目前,在我国煤矿井下主要运用湿式除尘技术对生产作业中产生的粉尘进行处理,湿式除尘技术主要分为以下5类:分别为喷雾降尘技术、泡沫除尘技术、水幕除尘技术、水浴除尘技术、水膜除尘技术等。
(1)喷雾降尘技术
近些年来喷雾降尘技术因具有成本低、安装维护方便等优点,从而被广泛的应用在煤矿井下粉尘危害的治理中。以处理粉尘的手段对降尘技术进行分类,主要分为减尘技术、降尘技术、通风排尘技术和除尘技术,喷雾降尘技术则属于降尘技术的范围中。喷雾降尘的过程主要为如下几个阶段:首先,外界水源通过水管流经水泵加压,稳定的水流通过喷嘴内部的特殊结构,从而发生稳定水流的破碎形成雾滴的过程,在喷嘴前方形成锥形范围的气溶胶区域;其次,空气携带着细微粉尘颗粒流经喷嘴前方的气溶胶区域时,空气中的细微尘粒与气溶胶区域内直径相仿的雾滴汇合;最后,基于粉尘的理化性质,尘粒与雾滴汇合的过程中会发生沉降、碰撞、扩散和截流等作用,最终达到对细微尘粒治理的目的。结合先前学者对喷雾降尘技术的研究发现,喷雾降尘技术是否能够有效的发挥作用主要喷嘴雾化效果的高低,雾化效果作为喷雾降尘的关键技术参数,对高压喷嘴雾化效果影响最大的因素是喷嘴水压,高压喷嘴在水压较小时雾化效果较差难以达到预期的除尘效率,且对现有的压力型喷嘴来说很难通过改变其内部结构来达到低水压高除尘效率的目的,普通的高压喷嘴所需的供水压力一般为(0.5~10MPa),且压力型喷嘴所能达到的最大除尘效率不到80%;近些年随着对喷嘴的进一步研究,在原有单相高压喷嘴的基础上衍生出气液两相流喷嘴,通过对气液两相流喷嘴的测试发现,当气液两相流喷嘴的水压和气压相近时喷嘴的雾化效果相对较好,且降尘效率较高。
(2)泡沫除尘技术
泡沫除尘由于其高效的除尘效果被应用在综掘工作面,泡沫除尘的关键在于发泡液能够极大程度增加粉尘湿润性,且泡沫除尘具有对粉尘的隔离效果好、与粉尘接触的相对表面积大、具有良好的润湿能力且对粉尘有较大的附着力。泡沫主要是由水、空气和泡沫发泡剂构成的,针对泡沫除尘技术在现阶段的难题在于发泡剂配置与发泡装置研发。泡沫除尘技术在煤矿井下应用受限的原因在于泡沫的化学性质,煤矿井下设备长时间与泡沫接触会被腐蚀且泡沫对工作人员有危害。
(3)水幕除尘技术
防尘水幕技术的核心是在施工的巷道断面布设水幕捕尘网,水幕捕尘网主要是由高压喷嘴和捕尘网两部分组成,由高压喷嘴喷出的雾滴与捕尘网碰撞在捕尘网表面的孔状结构形成水膜,当巷道内的气流携带粉尘颗粒经过捕尘网时会被水膜拦截,且捕尘网上的水膜会二次破碎形成更小的液滴与粉尘颗粒相结合,从而达到除尘目的。水幕除尘技术的缺点在与对高压喷嘴不能实现自动控制的情况下,当工作人员经过捕尘网时会被淋湿,而且对于捕尘网上流下的污水需要安置水槽进行排水处理,否则会影响正常施工情况且造成二次水污染。
(4)水浴捕尘技术
水浴捕尘技术的关键在于让含尘气流经过水的过滤,从而实现捕获细微尘粒的目的,但是水浴除尘技术受到粉尘理化性质的影响较大。通过对水域除尘技术的研究制作出自激式水浴除尘器,该水浴除尘器在除尘过程中主要步骤如下:含尘气流从进风口进入除尘器,在导流片的作用下方向发生改变,含尘气流与液面相碰撞后其中粒径较大的粉尘颗粒进入水箱,而细微粉尘颗粒被高速气流携带,通过水浴除尘器内部的弯曲通道,此时由高速气流扬起的水滴与细微尘粒结合,达到对细微粉尘颗粒清除的目的。
徐州博泰矿山安全科技有限公司深耕矿井粉尘防治领域十余年,自主研发了矿用泡沫降尘技术、矿用水雾增效降尘技术等多种技术和设备,对于矿井粉尘治理有着丰富的经验,服务了一百多个矿井并得到一致好评。