15m处（mg/m3）530.7868.9684.8-694.8表325021风巷粉尘浓度（开除尘器，开钻机）位置第1次第2次第3次第4次平均钻机操作工人处（mg/m3）0.90.03.21.22.01.76.90-钻机后3m处（mg/m3）5.80.07.80.03.98.23.306.3钻机后10m处（mg/m3）1.60.08.31.74.04.48.806.9钻机后15m处（mg/m3）7.70.10.02.43.910.93.270.0注：钻机操作工人处在钻孔上风向，在除尘器出风口下风向，基本不受钻孔粉尘的影响。从以上测试数据可以看出，采用除尘器治理粉尘后与未采用除尘器相对比，可以得出在钻机后3m、10m和15m处的除尘效率达到99.3%、99.1%和99.4%。采用CCGZ－1000型粉尘直读仪读取呼吸性粉尘时，由于粉尘浓度过低，测出来的呼吸性粉尘浓度全部为0。因此，采用孔口除尘器后，能够显著降低25021风巷的粉尘浓度。5、结论1)封孔器的设计起到了密闭钻孔的作用，防止粉尘泄漏，初步处理了大颗粒粉尘。据现场目测，封孔器与钻杆接触处基本没有粉尘逸出，大颗粒粉尘也从排尘口泄出。2)封孔器运行稳定，其密封胶垫的使用寿命符合现场要求，定期更换可以解决因磨损带来的破坏。密封胶垫的来源广泛，成本低廉，降低了使用成本。3)当含尘气流通过惯性除尘段时，发生碰撞、拦截等作用。粗颗粒粉尘速度下降，由于重力作用，被沉降下来。4)先进的螺旋喷嘴设计，很好的解决了喷嘴堵塞的问题，喷出的均匀水幕在过滤网上形成了一层水膜，含尘风流通过水膜时，发生碰撞、拦截、湿润、捕集作用，大量粉尘被除去。5)通过孔口除尘系统在25021风巷的使用，发现并没有影响25021风巷的打钻施工。6)除尘器运行稳定，除尘效率高，其总粉尘除尘效率达到了99％以上。根据现场目测，在采用孔口除尘技术后，现场的可见度与未开钻机前相差无几，既防止了25021风巷的高浓度粉尘影响操作工人的视线，又改善了工人的作业环境，减少了尘肺病和其他职业病的发生。7)孔口除尘器不仅适用于干式打孔的情况，大大降低25021风巷的粉尘浓度；而且湿式打钻时，解决了俯孔打钻时粉尘无法排出，堵塞钻孔、造成卡钻的情况；其耗水量低于湿式打孔所耗水量，节约了水资源，降低了钻孔成本。8)孔口除尘器采用真空泵作为除尘器的动力源，很好的避免了高瓦斯含尘气流在风机中可能发生的种种危险；相对于湿法打钻，采用孔口除尘器的干式打钻工艺减轻了通道的阻力，防止了抽放管道周壁的堵塞，更有利于瓦斯的排放，大大提高了25021风巷的安全可靠性。9）孔口除尘器以