地下矿山回风井高压静电除雾降尘系统及设计方法技术方案

本发明专利技术公开了一种地下矿山回风井高压静电除雾降尘系统及设计方法，整流器(2)与矿区外部电源(1)通过电缆连接后设置在回风井(11)外侧的工业场地内；电晕线(4)自上而下竖向垂直布置在回风井(11)的井筒圆心位置，粉尘水雾捕集极板(6)沿回风井(11)壁面上一周均匀布置，绝缘陶瓷砖(7)安装在回风井(11)壁面和粉尘水雾捕集极板(6)中间；环形供水管(9)固定并环绕在粉尘水雾捕集极板(6)上，其上间隔设置一组喷头(8)。本发明专利技术集回风井除雾和降尘功能为一体，结构简单，既能有效捕集回风井外排污风的粉尘和白色“烟”状水蒸气，达到污染物零排放，又不增加通风系统阻力，节约通风系统能耗。

High voltage electrostatic demisting and dust reduction system and design method for return air shaft of underground mine

The invention discloses a high-voltage electrostatic demisting and dust reducing system and a design method for an underground mine return air shaft. The rectifier (2) is connected with an external power source (1) of the mining area through a cable and is arranged in an industrial site outside the return air shaft (11); the corona wire (4) is vertically arranged vertically from top to bottom at the center of the shaft of the return air shaft (11), and the dust water mist collecting plate (6) is evenly distributed along the wall of the return air shaft (11) The insulating ceramic brick (7) is installed in the middle of the wall of the return air shaft (11) and the dust water mist collecting plate (6); the circular water supply pipe (9) is fixed and surrounded on the dust water mist collecting plate (6), on which a group of sprayers (8) are arranged at intervals. The invention integrates the functions of demisting and dust reduction of return air shaft, has simple structure, can effectively catch the dust and white \smoke\ water vapor of blowdown air outside the return air shaft, achieve zero emission of pollutants, and does not increase the resistance of ventilation system, thus saving energy consumption of ventilation system.

【技术实现步骤摘要】
地下矿山回风井高压静电除雾降尘系统及设计方法
本专利技术属于工业除尘、除雾
，具体涉及一种地下矿山回风井外排污风降尘、高湿空气冷凝水除湿系统及该系统的设计方法，特别适用于深井高温高湿地下矿山和高粉尘浓度地下矿山。既可以消除高湿空气外排至地表后遇冷产生的白色浓雾，降低回风井外排污风的粉尘浓度，又不增加通风系统阻力。
技术介绍
地下矿山回风井承担着排出井下高温高湿含尘污风的作用，污风通过回风井排出地表后随着温度和压力的急剧释放，空气快速达到饱和状态后“吐水”冷凝形成浓密的白雾，回风井污风速度高，可以在井口上方形成数十米形似“烟囱”的浓雾，视觉影响范围超过几公里，让周边居民产生不安心里。同时，大量粉尘也一同外排至大气中，造成了严重的环境污染。随着公众环保意识的提升，人们对于自身周边污染源的关注不断增强。矿山周边居民向环保部门投诉、去矿山企业维权事件时有发生，回风井外排污风既破坏了环境，又损害了企业的经济效益和社会形象。根据相关文献检索，专利技术专利《地下矿山回风井高温饱和风流除湿装置及方法》(CN201710144136.3)介绍了一种地下矿山回风井高温饱和风流冷凝结露、避免在井口产生“白色烟雾”现象的除湿装置及方法。但经过进一步分析，该方案存在以下缺点：1)在地表设置风道形成除湿区，除湿区安装过滤网，在井口形成了较大通风系统局部阻力，通风能耗增加10％以上；2)过滤网除湿效率低，白色浓雾可以减弱，但难以完全去除；3)回风井风速高(10～15m/s)，湿式降尘效率偏低，外排粉尘浓度仍然较高。
技术实现思路
本专利技术的目的，就是针对现有地下矿山回风井外排污风粉尘浓度高，饱和空气形成井口白色浓雾现象，以及现有技术方案存在着增加通风系统能耗、降尘除湿效率低、除雾效果差等技术问题，而提供一种结构简单、管理方便、降尘除雾效率高且不增加通风系统阻力的地下矿山回风井高压静电除雾降尘系统。本专利技术的另一目的是提供上述地下矿山回风井高压静电除雾降尘系统的设计方法。为实现本专利技术的上述目的，本专利技术地下矿山回风井高压静电除雾降尘系统采用以下技术方案：本专利技术一种地下矿山回风井高压静电除雾降尘系统是由直流高压发生系统、静电控制系统、电离降尘除雾系统和喷淋冲洗系统组合构成：所述的直流高压发生系统包含整流器，整流器与矿区外部电源通过电缆连接后设置在回风井外侧的工业场地内；所述的静电控制系统包括变压器与电源控制开关；所述的电离降尘除雾系统是由作为阴极的电晕线、作为阳极的粉尘水雾捕集极板及绝缘陶瓷砖构成，电晕线自上而下竖向垂直布置在回风井的井筒圆心位置，粉尘水雾捕集极板沿回风井壁面上一周均匀布置，绝缘陶瓷砖安装在回风井壁面和粉尘水雾捕集极板中间，系统供电后在电晕线和粉尘水雾捕集极板(阳极)之间形成强大的电场，使空气分子被电离，瞬间产生大量的电子和正、负离子，带电离子与空气中的粉尘和水蒸气相互混合使其带有电荷，带点的离子在电场力的作用下作定向运动，粉尘和水蒸气最终富集在粉尘水雾捕集极板上。变压器与电源控制开关的一端与整流器相连，另一端与竖向垂直布置在回风井的井筒圆心位置的电晕线连接；所述的喷淋冲洗系统是由固定并环绕在粉尘水雾捕集极板上的环形供水管及间隔设置在环形供水管上的一组喷头构成，环形供水管与矿山供水系统相互连接，由球阀控制，根据粉尘水雾捕集极板上粉尘的富集程度定期开水进行喷淋，冲洗被捕集的粉尘。变压器与电源控制开关调节电晕线与粉尘水雾捕集极板之间的电压，进而调节回风井内的电场强度，电压强度可根据回风井井筒内粉尘浓度和湿空气雾化情况确定。为了确保电晕线垂直固定、不摆动，在电晕线上部的回风井井口处从中心向四周设置井口电晕线固定刚性拉杆，在电晕线下部设置拉直铅锤，并从铅锤上部向回风井四周设置回风井内部电晕线固定刚性拉杆，以确保电晕线垂直布置且不受回风风场影响摆动。所述的井口电晕线固定刚性拉杆、回风井内部电晕线固定刚性拉杆皆为十字交叉设置，十字交叉点与电晕线交接。环形供水管沿圆周方向均匀布置6～18个喷头，喷头方向与粉尘水雾捕集极板相交30～60°向下喷水，喷头喷水为非连续工作状态。所述粉尘水雾捕集极板可采用不锈钢板或碳素钢板卷制成圆筒状；所述的电晕线采用钨或钛材质。本专利技术地下矿山回风井高压静电除雾降尘系统的设计方法，采用以下技术方案：电晕线、粉尘水雾捕集极板下端平齐，沿回风井竖向布置的电离降尘除雾系统必须具有足够的长度，设粉尘水雾捕集极板的长度为L2；粉尘水雾捕集极板上端距离回风井井口需预留足够的长度L1；带有荷电的粉尘和水蒸气颗粒的质量为m，带电量为q，质量为m、带电量为q的粉尘和水蒸气颗粒从内部直径为D的回风井以速度v0上排进入电压为U的电场中，颗粒在进入电场后其运动为竖向匀速直线运动，水平方向以初速度为零匀加速直线运动的类平抛运动，其附着在粉尘水雾捕集极板上其沿竖向运动的距离y按照以下公式计算：为保证带有荷电的粉尘和水蒸气颗粒能够完全附着在捕集板上，则应保证L1具有足够的长度，且L2＞y，取L1＝(1.3～1.7)y，L2＝(1.8～2.3)y；一般情况下取L1＝1.5y，L2＝2y。实验室研究和工业试验验证表明，本专利技术地下矿山回风井高压静电除雾降尘系统及设计方法采用以上技术方案后，具有以下积极效果：(1)高压静电捕尘效率达到95％以上，实现粉尘零排放，除湿效率高，基本消除回风井外排“烟囱”状浓雾；(2)取消了现有技术方案中回风井井口构筑物，克服了现有技术增加通风系统井口局部阻力的缺点，降低通风系统能耗10％以上；(3)设备结构简单，后期运行管理和维护方便，现场不占用工业场地，建设成本低。附图说明图1是本专利技术地下矿山回风井高压静电除雾降尘系统结构布置示意图；图2是图1的俯视图。附图标记为：1—矿区外部电源；2—整流器；3—变压器与电源控制开关；4—电晕线(阴极，采用钨或钛材质)；5—铅锤；6—粉尘水雾捕集极板(阳极)；7—绝缘陶瓷砖；8—喷头；9—环形供水管；10—井口电晕线固定刚性拉杆；10’—回风井内部电晕线固定刚性拉杆；11—回风井。具体实施方式为更好地描述本专利技术，下面结合附图对本专利技术地下矿山回风井高压静电除雾降尘系统及设计方法作进一步详细说明。由图1所示的本专利技术地下矿山回风井高压静电除雾降尘系统结构布置示意图并结合图2看出，本专利技术地下矿山回风井高压静电除雾降尘系统是由直流高压发生系统、静电控制系统、电离降尘除雾系统和喷淋冲洗系统组合构成。所述的直流高压发生系统包含整流器2，整流器2是将交流电转化成直流电的装置，整流器2与矿区外部电源1通过电缆连接后设置在回风井11外侧的工业场地内。所述的静电控制系统包括变压器与电源控制开关3，变压器与电源控制开关)的一端与整流器2相连，另一端与竖向垂直布置在回风井11的井筒圆心位置的电晕线4的上端连接，通过变压器与电源控制开关3调节电晕线4与粉尘水雾捕集极板(阳极)6之间的电压，进而调节本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地下矿山回风井高压静电除雾降尘系统，其特征在于它是由直流高压发生系统、静电控制系统、电离降尘除雾系统和喷淋冲洗系统组合构成：所述的直流高压发生系统包含整流器(2)，整流器(2)与矿区外部电源(1)通过电缆连接后设置在回风井(11)外侧的工业场地内；所述的静电控制系统包括变压器与电源控制开关(3)；所述的电离降尘除雾系统是由作为阴极的电晕线(4)、作为阳极的粉尘水雾捕集极板(6)及绝缘陶瓷砖(7)构成，电晕线(4)自上而下竖向垂直布置在回风井(11)的井筒圆心位置，粉尘水雾捕集极板(6)沿回风井(11)壁面上一周均匀布置，绝缘陶瓷砖(7)安装在回风井(11)壁面和粉尘水雾捕集极板(6)中间；变压器与电源控制开关(3)的一端与整流器(2)相连，另一端与竖向垂直布置在回风井(11)的井筒圆心位置的电晕线(4)连接；所述的喷淋冲洗系统是由固定并环绕在粉尘水雾捕集极板(6)上的环形供水管(9)及间隔设置在环形供水管(9)上的一组喷头(8)构成，环形供水管(9)与矿山供水系统相互连接，由球阀控制；变压器与电源控制开关(3)调节电晕线(4)与粉尘水雾捕集极板(6)之间的电压，进而调节回风井(11)内的电场强度。/n...

【技术特征摘要】
1.一种地下矿山回风井高压静电除雾降尘系统，其特征在于它是由直流高压发生系统、静电控制系统、电离降尘除雾系统和喷淋冲洗系统组合构成：所述的直流高压发生系统包含整流器(2)，整流器(2)与矿区外部电源(1)通过电缆连接后设置在回风井(11)外侧的工业场地内；所述的静电控制系统包括变压器与电源控制开关(3)；所述的电离降尘除雾系统是由作为阴极的电晕线(4)、作为阳极的粉尘水雾捕集极板(6)及绝缘陶瓷砖(7)构成，电晕线(4)自上而下竖向垂直布置在回风井(11)的井筒圆心位置，粉尘水雾捕集极板(6)沿回风井(11)壁面上一周均匀布置，绝缘陶瓷砖(7)安装在回风井(11)壁面和粉尘水雾捕集极板(6)中间；变压器与电源控制开关(3)的一端与整流器(2)相连，另一端与竖向垂直布置在回风井(11)的井筒圆心位置的电晕线(4)连接；所述的喷淋冲洗系统是由固定并环绕在粉尘水雾捕集极板(6)上的环形供水管(9)及间隔设置在环形供水管(9)上的一组喷头(8)构成，环形供水管(9)与矿山供水系统相互连接，由球阀控制；变压器与电源控制开关(3)调节电晕线(4)与粉尘水雾捕集极板(6)之间的电压，进而调节回风井(11)内的电场强度。


2.如权利要求1所述的地下矿山回风井高压静电除雾降尘系统，其特征在于：在电晕线(4)上部的回风井(11)井口处从中心向四周设置井口电晕线固定刚性拉杆(10)，在电晕线(4)下部设置拉直铅锤(5)，并从铅锤(5)上部向回风井(11)四周设置回风井内部电晕线固定刚性拉杆(10’)，以确保电晕线(4)垂直布置且不受回风风场影响摆动。

【专利技术属性】
技术研发人员：贾敏涛，华绍广，任甲泽，居伟伟，王爽，贾安民，吴冷峻，周伟，鲁智勇，
申请(专利权)人：中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34