噴霧系統(tǒng)知識
采煤機(jī)噴霧系統(tǒng)改進(jìn)設(shè)計
更新時間 2025-05-09
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由于采煤機(jī)在工作時會產(chǎn)生大量粉塵，滅塵、降塵設(shè)備就成為了采煤機(jī)不可或缺的部分。常見的滅塵降塵措施有外噴霧和內(nèi)噴霧2種方法。AM-50掘進(jìn)機(jī)是一種整體尺寸小，切割斷面較大的部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)，自20世紀(jì)80年代技術(shù)引進(jìn)以來，在全國各類煤礦得到了廣泛應(yīng)用，為煤礦開采事業(yè)的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。在多年煤礦井下使用中，普遍反映其噴霧系統(tǒng)壓力低，流量小，噴霧除塵效果不理想，噴霧架易砸壞。增加內(nèi)噴霧系統(tǒng)、加強(qiáng)噴霧架后，使用效果卻不明顯，問題沒有得到根本解決。在對其使用中存在的問題進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出了完善的改進(jìn)設(shè)計方法，并取得了良好效果。
1 存在的問題
掘進(jìn)機(jī)作業(yè)時，噴霧除塵過程主要捕捉粉塵，使粉塵粒子著水后被濕潤，重量增加，速度減慢而沉降。影響除塵效果的因素包括：噴霧嘴射流的摻氣量、噴嘴的形式和安裝位置和噴嘴處的水壓等。
使用過程中噴霧嘴存在的問題主要表現(xiàn)為：
(1)外噴霧供水由截割電機(jī)冷卻水單路提供。受截割電機(jī)水套設(shè)計耐壓限制，外噴霧供水壓力<1MPa，流量<25L/min，能力不足。
(2)噴嘴自制，結(jié)構(gòu)落后，效果差，與目前煤礦井下采煤機(jī)大量使用的引射噴嘴不能互換。
(3)噴霧架上端的3個噴嘴安裝角度不理想，使所噴水霧40%左右打在截割頭上，沒有直接作用于噴霧對象。
(4)噴霧架外型突兀、呆癡、單薄，自身保護(hù)能力低，易被大塊煤巖砸壞。許多煤礦用戶在整機(jī)到礦后，即用本礦粗大的自制噴霧架替代。
(5)各管接頭采用卡套式形式，安裝、維修、更換不便。
(6)噴霧嘴射流摻氣量不高，造成除塵效果不明顯。
2 噴霧嘴改進(jìn)設(shè)計
2.1 外形結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計
(1)外噴霧供水設(shè)計為2路：一路低壓水，供截割電機(jī)冷卻后，再將冷卻水完全供給噴霧架上端的3個噴嘴，使通過該3個噴嘴的流量增加；另一路高壓供水，供給左、右噴嘴座的8個噴嘴，該路高壓水可用地面水或由泵提供，水壓可達(dá)3～5MPa，流量也大大增加。
(2)噴嘴采用采煤機(jī)大量使用的PAA~2/60引射噴嘴，不僅便于互換，且中心孔徑由1mm擴(kuò)大到2mm，增加了流量。引射噴嘴的工作原理及優(yōu)點(diǎn)：從噴嘴中心孔噴出的高速水流，把噴嘴周圍的空氣經(jīng)引風(fēng)孔吸入噴嘴，氣水混合的結(jié)果使霧化效果得到改善，同時也可從空氣中捕集粉塵，因而除塵效果大為提高。噴嘴出口得到有效保護(hù)，不易堵塞和磨損。
(3)噴霧架上端的3個噴嘴的安裝角度向上抬5o，使大部分所噴水霧避開截割頭而直接作用于截割對象上。
(4)噴霧架外型設(shè)計時，將兩端設(shè)計為圓弧過度，增加蓋板厚度(板厚由16mm增加到25mm)，大大提高了其自身保護(hù)能力。
(5)各管接頭采用快速接頭形式，方便了井下的維修、更換。
2.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計
影響噴霧法滅塵、降塵效果的另一個主要因素是噴霧嘴射流的摻氣量，而摻氣量與噴嘴的射流沖擊角有直接關(guān)系。顯然，為噴霧嘴設(shè)計合適的射流沖擊角，是非常重要的。
2.2.1 摻氣量和射流沖擊角關(guān)系
范迪桑德一史密斯(Van de Sande，Smith1973)系統(tǒng)地研究了射流速度(從低速到高速)對摻氣量的影響。他發(fā)現(xiàn)當(dāng)射流速度增加時，摻氣量的變化有明顯的區(qū)域，即低速射流區(qū)，過渡區(qū)和高速區(qū)。在低速射流區(qū)，隨著速度的增加，摻氣量急劇增加；在過渡區(qū)，摻氣量隨速度變化較平緩；在高速區(qū)，摻氣量又急劇增加。射流表面擾動及其與受納水之間的干擾，在較高速度時顯得不那么重要(這在低速區(qū)時非常重要)；當(dāng)射流速度很高時，在射流與受納水體之間形成一連續(xù)的氣層，從而使摻氣量急劇增加。沖擊射流在受納水體內(nèi)誘導(dǎo)出一個空洞，洞內(nèi)的負(fù)壓有助于卷吸空氣，實驗結(jié)果也證實了這一假說。當(dāng)射流沖擊角從30o變化到60o時，摻氣量具有減小的趨勢；而沖擊角為60o、70o和75o時的摻氣量與垂直射流相近。
按上述設(shè)計思想設(shè)計的，淮南煤礦機(jī)械廠新產(chǎn)品EBH-120型掘進(jìn)機(jī)的噴霧系統(tǒng)，大大提高了機(jī)器作業(yè)時的噴霧除塵效果，減小了井下維修工作量，更利于安全生產(chǎn)，提高掘進(jìn)效率，極大地減小了對操作工人的健康威脅。
關(guān)鍵詞語：采煤機(jī)噴霧嘴,采煤噴霧系統(tǒng)
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