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煤矿巷道煤层壁面钻孔已成为煤矿安全开采的一个重要环节,目的是通过钻孔抽取煤层中瓦斯,消除瓦斯灾害的发生。干法钻孔效率高,钻孔深,在国内煤矿普遍采用,但是干法钻孔排屑粉尘质量浓度过高,严重污染井下工作环境,危害作业人员身体健康,同时具有粉尘爆炸的危险,因此,开展钻孔降尘技术的研究具有很强的现实意义。
考虑到钻孔排屑气流中瓦斯气体的存在以及钻孔降尘设备的可操作性,以巷道压缩空气为气源,根据气体引射原理,设计了一种具有自我通风能力的文丘里管式的湿法除尘器,实现了高压气体引射和湿法除尘在同一过程完成,大幅度降低了孔口除尘器的体积和重量。由于除尘系统不含电器元件和无旋转运动部件,使用过程不受排屑气流中瓦斯浓度的限制。
引进等熵速度、折算速度、相对温度、相对压力、相对密度等动力函数,把气体的折算等熵速度与热力学参数相联系,借助自由流束理论推导出了引射系数。在此基础上,设计小型试验用气体引射式孔口除尘器,用其来验证引射式孔口除尘器的可行性和可靠性;试验取得了预期效果,并得出引射除尘器具有自我通风和高效除尘能力。
根据除尘器性能测试方法,进行气体引射式孔口除尘器的引射性能实验、除尘性能实验和结构优化实验,得出工作压力、喷淋压力、进口粉尘浓度、喷嘴距离接受室的距离、喷嘴根数、喷嘴直径和混合管的长度等因素对除尘器性能的影响,最后得到了最优工作参数和最优结构尺寸。
在除尘器最佳工作参数和结构尺寸的条件下进行工业性试验,除尘效果达到了预先的设计要求。