煤矿综合防尘技术

选修课程矿尘防治技术PreventionofMineDust1第五章通风净化及除尘降尘技术主讲教师：王洪粱黑龙江科技学院2012.4PreventionofMineDust25综合防尘技术预防煤尘爆炸的技术措施主要包括：减、降尘措施；防止煤尘引燃措施及限制煤尘爆炸范围扩大等三个方面。目的是将空气中含尘浓度控制在国家规定的卫生标准以内。5综合防尘技术5.1通风排尘5.2重力和惯性除尘5.3旋风除尘5.4湿式除尘5.5物理化学除尘5.6个体防护游离SiO2含量%最高容许浓度（mg/m3）全尘呼吸性粉尘＜520.06.05~1010.03.510~256.02.525~504.01.5＞502.01.0PreventionofMineDust3粉尘的主要来源：5.1通风排尘5综合防尘技术5.1通风排尘5.2重力和惯性除尘5.3旋风除尘5.4湿式除尘5.5物理化学除尘5.6个体防护PreventionofMineDust45.1通风排尘5综合防尘技术5.1通风排尘5.2重力和惯性除尘5.3旋风除尘5.4湿式除尘5.5物理化学除尘5.6个体防护PreventionofMineDust5通风排尘：指通过风流的流动将井下作业点的悬浮矿尘带出，降低作业场所的矿尘浓度。主要影响因素：风速及矿尘密度、粒度、形状、湿润程度等。一、粉尘在静止空气中的沉降运动粉尘重力：粉尘浮力：粉尘阻力：ppdG36gpfdF336gpcvdCF2422dpGFfFcmp5.1通风排尘5综合防尘技术5.1通风排尘5.2重力和惯性除尘5.3旋风除尘5.4湿式除尘5.5物理化学除尘5.6个体防护PreventionofMineDust6amFFGFpcf式中：ρp、ρg----分别为尘粒和空气的密度；v----尘粒的相对速度；dp----尘粒的直径；Cp----阻力系数。随着v的不断增大，尘粒的运动阻力不断增大，当时，尘粒做等速运动，此时的速度称为尘粒的沉降速度。0F5.1通风排尘5综合防尘技术5.1通风排尘5.2重力和惯性除尘5.3旋风除尘5.4湿式除尘5.5物理化学除尘5.6个体防护PreventionofMineDust7将G、Ff、Fg代入上式，并令a=0，则有：根据经验：代入上式得：得：从上式可以看出，相同密度的尘粒在空气中的沉降速度总是和尘粒的直径的平方成正比，gppgpCgdv3)(4pgepdvRC2424218)(pgpdgv5.1通风排尘5综合防尘技术5.1通风排尘5.2重力和惯性除尘5.3旋风除尘5.4湿式除尘5.5物理化学除尘5.6个体防护PreventionofMineDust8所以较大的尘粒能较快地沉降，而对人体危害较大的尘粒，则能长时间的悬浮于空气中。流动空气除平均风速外，还存在脉动风速，脉动风速一方面促使尘粒扩散下沉，另一方面，阻止尘粒重力沉降。所以风流中尘粒的沉降比静止空气中复杂。5.1通风排尘5综合防尘技术5.1通风排尘5.2重力和惯性除尘5.3旋风除尘5.4湿式除尘5.5物理化学除尘5.6个体防护PreventionofMineDust9二、通风除尘的风速和风量1、风速决定通风除尘效果的主要因素。过低：粗粒矿尘与空气分离下沉，不能被排出；过高：将落尘扬起，增大空气中的矿尘浓度。最优排尘风速：能最大程度地排除矿尘而又不使落尘扬起的风速。一般地：掘进面：0.4～0.7m/s机采面：1.5～2.5m/sV/m/sC(mg/m3)5.1通风排尘5综合防尘技术5.1通风排尘5.2重力和惯性除尘5.3旋风除尘5.4湿式除尘5.5物理化学除尘5.6个体防护PreventionofMineDust105.1通风排尘5综合防尘技术5.1通风排尘5.2重力和惯性除尘5.3旋风除尘5.4湿式除尘5.5物理化学除尘5.6个体防护PreventionofMineDust112、排尘风量的确定（1）按排尘风速计算式中：Q----排尘所需风量；S----通风空间的断面积；V----排尘风速，按《规程》中最低允许风速计算。VSQ5.1通风排尘5综合防尘技术5.1通风排尘5.2重力和惯性除尘5.3旋风除尘5.4湿式除尘5.5物理化学除尘5.6个体防护PreventionofMineDust12（1）局部通风系统局部通风是利用局部风流，使局部工作地点不受有害物的污染，造成良好的空气环境，分为局部排风和局部送风两大类。局部排风局部排风就是在有害物产出地点直接把他们捕集起来，经过净化处理，排至室外。5.1通风排尘5综合防尘技术5.1通风排尘5.2重力和惯性除尘5.3旋风除尘5.4湿式除尘5.5物理化学除尘5.6个体防护PreventionofMineDust13对于面积很大，操作人员较少的生产车间，用全面通风的方式改善整个车间的空气环境，既困难又不经济。某些高温车间，没有必要对整个车间进行降温，只需向个别的局部工作地点送风，在局部地点造成良好的空气环境，这种通风方法称为局部送风。局部送风系统有系统式和分散式两种。5.1通风排尘局部送风PreventionofMineDust14局部排风罩的形式及设计原则局部排风罩的几种形式：密闭罩柜式排风罩外部吸气罩(上吸式、侧吸式、下吸式及槽边排风罩等)接受式排风罩吹吸式排风罩5.1通风排尘5综合防尘技术5.1通风排尘5.2重力和惯性除尘5.3旋风除尘5.4湿式除尘5.5物理化学除尘5.6个体防护PreventionofMineDust155.1通风排尘PreventionofMineDust165.1通风排尘PreventionofMineDust175.1通风排尘5综合防尘技术5.1通风排尘5.2重力和惯性除尘5.3旋风除尘5.4湿式除尘5.5物理化学除尘5.6个体防护PreventionofMineDust185.1通风排尘5综合防尘技术5.1通风排尘5.2重力和惯性除尘5.3旋风除尘5.4湿式除尘5.5物理化学除尘5.6个体防护PreventionofMineDust19PreventionofMineDust205.1通风排尘5综合防尘技术5.1通风排尘5.2重力和惯性除尘5.3旋风除尘5.4湿式除尘5.5物理化学除尘5.6个体防护PreventionofMineDust21局部排风罩口气流运动方式有两种：一种是吸气口气流的吸人流动，一种是吹气口气流的吹出流动。1、吸入口气流运动规律位于自由空间的“点汇”吸气口的吸气规律为：可见，“点汇”外某一点的流速与该点至吸气口距离的平方成正比，因此，设计排风罩时，罩口应尽量靠近污染源，以提高捕集效率。21221)/(/rrvv22212144vrvrqv5.1通风排尘5综合防尘技术5.1通风排尘5.2重力和惯性除尘5.3旋风除尘5.4湿式除尘5.5物理化学除尘5.6个体防护PreventionofMineDust22若在吸气口的四周加上挡板，吸气范围减少一半，其等速面为半球面，则吸气口的排风量为可以看出，在同样距离上造成同样的吸气速度时，吸气口不设挡板的吸气量比加设挡板时大1倍。因此，在设计外部吸气罩时，应尽量减少吸气范围，以便增强控制效果。22212122vrvrqv5.1通风排尘PreventionofMineDust23根据试验结果，吸气口气流速度分布具有以下特点：1)吸气口附近的等速面近似与吸气口平行，随离吸气口距离的增大，逐渐变成椭圆面，而在1倍吸气口直径d处已接近为球面。因此，当x／dl时可近似当作点汇。当x／d=l时，该点气流速度已大约降至吸气口流速的7.5％。2)对于结构一定的吸气口，不论吸气口风速大小如何，其等速面形状大致相同。而吸气口结构形式不同，其气流衰减规律则不同。5.1通风排尘5综合防尘技术5.1通风排尘5.2重力和惯性除尘5.3旋风除尘5.4湿式除尘5.5物理化学除尘5.6个体防护PreventionofMineDust242．吹出气流运动规律空气从孔口吹出，在空间形成一股气流称为吹出气流或射流。根据空间界壁对射流的约束条件，射流可分为自由射流(吹向无限空间)和受限射流(吹向有限空间)；按射流内部温度的变化情况可分为等温射流和非等温射流；在设计热设备上方集气吸尘罩和吹吸式集气吸尘罩时，均要应用空气射流的基本理论。圆锥的顶点称为极点，圆锥的半顶角口称为射流的扩散角。射流内的轴线速度保持不变并等于吹出速度的一段，称为射流核心段(由吹气口至核心被冲散的这一段称为射流起始段。射流核心消失的断面BOE称为过渡断面。过渡断面以后称为射流基本段。5.1通风排尘PreventionofMineDust25等温自由射流一般具有以下特征：由于湍流动量交换射流边缘有卷吸周围空气的作用，所以射流速度逐渐下降，射流断面不断扩大，其扩散角a约为15°～20°。与吸气口气流运动规律比较，吹出气流的能量密集度高，速度衰减慢。射流各断面动量相等。5.1通风排尘5综合防尘技术5.1通风排尘5.2重力和惯性除尘5.3旋风除尘5.4湿式除尘5.5物理化学除尘5.6个体防护PreventionofMineDust26排风罩排风量计算方法目前最常用的排风罩风量计算方法之一，即风速控制法。当排风罩抽吸时，为保证有害物全部吸入罩内，必须在距离吸气口最远的有害物散发点(控制点)上造成适当的空气流动。控制点的空气运动速度称为控制风速(也称吸捕风速)，也就是指正好克服该尘源散发粉尘的扩散力再加上适当的安全系数的风速。只有当排风罩在该尘源点造成的风速大于控制风速时，才能使粉尘吸入罩内。5.1通风排尘PreventionofMineDust27PreventionofMineDust285.1通风排尘PreventionofMineDust29（2）按稀释粉尘浓度计算式中：G----产尘强度；Ci----《规程》允许矿尘浓度；V----进风流中矿尘浓度。0CCGQi5.1通风排尘5综合防尘技术5.1通风排尘5.2重力和惯性除尘5.3旋风除尘5.4湿式除尘5.5物理化学除尘5.6个体防护PreventionofMineDust30（2）全面通风由于生产条件的限制、有害物源不固定等原因，不能采用局部排风系统，或者采用局部通风系统后，室内的有害物浓度仍超过卫生标准，这种情况下可以采用全面通风。全面通风也成稀释通风，它一方面用清洁空气稀释室内空气中有害物浓度，同时不断把污染空气排至室外，是室内空气中有害物浓度不超过卫生标准规定的最高允许浓度。全面通风所需的风量大大超过局部排风系统，相应的设备也较庞大。5.1通风排尘5综合防尘技术5.1通风排尘5.2重力和惯性除尘5.3旋风除尘5.4湿式除尘5.5物理化学除尘5.6个体防护PreventionofMineDust31密闭罩1、工作原理密闭罩的把有害物源全部密闭起来，割断生产过程中造成的一次尘化气流和室内二次气流的联系，再利用抽风在罩内造成一定的负压，保证在一些操作孔、观察孔或缝隙处从外向里进风，防止粉尘等有害物向外逸出。5.1通风排尘PreventionofMineDust322、密闭罩的基本形式1）局部密闭罩2）整体密闭罩3）大容积密闭罩PreventionofMineDust335.1通风排尘PreventionofMineDust34外部吸气罩1、外部吸气罩排风的计算1）侧吸罩排风量吸气罩口平均风速V2与罩外某点处控制风速的Vx数学表达式为：),,(10xvFxv5综合防尘技术5.1通风排尘5.2重力和惯性除尘5.3旋风除尘5.4湿式除尘5.5物理化学除尘5.6个体防护5.1通风排尘PreventionofMineDust35外部吸气罩排风的计算5综合防尘技术5.1通风排尘5.2重力和惯性除尘5.3旋风除尘5.4湿式除尘5.5物理化学除尘5.6个体防护PreventionofMineDust36机械力除尘装置是相对电除尘器而言。除重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器外，还包括湿式除尘器和袋式除尘器等，其除尘机理可概括为五个方面：1．重力沉降：气