一种煤矿用呼吸性粉尘惯性冲击连续分离系统技术方案

本发明专利技术属于煤矿技术领域。涉及一种煤矿用呼吸性粉尘惯性冲击连续分离系统，包括粉尘分离单元、供液单元、排液单元、控制单元和采样单元；所述供液单元、排液单元、采样单元均与控制单元连接，并受控制单元控制；粉尘分离单元上设有收尘口、供液口、排液口、取样口；采样单元与所述取样口连通，呼吸性粉尘经收尘口进入粉尘分离单元中进行惯性分离后，进入所述采样单元进行采样检测；供液单元与供液口连通，排液单元与排液口连通；粉尘分离单元中集聚的粉尘通过供液单元提供的液体进行冲洗，并通过所述排液单元排出，以释放集尘能力。本发明专利技术中的分离系统无需涂抹黏性物质，可实现呼吸性粉尘的连续分离，同时提高分离的准确性。同时提高分离的准确性。同时提高分离的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿用呼吸性粉尘惯性冲击连续分离系统


[0001]本专利技术属于煤矿
，涉及一种煤矿用呼吸性粉尘惯性冲击连续分离系统。

技术介绍

[0002]尘肺病的主要引发源是呼吸性粉尘，其绝大多数病例都来自于煤矿。准确测量煤矿井下呼吸性粉尘浓度是评价矿工暴露水平和粉尘防治效果的重要依据，而呼吸性粉尘的分离是实现粉尘信息测量的关键。但现阶段，我国对呼吸性粉尘的分离仍采用人工采样方式。惯性冲击是最常用的呼吸性粉尘分离方式。由于存在集尘用冲击板，冲击板上需要涂抹黏性物质来吸附粉尘，使得该种分离装置的容尘量很有限，极易造成粉尘过载、反弹等情况，需要频繁维护。尤其是煤矿的高粉尘浓度环境，比大气环境PM2.5、PM10等颗粒物的连续分离难度更大。煤矿智能化的发展，对呼吸性粉尘的分离提出了更高要求。只有不断延长分离装置的免维护周期，才能实现呼吸性粉尘浓度的在线测量，从而达到粉尘监测少人化、无人化的目标。
[0003]目前，对惯性冲击分离装置的研究多集中在减少其使用成本、扩展其应用范围、提高其分离性能、减少其颗粒损失等方面，如公开号为CN111999221A的中国专利，公开了一种冲击距离可调节的惯性冲击器及粉尘浓度测量方法，解决了由于现有的惯性冲击器只能用于测定单一PM值的粉尘浓度，进而造成粉尘测定仪在实际使用时需要携带的部件过多，造成携带不便及使用成本增加的问题。公开号为CN105013251A的中国专利，公开了一种具有增强的分离作用的惯性冲击器，增大进入介质片的流的穿透率，并由此通过拦截、碰冲、扩散增强粒子的捕获提供改进的性能。重庆交通大学孙茂文开展了基于惯性原理的冲击采集器研究，以新型惯性冲击器为研究对象，开展其内流道关键结构参数设计、流场特性分析、不同因素对其分离特性的影响规律及动态优化设计研究，以新型惯性冲击器分离效率最高和壁面损失最少为优化目标，以各取样流量和不同设计参数为设计变量，运用中心复合设计法设计试验，结合计算流体动力学理论，建立新型惯性冲击器响应面优化模型进行动态优化，并对优化得到的新型惯性冲击器进行建模及数值模拟分析。可见，现阶段对惯性冲击装置的研究仍尚未解决其需要频繁维护的弊端，难以实现粉尘的连续分离。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种煤矿用呼吸性粉尘惯性冲击连续分离系统，能够对煤矿井下的呼吸性粉尘进行连续分离，粉尘反弹少、分离器不易过载，大大减少了维护频次，为粉尘浓度在线连续测量及其成分在线分析奠定基础。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种煤矿用呼吸性粉尘惯性冲击连续分离系统，包括粉尘分离单元、供液单元、排液单元、控制单元和采样单元；所述供液单元、排液单元、采样单元均与控制单元连接，并受控制单元控制；
[0007]所述粉尘分离单元上设有收尘口、供液口、排液口、取样口；所述采样单元与所述
取样口连通，呼吸性粉尘经收尘口进入粉尘分离单元中进行惯性分离后，进入所述采样单元进行采样检测；
[0008]所述供液单元与所述供液口连通，所述排液单元与所述排液口连通；所述粉尘分离单元中集聚的粉尘通过所述供液单元提供的液体进行冲洗，并通过所述排液单元排出，以释放集尘能力。
[0009]进一步，所述粉尘分离单元包括壳体、集尘组件；所述集尘组件设于所述壳体内；所述集尘组件包括集尘底座、集液槽挡圈、冲击板、冲洗伞；
[0010]所述集尘底座固定设于所述壳体内，并位于所述收尘口与取样口之间，将所述壳体内分隔为上腔体、下腔体；所述收尘口与上腔体相通，所述取样口与下腔体相通；
[0011]所述集尘底座上设有凸台；所述冲击板固定设于所述凸台上，并位于所述收尘口下方；所述冲洗伞设于所述冲击板上，所述冲洗伞上设有冲洗孔；所述集液槽挡圈呈环状，设于所述冲击板的外侧，并与所述凸台之间形成环形的集液槽；
[0012]所述集尘底座上设有冲洗通道、排液通道、气流过气孔；所述冲洗通道一端与所述供液口连通，另一端与所述冲洗伞上的冲洗孔连通；所述排液通道设于所述集液槽内，并与所述排液口连通；所述气流过气孔设于所述集液槽挡圈的外侧，并贯穿所述集尘底座，将上腔体与下腔体连通；
[0013]含尘气流以一定流速进入壳体，并冲击在冲击板上，在惯性作用下，粒径较大的粉尘由于惯性大，被冲击板捕捉的概率大，粒径较小的粉尘惯性小，被冲击板捕捉的概率小；被捕捉的粉尘集聚在冲击板中，未被捕捉的粉尘则从气流过气孔进入下腔体，实现粉尘惯性分离，且分离效能符合呼吸性粉尘采样规则，即满足BMRC曲线、ACGIH曲线或EN481曲线。
[0014]进一步，所述冲击板为采用多孔金属材料叠网式加工，增大容尘面积，减少颗粒反弹。
[0015]进一步，所述冲击板呈圆盘形状，中间厚边缘薄，其迎尘面呈弧形。
[0016]进一步，所述气流过气孔以集尘底座的轴线为中心，呈圆形阵列分布。
[0017]进一步，所述供液单元包括依次通过管道串接的调压阀、水质过滤器、磁化水制备装置、流量控制器；所述调压阀的前端接供水，将水压调节至合适值；所述水质过滤器用于除去水中的杂质，保护后端设备，同时减少杂质对粉尘带来的干扰；所述磁化水制备装置通过添加活性剂并进行磁化处理产生活性磁化水，通过活性磁化水冲洗冲击板上集聚的粉尘，同时润湿冲击板，增加冲击板对粉尘的捕捉能力。
[0018]进一步，所述采样单元包括依次串接的采样泵、流量控制器、过滤器、分析测量装置；所述采样泵用于提供抽吸动力，将含尘气流吸入粉尘分离单元进行惯性分离，并将分离后的粉尘输送至分析测量装置中；所述分析测量装置与取样口连通，用于分析测量分离后的粉尘。
[0019]进一步，所述壳体包括上盖、下盖，所述上盖与下盖通过螺纹连接；所述收尘口设于上盖上，所述取样口设于下盖上；所述收尘口呈喇叭状，其大端位于上盖的外侧，其小端设有加速喷嘴；所述加速喷嘴为内腔光滑的圆筒状，对收尘口加速后的含尘气流进行整流。收尘口呈喇叭状，口较大一端向外，以便粉尘更好被吸入壳体内部；同时对吸入的含尘气流也有加速作用，以实现用较小的抽气动力使粉尘达到预设的运动速度。
[0020]进一步，所述冲洗伞呈蘑菇状，包括伞柄与伞帽；所述伞帽固定设于伞柄的一端，
伞柄的另一端与所述冲击板固定连接；所述冲洗孔设于所述伞柄靠近伞帽的一端，并贯穿伞并与所述冲洗通道连通；所述冲洗孔的开口朝向所述冲击板。
[0021]进一步，所述冲洗伞在冲击板的迎尘面上的投影面积不大于迎尘面面积的5％。冲洗伞相对冲击板尺寸较小，减少冲洗伞顶部对粉尘收集的影响。
[0022]本专利技术的有益效果在于：
[0023]1、本专利技术中的煤矿用呼吸性粉尘惯性冲击连续分离系统无需涂抹黏性物质，减少了人工操作带来的误差，可实现呼吸性粉尘的连续分离，同时提高分离的准确性；粉尘分离单元采用多孔金属材料叠网式冲击板，集尘量大又易于冲洗；内置伞状冲洗部件，可利用井下生产供水自动冲洗，简单方便，冲洗均匀，可保证冲洗效果，冲洗动作可根据实际使用环境本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤矿用呼吸性粉尘惯性冲击连续分离系统，其特征在于：包括粉尘分离单元、供液单元、排液单元、控制单元和采样单元；所述供液单元、排液单元、采样单元均与控制单元连接，并受控制单元控制；所述粉尘分离单元上设有收尘口、供液口、排液口、取样口；所述采样单元与所述取样口连通，呼吸性粉尘经收尘口进入粉尘分离单元中进行惯性分离后，进入所述采样单元进行采样检测；所述供液单元与所述供液口连通，所述排液单元与所述排液口连通；所述粉尘分离单元中集聚的粉尘通过所述供液单元提供的液体进行冲洗，并通过所述排液单元排出，以释放集尘能力。2.根据权利要求1所述的煤矿用呼吸性粉尘惯性冲击连续分离系统，其特征在于：所述粉尘分离单元包括壳体、集尘组件；所述集尘组件设于所述壳体内；所述集尘组件包括集尘底座、集液槽挡圈、冲击板、冲洗伞；所述集尘底座固定设于所述壳体内，并位于所述收尘口与取样口之间，将所述壳体内分隔为上腔体、下腔体；所述收尘口与上腔体相通，所述取样口与下腔体相通；所述集尘底座上设有凸台；所述冲击板固定设于所述凸台上，并位于所述收尘口下方；所述冲洗伞设于所述冲击板上，所述冲洗伞上设有冲洗孔；所述集液槽挡圈呈环状，设于所述冲击板的外侧，并与所述凸台之间形成环形的集液槽；所述集尘底座上设有冲洗通道、排液通道、气流过气孔；所述冲洗通道一端与所述供液口连通，另一端与所述冲洗伞上的冲洗孔连通；所述排液通道设于所述集液槽内，并与所述排液口连通；所述气流过气孔设于所述集液槽挡圈的外侧，并贯穿所述集尘底座，将上腔体与下腔体连通；含尘气流以一定流速进入壳体，并冲击在所述冲击板上，在惯性作用下，粒径较大的粉尘由于惯性大，被冲击板捕捉的概率大，粒径较小的粉尘惯性小，被冲击板捕捉的概率小；被捕捉的粉尘集聚在冲击板中，未被捕捉的粉尘则从气流过气孔进入下腔体，实现粉尘惯性分离，且分离效能符合呼吸性粉尘采样规则，即满足BMRC曲线、ACGIH曲线或EN481曲线。3.根据权利要求2所述的煤矿用呼吸性粉尘惯性冲击连续分离系统，其特征在于：所述冲击板为采用多孔金属材料叠网式加工...

【专利技术属性】
技术研发人员：惠立锋，吴付祥，刘国庆，邓勤，王杰，赵政，焦敏，张强，陈建阁，李征真，罗小博，李岳，陈涛，李彦筑，齐灵紫，邓仕靓，颜鸽来，王迪，
申请(专利权)人：中煤科工集团重庆研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：