專利名稱：一種用于防治煤礦工作面煤塵的泡沫溶膠技術(shù)的應(yīng)用裝備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煤礦技術(shù)領(lǐng)域，運(yùn)用本裝備可簡化泡沫溶膠在井下使用時(shí)的工序，提高泡沫溶膠的發(fā)泡倍數(shù)，增加泡沫溶膠防治煤塵的效果。該應(yīng)用裝備是一種用于泡沫溶膠防治工作面煤塵的工藝方法。
背景技術(shù)：
煤在開采、粉碎、篩選、運(yùn)輸和儲(chǔ)存等過程中都會(huì)產(chǎn)生粉塵。通常認(rèn)為煤塵直徑超過20μπι，在不受外界干擾時(shí)，一般只飄浮在塵源附近，最終會(huì)因重力作用而沉降；直徑小于10 μ m時(shí)，會(huì)在空氣中作布朗運(yùn)動(dòng)，難以沉降；直徑小于5μπ 時(shí)，可直接進(jìn)入人體肺部，并存積在肺壁上造成慢性疾病。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前，中國因煤塵引起的塵肺病例已超過50多萬，約占全世界塵肺病患者總數(shù)的50%以上。并且，在國有重點(diǎn)企業(yè)中，平均每年新增塵肺患者10，000余例，因塵肺病死亡2500余例。煤塵還會(huì)引起爆炸。據(jù)統(tǒng)計(jì)，從新中國成立至今，因煤塵引起的爆炸事故共發(fā)生106起，共造成4613人傷亡；從本世紀(jì)初至2011年，全球因煤塵所引發(fā)的重大死亡事故共39起。煤塵還是造成霧霾天氣的原因之一。此外，煤塵擴(kuò)散造成的經(jīng)濟(jì)損失也不容忽視。據(jù)調(diào)查，直接經(jīng)濟(jì)損失每年超過10億元。煤塵所引發(fā)的安全隱患和職業(yè)健康問題，已成為我國采煤、用煤、中轉(zhuǎn)煤等行業(yè)內(nèi)急需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題之一。為預(yù)防和控制煤塵，國內(nèi)外主要使用的技術(shù)有:通風(fēng)除塵、噴霧除塵、注水防塵、噴灑結(jié)殼劑防塵、噴灑化學(xué)抑塵劑防塵和袋式除塵器收集粉塵等，這些防塵技術(shù)對改善作業(yè)環(huán)境、保護(hù)工人健康和防止粉塵爆炸事故的發(fā)生發(fā)揮了重要作用，但在應(yīng)用過程中都存在控制呼吸性粉塵效率低，現(xiàn)場作業(yè)困難或設(shè)備維護(hù)難等缺點(diǎn)。我國泡沫防治粉塵的研究起步較晚。80年代，煤科院上海研究所的陳東生初步研究了泡沫除塵的機(jī)理，但由于條件限制，沒有進(jìn)行工業(yè)型試驗(yàn)。湖北省勞保所周長根開始研究泡沫鑿巖除塵技術(shù)，發(fā)明了鑿巖 泡沫除塵器，現(xiàn)場試驗(yàn)取得了良好的效果，但研發(fā)的設(shè)備中發(fā)泡液不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)工作，所以研究成果只適用于鉆孔施工地點(diǎn)，不適用于采掘工作面和轉(zhuǎn)載點(diǎn)等空間狹小和連續(xù)產(chǎn)塵的地點(diǎn)。90年代，北京科技大學(xué)蔣仲安教授開展了泡沫除塵相關(guān)內(nèi)容的研究，他從理論上分析了網(wǎng)式發(fā)泡器的結(jié)構(gòu)及其工作參數(shù)，其研究內(nèi)容主要集中在高倍數(shù)泡沫。進(jìn)入21世紀(jì)后，中國礦業(yè)大學(xué)王德明教授等針對礦井采掘工作面起塵的特點(diǎn)，研究了泡沫防塵技術(shù)，并進(jìn)行了現(xiàn)場運(yùn)用，得了較好的效果。盡管經(jīng)過幾十年的努力，我國在泡沫除塵技術(shù)研究上取得了不小成績，但在應(yīng)用工藝上還處在被動(dòng)適應(yīng)煤礦井下對設(shè)備工藝的要求上，影響了泡沫除塵技術(shù)的推廣應(yīng)用泡沫溶膠防塵技術(shù)集化學(xué)抑塵劑、水性泡沫、結(jié)殼劑和高分子塑料泡沫等防治粉塵技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)于一身。它的應(yīng)用將對杜絕粉塵事故、凈化空氣環(huán)境、降低塵肺病例以及減少經(jīng)濟(jì)損失起到明顯效果。該技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):一是對煤塵的收集作用。泡沫溶膠是由水性泡沫作為載體，利用膠粘劑對泡沫液膜進(jìn)行膠體化，通過增強(qiáng)泡沫液膜粘度，粘住在空氣中作布朗運(yùn)動(dòng)的粉塵，實(shí)現(xiàn)對粉塵的收集沉降；二是對煤塵的抑制作用。泡沫溶膠覆蓋在煤堆表面，待泡沫破裂后會(huì)在煤堆表面形成一層膠狀薄膜，從而鎖住煤塵防止因外界環(huán)境的影響而揚(yáng)塵；三是對煤塵的隔離作用。將泡沫溶膠連續(xù)以錐形罩的方式噴灑到煤塵的產(chǎn)塵點(diǎn)，封閉揚(yáng)塵區(qū)域控制煤塵逸散。
為將泡沫溶膠更加簡單、便捷地應(yīng)用于礦井工作面的煤塵防治，有必要研制一種用于防治煤礦工作面煤塵的泡沫溶膠技術(shù)的應(yīng)用裝備。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種用于防治煤礦工作面煤塵的泡沫溶膠技術(shù)的應(yīng)用裝備。該應(yīng)用裝備可利用井下壓風(fēng)系統(tǒng)而無需提供額外動(dòng)力源，簡化應(yīng)用工藝，使得操作簡捷、便捷。
本發(fā)明提供的用于防治煤礦工作面煤塵的泡沫溶膠技術(shù)的應(yīng)用裝備，主要由攪拌池部分(圖1中3所示)、高壓氣體部分(圖1中7所示)、拉瓦爾噴管(圖1中13所示)、混合器(圖1中14所示)和錐形截流出口部分(圖1中15所示)組成；
攪拌池部分:包括攪拌池、攪拌池上設(shè)置的進(jìn)水管、泡沫溶膠溶液進(jìn)管和混合攪拌器，混合攪拌器安裝于攪拌池內(nèi)部的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，攪拌池底側(cè)面開口并通過管路與拉瓦爾噴管的側(cè)面連接；
高壓氣體部分:由空氣壓縮機(jī)組成，空氣壓縮機(jī)的出口通過管路與拉瓦爾噴管的一端連通，空氣壓縮機(jī)的壓力不得低于0.6MPa，容積不得低于500L ；
拉瓦爾噴管:拉瓦爾噴管的一端通過管路與高壓氣體部分相連，另一端與混合器相連，拉瓦爾噴管的側(cè)面通過管路與攪拌池連通；
混合器:由外圈大混合管和內(nèi)圈小混合管共同組成(混合器的剖面和側(cè)面分別如圖2、圖3所示)，混合器的一端與拉瓦爾噴管相連，別一端與軟管連接；
錐形截流出口部分:包括錐形截流出口管、錐形截流出口管內(nèi)設(shè)置的截流器以及錐形截流出口管末端的擴(kuò)散管，錐形截流出口管的前端與軟管相連。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
本發(fā)明提供的用于防治煤礦工作面煤塵的泡沫溶膠技術(shù)的應(yīng)用裝備，是一種單動(dòng)力型的制泡技術(shù)，該技術(shù)可利用井下壓風(fēng)系統(tǒng)直接替代空氣壓縮機(jī)與拉瓦爾噴管相連，并可實(shí)現(xiàn)將泡沫溶膠應(yīng)用于工作面煤塵的防治。該應(yīng)用裝備回避了以往多動(dòng)力制泡技術(shù)時(shí)，在井下必須要防爆等應(yīng)用工藝的復(fù)雜性。
本發(fā)明利用高壓氣體通過拉瓦爾噴管喉部時(shí)，產(chǎn)生負(fù)壓將通過攪拌池混合均勻的泡沫溶膠水溶液吸入和因重力共同作用下流入拉瓦爾管內(nèi)，并伴隨著傳熱傳質(zhì)一起向前運(yùn)動(dòng)，通過混合器充分混合后形成泡沫溶膠，由截流器將管內(nèi)的泡沫溶膠速度均勻化后，以錐形擴(kuò)散方式噴灑到作業(yè)面，減少泡沫溶膠的使用量，達(dá)到經(jīng)濟(jì)高效防塵的目的。
本發(fā)明還可為港口散貨粉塵防治、水泥廠、火電廠、爆破作業(yè)等產(chǎn)塵量較大的場所的粉塵控制，提供泡沫溶膠技術(shù)的應(yīng)用工藝，本發(fā)明具有十分廣闊的應(yīng)用前景和社會(huì)效益。


圖1是泡沫溶膠技術(shù)應(yīng)用裝備的結(jié)構(gòu)示意圖中，1-進(jìn)水管2-進(jìn)泡沫溶膠溶液管3-攪拌池部分4-混合攪拌器5-閥門6_閥蘭7-高壓氣體部分8-閥蘭9-閥門10-閥蘭11-閥蘭12-閥蘭13-拉瓦爾噴管14-混合器15-錐形截流出口部分16-軟管17-截流器18-擴(kuò)散管。圖2是泡沫溶膠技術(shù)應(yīng)用裝備中的混合器剖面圖。圖中，19-擋板20-封閉板。圖3是泡沫溶膠技術(shù)應(yīng)用裝備中的混合器側(cè)面圖。圖中，19-1-擋板20-1-封閉板。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例如圖1所示，本發(fā)明提供的用于防治煤礦工作面煤塵的泡沫溶膠技術(shù)的應(yīng)用裝備，主要有四個(gè)部分組成，分別是:攪拌池部分(圖1中3所示)、高壓氣體部分(圖1中7所示)、拉瓦爾噴管(圖1中13所示)、混合器(圖1中14所示)和錐形截流出口部分(圖1中15所示)。攪拌池部分3:包括攪拌池、攪拌池上設(shè)置的進(jìn)水管1、泡沫溶膠溶液進(jìn)管2和混合攪拌器4，進(jìn)水管和泡沫溶膠溶液進(jìn)管設(shè)置在攪拌池的頂部，混合攪拌器4安裝于攪拌池內(nèi)部的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，攪拌池底側(cè)面開口并通過管路(管路上設(shè)置有閥門5)利用閥蘭6與拉瓦爾噴管13的側(cè)面連接。高壓氣體部分7:由空氣壓縮機(jī)組成，空氣壓縮機(jī)通過閥蘭8與拉瓦爾噴管13的一端連接?？諝鈮嚎s機(jī)的壓力不得低于0.6MPa，容積不得低于500L ；拉瓦爾噴管13:拉瓦爾噴管的另一端通過閥蘭10與混合器14的一端相連，拉瓦爾噴管的側(cè)面通過管路(管路上設(shè)置有閥門9)利用閥蘭6與攪拌池連通。混合器14:由外圈大混合管和內(nèi)圈小混合管共同組成(混合器的剖面和側(cè)面分別如圖2和圖3所示)，混合器14的一端通過閥蘭10與拉瓦爾噴管連接，另一端通過閥蘭11與軟管16連接。錐形截流出口部分15:包括錐形截流出口管、錐形截流出口管內(nèi)設(shè)置的截流器17以及錐形截流出口管末端的擴(kuò)散管18，截流器17安裝在錐形截流出口管的軸中心，錐形截流出口管前端通過閥蘭12與軟管16的另一端相連。圖1中安裝的調(diào)節(jié)閥門5和調(diào)節(jié)閥門9可根據(jù)需要分別調(diào)節(jié)泡沫溶膠水溶液進(jìn)入拉瓦爾噴管13的量。
權(quán)利要求
1.一種用于防治煤礦工作面煤塵的泡沫溶膠技術(shù)的應(yīng)用裝備，其特征在于該裝備由攪拌池部分、高壓氣體部分、拉瓦爾噴管、混合器和錐形截流出口部分組成； 攪拌池部分:包括攪拌池、攪拌池上設(shè)置的進(jìn)水管、泡沫溶膠溶液進(jìn)管和混合攪拌器，混合攪拌器安裝于攪拌池內(nèi)部的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，攪拌池底側(cè)面開口并通過管路與拉瓦爾噴管的側(cè)面連接； 高壓氣體部分:由空氣壓縮機(jī)組成，空氣壓縮機(jī)的出口通過管路與拉瓦爾噴管的一端連通； 拉瓦爾噴管:拉瓦爾噴管的一端通過管路與高壓氣體部分相連，另一端與混合器相連，拉瓦爾噴管的側(cè)面通過管路與攪拌池連通； 混合器:由外圈大混合管和內(nèi)圈小混合管共同組成，混合器的一端與拉瓦爾噴管相連，別一端與軟管連接； 錐形截流出口部分:包括錐形截流出口管、錐形截流出口管內(nèi)設(shè)置的截流器以及錐形截流出口管末端的擴(kuò)散管，錐形截流出口管的前端與軟管相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于防治煤礦工作面煤塵的泡沫溶膠技術(shù)的應(yīng)用裝備，其特征在于所述的空氣壓縮機(jī)的壓力不得低于0.6MPa，容積不得低于500L。
全文摘要
用于防治煤礦工作面煤塵的泡沫溶膠技術(shù)的應(yīng)用裝備，由攪拌池部分、高壓氣體部分、拉瓦爾噴管、混合器和錐形截流出口部分組成。攪拌池部分包括攪拌池、攪拌池上設(shè)置的進(jìn)水管、泡沫溶膠溶液進(jìn)管和混合攪拌器。高壓氣體部分通過管路與拉瓦爾噴管的一端連通，拉瓦爾噴管的另一端與混合器相連，拉瓦爾噴管的側(cè)面通過管路與攪拌池連通?；旌掀鞯牧硪欢伺c錐形截流出口部分相連。該裝備可利用井下壓風(fēng)系統(tǒng)替代空氣壓縮機(jī)直接與拉瓦爾噴管相連，實(shí)現(xiàn)將泡沫溶膠應(yīng)用于工作面煤塵的防治。該裝備回避了以往多動(dòng)力制泡技術(shù)時(shí)，在井下必須要防爆等應(yīng)用工藝的復(fù)雜性。本發(fā)明還可作為制備泡沫溶膠控制港口散貨、水泥廠、火電廠、爆破作業(yè)等產(chǎn)塵量較大場所的粉塵。
文檔編號(hào)E21F5/02GK103195464SQ20131013199
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月16日
發(fā)明者奚志林, 姜滿滿, 涂弦, 楊進(jìn)軍 申請人:天津理工大學(xué)