红柳林煤矿综采工作面智能喷雾降尘系教学文案.doc

红柳林煤矿综采工作面智能喷雾降尘系

精品文档

项目设计方案

ZP127
综采工作面井上监控智能喷雾降尘系统

使用单位：红柳林煤矿15206综采工作面
设计单位：济南沃尔菲斯科技有限公司
设计日期：2015年3月7日

一、15206工作面的粉尘问题现场考察结果
红柳林煤矿设计年产1000万吨以上，属低瓦斯矿井，煤质为粘结煤。矿井煤层均为厚及中厚煤层，煤层赋存稳定，倾角小，顶底板稳定完整。矿井设计为综采长壁开采。目前主要采用高达7m的大采高液压支架和大功率采煤机及一次采全高的综合机械化开采工艺。采面风速0.7-0.9m/s,粉尘扩散速度不快，现有降尘措施仅为采煤机内喷雾。
以下是现场粉尘测定结果：
红柳林矿15206工作面粉尘测定表
测定地点
浓度（mg/㎡）

时间
班次
位置
备注
全尘
吸入性粉尘
15206机尾回风口
333,4
218.6
5.27
四点
距工作面30米
未开喷雾
15206支架内
250.5
194.2
5.27
四点
距煤机150米
未开喷雾
15206支架内
371
279.5
5.27
四点
据煤机100米
未开喷雾
15206割煤处
322.3
152
5.27
四点
距煤机50米
煤机内喷雾打开
15206割煤处
327.7
184.1
5.27
四点
据煤机20米
煤机内喷雾打开

我们现场考察表明粉尘主要产生于割煤机的割煤过程，液压支架的落架、移架过程也会产生一部分粉尘。现有的采煤机内喷雾并不能对粉尘浓度的降低产生很大的作用。
为彻底解决粉尘问题，实现综采工作面粉尘的全面治理，创建标准化矿井，我公司结合15206综采工作面的特点，在综采工作面自动喷雾降尘项目方案中设计了：
采煤机二次负压自动喷雾降尘系统、综采工作面支架智能自动喷雾降尘系统，同时为了降尘系统能够长期可靠的运行在综采面进水口设计了水净化系统。
三、采煤机二次负压自动喷雾降尘装置
1降尘原理
目前15206面的采煤机内喷雾水压低、雾化效果差，降尘效果不明显，以至于采煤机割煤、落煤时生成大量粉尘，同时因为没有及时的降尘措施，致使粉尘迅速的扩散到整个综采面，并涌入回风巷道。所以我们设计了这套高效二次负压自动喷雾降尘装置降尘装置。该喷雾装置与煤机联动，其自动增压系统可把水压提高到7MPa以上，使高压喷雾降尘器形成高速雾化围幕将采煤机割筒完全覆盖，同时围幕周围形成吸尘负压将周围粉尘吸入。降尘效果可达百分之六十五。
以下是我们在兖矿集团检测两周得到的数据：
使用二次负压降尘系统后各观测点粉尘浓度降低值
测量序号点
1
2
3
平均降尘效果
使用前粉尘浓度mg/ m3
全尘446.8
呼尘215.7
全尘598
呼尘327.1
全尘744
呼尘430.8
全尘降低65.1%
呼尘降低66.9%
使用后粉尘浓度
全尘160.8
呼尘77.6
全尘215.2
呼尘117.1
全尘262.6
呼尘115.5

2系统配置
系统装置包括：KXP127矿用自动喷洒降尘控制器、矿用高压泵站、真空断路器、水箱、高压水管组成。

名称
规格
单位
数量
备注
增压泵站
BZP63/12.5
套
1

自动降尘控制器
KXP127
套
1

高压喷雾除尘器
CCQ-L
套
1

高压喷雾除尘器
CCQ-R
套
1

快接三通
Φ25
个
1

U型卡
Φ25
个
4

变节
Φ25变Φ13
个
1

三通
Φ25
个
1

高压管
Φ13（三米长）
条
5

直接
Φ13
个
4

U型卡
Φ13
个
1

真空短路器
大于18Kw
台
1
建议矿方自己配

3、技术指标
自动降尘控制器：
额定输入电压：36VAC (真空断路器供电)
电源波动适应范围：80%～120%
供水电动球阀：1＂
旁通电动球阀: 1＂
适用水压：大于10MPa
控制信号：电平或接点信号
显示方式：液晶显示
参数设置：遥控器设置
控制器开关机; 遥控器控制

增压系统 ：
高压泵额定流量：120L/min
高压泵工作压力：大于7MPa
高压泵功率：15KW
高压泵额定工作电压：660/1140VAC
增压装置水箱容积: 600L
增压装置进水: 25# 快接头
增压装置出水: 25# 快接头
增压装置体积:2000*800*700

高压喷雾除尘器
工作压力：7～12.5MPa
喷雾流量：40～65L/min
雾化粒度：50～200um
除尘器进水: 13# 快接头
除尘器体积: 560*230*220
4、性能要求
实现喷雾降尘与煤机联动。 除尘器采用高强磁铁吸在割煤机摇臂割筒电机上,安装方便，具有防冲击、抗砸的特点。
装置的增压泵、控制器、电机一体化设计，便于安装、移动和日常维护。
装置能自动切换高压与低压供水，因此可与割煤机冷却水可共用一条水管安装使用方便。
装置具有自动进水功能。
装置具有缺水自动停机保护功能。
装置具有进水控制异常时的防溢水功能。

5、安装调试
5.1、将高压除尘器安装在采煤机的两端摇臂电机上，调整角度使其水幕能覆盖采煤机割筒。
5.2、割煤机提供一个开停触点信号。
5.3、高压水管通过采煤机绕线筒将高压泵与除尘器相连，高压水管采用13#高压胶管或与采煤机共用一条水管。
二、综采工作面支架智能自动喷雾降尘系统
1、降尘原理
每两台液压支架上安装一个喷洒点，采煤机上加装煤机位置发送器，在采煤机移动过程中根据采煤机位置控制喷洒点打开，在采煤机下风端形成6条随采煤机移动的水幕，阻挡采煤机割煤时产生粉尘扩散，有效降低粉尘的浓度。
在液压支架上安装压控发射器。落架、移架时在作业支架下风向多个喷洒点同时打开，实现自动喷雾降尘阻尘。在设定的喷雾时间结束后自动关闭。
喷洒点在液压支架的前探梁上，由四个防堵雾化喷嘴形成前部扇形阻尘水幕。喷雾量及自动关闭时间可合理设置，从而既能达到有效降尘又能用最少水量实现最佳除尘效果。
集中控制器与井下环网链接，可以井上监控喷雾设备。
5、系统配置
工作面支架数为174，每两台支架设置一台控制器及一个喷洒点，所需设备包括：
5.1、KXP127自动喷洒降尘控制器（自带电动球阀）87套，编号为：1-87用于煤机定位、移驾、落架信号接收。
5.2、FYF10C矿用压控遥控发射器348只，每个支架配2个，分别串接在落架、移架液压控制管路中，X1Y1-X174Y1共两组分别用于控制落架、移架时给控制器提供触发信号。
5.3、采煤机上设置发射器一台，装在采煤机下风端，为控制器提供采煤机位置信号。
5.4、集中控制器一套。
2、系统设备名称、数量
名称
规格
单位
数量
备注
监控系统软件
JKPW001
套
1
JKPW-001
集中控制器
KXP127
套
1

自动喷洒控制器
KXP127
套
87
X1#-X87#
落架压控发送器
FYF10C
台
174
X1Y1-X174Y1
移架压控发送器
FYF10C
台
174
X1Y1-X174Y1
煤机位置发送器
FYF10C
台
1

架间电缆
MY-0.38/0.66- 6×12
根
88

通讯电缆
MY-0.38/0.66- 6
米
500

网线
5米
条
1

进水管
高压胶管Φ10×8
根
87

出水管
高压胶管φ10×4.5
根
87

防堵雾化喷头
WP-6
个
348

快接三通
Φ10
个
174

中间节
Φ10
个
174

弯头
Φ10
个
174

U型卡
Φ13
个
348

压控发送器管件
Φ13
个
348

U型卡
Φ13
个
348

照明综保
4kw
台
1

2、系统特点
2.1、系统采用集散控制，由多台喷洒控制器和一台集中控制器构成。该系统由集中控制器集中管理，可井下独立运行。同时集中控制器配备以太网接口，能与井下以太环网交换机相连，通过环网将系统各种状态及参数传送到井上，实现地面监控。
2.2、系统落架、移架信号及电动阀控制信号全部采用无线通讯，使安装、使用、维护更加简单方便，比传统方式减少电缆200余条，极大程度解决了以往由于电缆过多复杂、易拉断所造成的使用、维护困难的问题。
2.3、本系统对液压支架的液压系统没有进行任何更改、变动，从而不会对原来的支架控制系统产生任何影响。
2.4、 喷雾控制器用于该系统具有以下特点。
2.4.1控制箱、红外接收器、电动球阀一体化设计，结构简单，体积小，外形美观，安装方便，由于采用电动球阀，适用于各种水质且无滴漏。
2.4.2控制箱与球阀齿轮箱设计相对隔离，解决了水能进入控制器的问题。
2.4.3控制器采用美国MOTOROLA单片机，电路简单，运行可靠，各种功能都可通过编程实现，系统配置灵活、方便。
2.4.4控制器设计有大屏幕液晶显示。落架、移架、放煤、煤机位置等参数状态一目了然。
2.4.5控制器的各种参数用红外遥控器随时设定，无需打开机箱，使用更加方便，人性化。

3、技术指标
3.1、 额定电压：AC127V（+15%～-20%），50HZ
3.2、 待机功耗：每道装置≤3W
3.3、 适用水压：0.2～8MPa,采用电动球阀
3.4、 定位形式：红外线定位传感，精度偏差≤2组支架
3.5、 红外发射：距离≥10米
3.6、 面板显示： 大屏幕液晶显示。
3.7、显示内容： 时钟、当前移架、煤机扫描喷雾状态。
3.8、 架间通讯方式： 无线射频信号或485通讯。
3.9、KXP127矿用自动喷雾降尘控制器参数
序号
代号
参数名称
参数范围
参数说明
1
A
地址编码
1＃—87＃
控制器的地址编码，按照风向递增
2
B
波特率
9600
当前的通讯波特率

.10、KXP127矿用集中控制器参数
序号
参数名称
代号
参数范围
参数说明
1
波特率
B
9600
当前的通讯波特率
2
系统喷雾点数
P
1#—87#
系统喷雾总点数
3
移架喷雾量
N1
0—10
上风向移架喷雾量
移架喷雾量
N2
0—10
下风向移架喷雾量
4
喷雾延时

15—600
移架时上、下风向喷雾延时时间
5
落架喷雾量
N3
0—10
上风向落架喷雾量
落架喷雾量
N4
0—10
下风向落架喷雾量
6
喷雾延时

15—600
落架时上、下风向喷雾延时时间
7
煤机联动喷雾量
N5
0—10
煤机联动上风向喷雾量
煤机联动喷雾量
N6
0—10
煤机联动下风向喷雾量
8
喷雾延时

15—600
煤机联动上、下风向喷雾延时时间
9
与煤机间隔
L1
0—10
煤机联动喷雾时上风向水幕与采煤机的间隔
与煤机间隔
L2
0—10
煤机联动喷雾时下风向水幕与采煤机的间隔
10
开始时间

24小时
设备定时运行的开始时间
11
关闭时间

24小时
设备定时运行的关闭时间
12
系统运行

设备开始工作运行
13
系统停止

设备停止工作运行
4、系统功能
4.1、随采煤机联动追踪喷雾降尘功能。
当煤机割煤移动过程中，装在煤机上的红外位置传感器可根据移动方向和位置，向控制器发射信号。控制器根据这些信号，确定采煤机的位置，控制相应的电动阀，在采煤机的上、下风端形成数条水幕随采煤机移动，同时打开水幕的条数、水幕距离采煤机的间隔支架的数量、喷洒时间，可通过集中控制器用红外遥控器设定。从而对采煤机作业产生的大量粉尘进行有效的阻隔和降尘。
4.2、落架、移架自动喷雾除尘功能
当落架、移架时，压控发射器工作，向控制器发射无线触发信号，控制器收到信号后，控制落架、移架作业支架下风端水幕打开，煤机下风端可以同时打开水幕条数、喷洒时间，用户可根据现场情况通过集中控制器用红外遥控器设定。
4.3、井上通讯监控功能
控制器配备485通讯接口，可与系统中的集中控制器进行通讯。各种参数通过集中控制器设置，同时集中控制器还可将工作面各中信息及参数通过井下环网传到井上。监控系统能实时监测采煤机运行方向、位置和支架落架、移架作业的位置、割煤道数、喷雾除尘等工作面作业信息，并生成生产运行图表及记录等，供生产调度中心、相关职能部门和矿领导指挥决策。
7、安装调试
7.1、落架、移架发射器图
采用检测压力原理，压力监测与发射器一体化设计，与液控阀管路采用快速接口连接，系统工作更加可靠。当落架、移架时，自动发送无线信号。
图1：矿用压控遥控发送器

7.2、喷雾控制器安装示意图
通常控制器挂在液压支架顶端电缆和水管托架上，靠近液压支柱处，并用螺丝锁紧，液晶显示窗向前。

7.3、采煤机定位发射器的安装及供电
将发射器箱体安装在采煤机下风端机体上（发射器支架与采煤机体通过强磁吸合），发射端朝向控制器的液晶显示窗口；适当调整发射的仰角及角度，让控制器有利于接收发射器的信号。定位发射器的供电电源为交/直流12-36V。
8、系统供电
本系统要求配置独立的AC127V/4KVA的照明综保，为其专门供电。
9、系统监控界面
综采工作面智能喷雾井上监控系统界面

(系统运行图)
三、综采面水净化系统
15206面的主供水管道为六寸，流量为150-180升每秒，水压为1.5兆帕。水质很差，不能适应喷雾系统的要求。为了使二次负压降尘系统及综采面降尘系统长期有效的工作故加装反冲洗过滤站一套。（选型中）反冲洗过滤站过滤能力等同于或高于工作面主管道的水流量，同时根据所选型号水压衰减状况，适当的加装管道增压泵。
四、预期效果
以上方案可以使综采面的主要粉尘，即采煤机产生的粉尘有百分之六十可以被二次负压装置所消除，扩散在采面的粉尘浓度可由综采面降尘系统在次降低到百分之85左右，最快速的在粉尘的产生区域消除粉尘。在两套系统完全开启30分钟后，能达到综采面全尘浓度低于100毫克每立方米，呼尘浓度低于50毫克每立方米。
整个系统稳定设计运行时间为10年，在综采面移动后所有设备可以二次利用，可极大的降低矿方的使用成本。
五、喷雾对煤碳含水量的影响
全系统用水量为85L/min（采煤机二次负压降尘装置60L/min，综采面喷雾降尘系统25L/min）,以每小时三千吨的艾柯夫SL100采煤机计算。每分钟约开采50吨煤碳，全部用水量85KG约占采煤总重量的0.0017。
全套降尘系统的用水量不足以对煤碳的含水量造成影响。
六、补充说明
我公司在风水联动降尘装置的基础上开发出更简单、实用的ZPX-400矿用细水喷雾降尘装置，完全能够替代风水联动降尘装置，其功能如下：
ZPX-400矿用细水喷雾降尘装置
1. 概述
1.1产品特点
ZPX-400矿用细雾抑尘装置（以下简称装置）结构简单、使用可靠，安装方便。
装置通过喷嘴喷出微米或纳米级水雾，能够有效扑捉粉尘，无需提供气源，能够达到风水联动降尘装置相同的效果，用水量极少，流量为50 ～350cc/min。
1.2 主要用途和适用范围
本装置能够有效抑制煤矿井下巷道的粉尘。
本产品适用于煤矿井下产生煤尘的运输巷道、进风巷、回风巷及有皮带运输的巷道使用。
1.3产品执行标准：Q/370105 WFS 051-2013
1.4规格
1.5型号的组成及代表的意义
Z PX -400

目
细水喷雾
装置
1.6工作条件
—周围环境温度为0oC ～40 oC；
—周围空气相对湿度不大于90%（+25 oC）；
—在无明显腐蚀性空气的环境中；
—适用于在有爆炸性气体混合物矿井中。
1.7安全注意事项
—严格按照说明书进行相关操作；
—安装时要遵守《煤矿安全规程》相关内容；
—装置主体要可靠安装在硐室的墙壁上；
—注意拧紧紧固件压紧螺母。

2结构特征与工作原理
2.1结构特征
装置外壳采用不锈钢板焊接加工而成，整体封装，体积小、重量轻。
2.2工作原理和特性
装置由主机、细雾喷头总成、连接管组成。水源通过主机，经过滤后通过管路输送至喷头总成，由喷头总成雾化后喷洒至工作点。
装置雾化效果极佳，达到微米或纳米级水雾。在有效扑捉粉尘的同时，不影响工作环境，不会直接淋湿工作人员的衣服。

3.主要技术参数
3.1.水压：0.5 ～6.0Mpa；
3.1.流量：50 ～350cc/min；
3.1.过滤精度：400目；
3.1.过滤器清洗方式：操作换向阀反向冲洗；
3.1.工作方式：连续。
4.主机尺寸、重量
4.1主控箱尺寸（长、宽、厚）：500×300×170
4.2重量：12kg

收集于网络，如有侵权请联系管理员删除