煤矿井下自动喷雾降尘系统设计

选煤厂智能除尘系统设计与应用分析河北省煤炭洗选工程技术研究中心河北唐山063012摘要：选煤厂除尘不仅是环境保护、职业安全与劳动保护的要求，也是智能化选煤厂建设、质量标准化选煤厂考核的重要内容。

传统的选煤厂除尘设计，只重视原煤干法筛分环节，对选煤厂全工艺流程的梳理及除尘设计重视不够。

选煤厂智能除尘理念，包括电厂及煤化工的输煤系统除尘设计、施工及使用效果使得除尘系统更上一个新台阶。

为针对选煤厂喷雾降尘系统存在的降尘率不高、实时性差、控制灵活度不够的问题，本文所阐述的除尘系统以STM32微控制器为核心，基于CAN总线通讯完成对分布在选煤厂各降尘点的喷雾控制器的控制。

实际系统测试结果表明，该智能除尘系统能够有效降低选煤厂粉尘浓度，降尘率约达93％，保障选煤厂安全生产。

关键词：智能除尘；喷雾降尘；CAN总线通讯；STM32控制器；Keil ARM引言近年来，选煤厂的粉尘治理已经引起设计、生产、研发制造部门的高度重视，一些除尘新技术、新工艺、新设备不断涌现。

尤其在选煤厂选煤过程中会产生许多细微粉尘颗粒，其中粉尘直径小于7.7微米的粒子会以游离态悬浮于空气中，粉尘直径小于5微米的粒子为可呼吸性粉尘，危害员工健康。

选煤厂设备粘附粉尘后会加速设备老化、缩短设备使用周期，严重时会诱发设备故障。

当选煤厂空气粉尘浓度达到一定浓度时会有爆炸的潜在危险，造成严重的安全生产事故。

因此，研究并设计选煤厂喷雾降尘系统具有重要意义。

国内外学者针对选煤厂降尘展开一系列研究。

国内学者借鉴国外降尘原理，基于气溶胶力学、稳态均匀流程力学、颗粒群两相流模型等建立降尘模型，并应用单片机技术、PLC技术、微控制器技术以及传感器技术建立降尘控制系统，达到喷雾降尘的目的。

同时为增加选煤厂喷雾降尘系统的智能性，研究就地控制、远程控制、智能控制等多种模式，促进选煤厂降尘系统向智能化、信息化方向发展。

1智能除尘系统总体设计方案选煤厂智能除尘系统总体设计方案见图1，在选煤厂粉尘指定点设置喷雾控制器1-n，用于就地控制该范围内的降尘设备并实时采集粉尘数据。

煤矿井下消防、洒⽔设计规范煤矿井下消防、洒⽔设计规范GB50383-20061 总则1.0.1 为了统⼀煤矿井下消防、洒⽔的设计原则和标准，提⾼设计质量，制定本规范。

1.0.2 本规范适⽤于设计⽣产能⼒a 及以上的新建、改建及扩建煤矿的井下消防、洒⽔设计。

1.0.3 矿井必须建⽴完善的井下消防管路系统和防尘供⽔系统。

1.0.4 井下消防、洒⽔设计应做到安全可靠、技术先进、经济合理、使⽤⽅便。

1.0.5 井下消防、洒⽔系统的建设必须与矿井建设实现设计、施⼯、投⼈⽣产和使⽤三同时．1.0.6 井下消防、洒⽔系统设计应适应矿井的特点，并与矿井的采煤、掘进、运输、通风、动⼒等系统的设计相互协调。

1.0.7 井下消防、洒⽔系统设计除应执⾏本规范外，尚应符合国家现⾏的有关标准的规定。

2 术语、符号术语2.1.1 井下消防、洒⽔特指⽤于矿井井下灭⽕、防尘、冲洗巷道、设备冷却及混凝⼟施⼯等⽤途的给⽔系统及其功能。

2.1.2 喷雾压⼒⽔通过雾化喷嘴，形成颗粒直径10～200 m的密集⽔雾，以⼀定的速度和雾化⾓喷出，覆盖⼀定的区域。

常⽤于各种产尘场合的防尘及某些场合的防⽕、灭⽕。

⽔通过采掘机械截割机构的内部，直接从截齿（附近）喷出⽔雾称为内喷雾。

⽤于采掘机械截割机构的外部向扬尘区喷出⽔雾称为外喷雾。

采掘⼯作⾯实施爆破后⽴即⽤喷雾装置向产尘处喷雾，从⽽防⽌粉尘扩散的防尘⽅法称为放炮喷雾。

2.1.3 湿式凿岩⽤凿岩机打眼时，将压⼒⽔通过凿岩机送⼈孔内，以湿润、冲洗并排出产⽣的岩粉，从⽽减少粉尘飞扬的施⼯⽅法，⽤于在煤层上打眼的湿式煤电钻起着类似的防尘作⽤。

2.1.4 煤层注⽔向煤层中打钻孔并注⼈压⼒⽔，以湿润煤体，减少⽣产过程中煤尘的产⽣及飞扬。

2.1.5 ⽔幕由安装在巷道内的⼀组雾化喷嘴组成、产⽣充满巷道横断⾯的密集⽔雾，起着风流净化作⽤的防尘设施。

2.1.6 给⽔栓由安装在供⽔管道上的三通和带阀门的⽀管组成的软管接⼝。

FORUM 论坛装备190 /矿业装备 MINING EQUIPMENT综采面液压支架喷雾降尘及自动稳压补压装置设计□ 赵俊霞 晋城宏圣建筑工程有限公司1 支架随采煤机自动喷雾降尘将井下综采工作面液压支架每10个划分成一组，并安装电磁阀、控制器，用以对支架的喷雾进行控制，在电磁阀旁安装一个采用RFID 射频技术的远距离标签阅读器，用以控制电磁阀开状态，远距离标签阅读器设定识别距离在20 m 左右，并在采煤机上安设识别卡，具体示意图如图1所示。

当采煤机行走到端头支架位置时，1~10号支架上安装的远距离标签阅读器识别采煤机上的识别卡，将1~10号支架上的电磁阀开启，1~10号支架自动开始喷雾降尘；当采煤机行走到11~20号支架位置时，由于1~10号支架以及11~20号支架上安装的远距离标签阅读器均可以对采煤机上的识别卡进行识别，则1~20号支架同时喷雾；随着采煤机的推进，当采煤机推进到21号支架位置时，由于识别卡已经脱离1~10号支架远距离标签阅读器识别范围，则1~10号支架间的电磁阀关闭，停止喷雾，同时安装在21~30号支架间的远距离标签阅读器识别到识别卡信号，开始自动喷雾降尘。

依次类推，实现液压支架随采煤机移动自动喷雾降尘。

2 支架随人自动喷雾将井下综采工作面液压支架每10个分成一组，每一组安装一个型号为KBH-5/127V 电磁阀、型号为ZP-12C 红外感应装置以及型号为ZP127-Z 控制主机。

一般情况下电磁阀处于关闭状态，当有工作人员经过时，红外感应装置将检测到的信号传输给控制主机，控制主机控制电磁阀开启，从而实现自动喷雾。

具体工作流程为：设定采煤机机组从机头1号支架位置开始推进，采煤机开始运行后，1~10号液压支架开始自动喷雾降尘，当采煤机推进至11号支架位置时，安装到在11~20号支架间的红外感应装置能感应到采煤机机尾工作人员，则1~20号支架同时进行喷雾；采煤机推进至21号支架位置时，若在1~10号支架范围内有工作人员走动，则红外感应装置将监测的信息传输给控制器，保持1~10号支架上的喷雾装置继续运行，若无人员走动时，控制器关闭电磁阀，停止支架喷雾，从而实现支架随人自动降尘喷雾功能。

工地喷雾降尘系统设计申庆赟【摘要】本文结合相关理论研究及工程实践,研究了工地喷雾降尘系统.首先阐述了工地喷雾降尘系统的工作原理,然后对系统分类及构成进行分析,并提出了选用要点,最后介绍了喷雾降尘系统设计的基本参数、水雾喷头的选择原则及系统的水力计算.【期刊名称】《河南科技》【年(卷),期】2019(000)008【总页数】4页(P96-99)【关键词】绿色施工;扬尘控制;喷雾降尘;水力计算【作者】申庆赟【作者单位】中建八局第二建设有限公司,河南郑州 450000【正文语种】中文【中图分类】TD714.4随着国家不断加大大气污染的治理力度，建筑施工工地扬尘管控越来越严格，喷雾降尘系统已成为扬尘治理的重要措施。

工地喷雾降尘系统的作用是降尘，目的是控制施工场地边界扬尘值，降低扬尘排放率，与用于消防的喷雾灭火系统、用于工业的喷雾除尘系统以及用于农业的农药喷雾系统有较大不同。

为保证工地喷雾降尘系统经济、高效运转，相关单位应对其进行详细设计。

但目前，关于这方面的相关研究论述较少，给工程技术人员设计应用带来不便。

本文结合相关理论研究及工程实践，从系统原理、系统组成及组件、设计计算3个方面出发，对工地喷雾降尘系统的设计进行总结和提炼。

破裂点，最后形成雾滴喷洒出去。

2 喷雾降尘系统分类及结构2.1 系统分类喷雾降尘系统有固定式和移动式两种装置形式。

其中，固定式喷雾降尘系统有设置于工地围挡、道路、楼层、塔吊、封闭垃圾站等位置的喷雾降尘系统，如图1所示。

移动式装置可起到固定装置的辅助作用，包括手推除尘雾炮机、雾炮车等，如图2所示。

1 喷雾降尘系统原理喷雾降尘是指将水分散成雾滴喷向尘源的抑制和捕捉粉尘的方法与技术。

原理是利用喷雾产生的微粒，由于其极其细小，表面张力基本上为零，喷洒到空气中能迅速吸附空气中的各种大小灰尘颗粒，形成有效控尘。

水雾化是一个多相、瞬态的复杂过程，需要消耗较大部分的雾化能量，将水在喷口处破裂成薄膜或丝状，然后产生一个较大的速度梯度，通过与空气高速摩擦，将薄膜伸展至图1 固定式喷雾降尘图2 移动式喷雾降尘2.2 系统构成2.2.1 加压给水设备。

煤矿监测监控系统联动自动喷雾的应用发布时间：2021-07-22T15:06:53.070Z 来源：《城镇建设》2021年第8期（中）作者：吴磊[导读] 神东布尔台煤矿喷雾降尘系统具有一些缺陷和不足，吴磊神东煤炭集团布尔台煤矿内蒙古鄂尔多斯 017000摘要：神东布尔台煤矿喷雾降尘系统具有一些缺陷和不足，例如在井下粉尘浓度不超标情况也会自动喷雾洒水，导致水资源严重浪费，从而造成掘进巷道中产生很严重的积水情况，极大增加排水系统压力，最终使得防尘效率大幅降低，这一问题亟需解决。

需要在已有安全监控监测系统基础上，联动粉尘浓度传感器和自动喷雾装置，发挥降尘自动喷雾作用，增加防尘喷雾的智能自动化，还能在线监控粉尘浓度，并且有利于节约大量水资源，使产尘点不利情况得到有效改善。

关键词：煤矿；监测监控系统；自动喷雾引言：对于煤矿而言，其产生的主要自然灾害之一就是粉尘危害，如果作业环境被粉尘污染后，就会给煤矿工人带来很多身体健康隐患。

现代化机械生产程度不断提高，大幅度增加煤矿巷道内的粉尘含量，但是，对煤矿粉尘进行管理和监测的系统和方法仍然不够先进，当前亟需一种科学有效的方法，对矿井生产过程中出现的煤尘污染进行解决。

一、神东布尔台煤矿发展情况通过研究分析神东布尔台煤矿测尘显示结果可知，掘进工作面、综采工作面等是其主要产尘地点。

对于掘进工作面而言，开展防尘处理工作时主要利用除尘风机进行长压短抽，同时用机械式喷雾进行辅助。

对于综采工作面而言，在进行防尘处理工作中需要借助机械式喷雾及防尘纱网，对于各个水平石门而言，在处理防尘时需要运用自动喷雾系统。

然而，在具体防尘实践中，采用的相关措施通常具有较低防尘效率，导致粉尘往往超出规定范围。

神东布尔台煤矿比较特殊，井下排水系统具有繁重任务，压力也较大。

采用传统形式洒水喷雾形式往往产生长喷水问题，这就导致极大增加排水系统压力，使排水量不断增多[1]。

二、粉尘传感器及自动联动喷雾系统的架构此系统是在神东布尔台煤矿已有监控系统基础功能之上，使远动开关与粉尘传感器相互连接，利用粉尘传感器传输数据，使其到达系统上位机中，然后进行设定，将远动开关的被控开关确定为自动喷雾控制箱。

煤矿井下消防、洒水设计规范GB50383-20061 总则1.0.1 为了统一煤矿井下消防、洒水的设计原则和标准，提高设计质量，制定本规范。

1.0.2 本规范适用于设计生产能力0.45Mt/a 及以上的新建、改建及扩建煤矿的井下消防、洒水设计。

1.0.3 矿井必须建立完善的井下消防管路系统和防尘供水系统。

1.0.4 井下消防、洒水设计应做到安全可靠、技术先进、经济合理、使用方便。

1.0.5 井下消防、洒水系统的建设必须与矿井建设实现设计、施工、投人生产和使用三同时．1.0.6 井下消防、洒水系统设计应适应矿井的特点，并与矿井的采煤、掘进、运输、通风、动力等系统的设计相互协调。

1.0.7 井下消防、洒水系统设计除应执行本规范外，尚应符合国家现行的有关标准的规定。

2 术语、符号2.1 术语2.1.1 井下消防、洒水特指用于矿井井下灭火、防尘、冲洗巷道、设备冷却及混凝土施工等用途的给水系统及其功能。

2.1.2 喷雾压力水通过雾化喷嘴，形成颗粒直径10～200 m的密集水雾，以一定的速度和雾化角喷出，覆盖一定的区域。

常用于各种产尘场合的防尘及某些场合的防火、灭火。

水通过采掘机械截割机构的内部，直接从截齿（附近）喷出水雾称为内喷雾。

用于采掘机械截割机构的外部向扬尘区喷出水雾称为外喷雾。

采掘工作面实施爆破后立即用喷雾装置向产尘处喷雾，从而防止粉尘扩散的防尘方法称为放炮喷雾。

2.1.3 湿式凿岩用凿岩机打眼时，将压力水通过凿岩机送人孔内，以湿润、冲洗并排出产生的岩粉，从而减少粉尘飞扬的施工方法，用于在煤层上打眼的湿式煤电钻起着类似的防尘作用。

2.1.4 煤层注水向煤层中打钻孔并注人压力水，以湿润煤体，减少生产过程中煤尘的产生及飞扬。

2.1.5 水幕由安装在巷道内的一组雾化喷嘴组成、产生充满巷道横断面的密集水雾，起着风流净化作用的防尘设施。

2.1.6 给水栓由安装在供水管道上的三通和带阀门的支管组成的软管接口。