CN108939754A - 敞口空间粉尘溢散的高速水雾幕流抑制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种敞口空间粉尘溢散的高速水雾幕流抑制系统，通过泵产生高压水流，通过管道输送到喷嘴，每个喷嘴设置独立控制的自动控制阀，喷嘴能产生高速、致密、一定粒径的水雾流，多个喷嘴以一定尺寸均匀布置在敞口面上，使水雾幕流无缝相连，形成均匀、致密的高速水雾幕流帘。水雾幕流可对穿越敞口的粉尘颗粒产生诱导、卷吸、碰撞、捕集、凝聚作用，被水雾滴捕集的粉尘在水流的夹带和重力作用下最终沉降到地面或物料表面，使粉尘颗粒真正从空气中分离，从而有效控制粉尘扩散，防止污染环境空气。

Description

敞口空间粉尘溢散的高速水雾幕流抑制系统

技术领域

本发明涉及采用高速、致密水雾幕流来控制产尘空间粉尘的溢散口(如料仓、料坑、隧道、洞、井、槽、门等)，防止粉尘扩散对空气的污染。

该系统包括泵、溢流阀、安全阀、管道、自动控制阀、软管、喷嘴、控制箱、手动控制阀、管道分配器、压力表等，采用多个喷嘴布置在敞开空间口周边，形成高速、连续、致密水雾幕流，对粉尘颗粒进行抑制、拦截、卷吸、捕集，最终通过水流夹带、重力作用沉降到物料表面或地面，真正达到控制粉尘防止粉尘颗粒溢散的效果。

本发明设备简单、运行维护成本低、可以抵抗气流扰动和风的影响、适应各种粉尘浓度变化情况。

背景技术

粉尘通常指0.1～100μm直径的颗粒，它们在空气中难以重力沉淀，这个粒径指的是空气动力学直径，其中粒径大于40μm的容易沉降下来，颗粒粒径为10～40μm的较易沉降，粒径为0.25～10μm的较难沉降，粒径小于0.25μm的能长时间悬浮在空中，正是由于微小粉尘颗粒在大气中的悬浮、积累形成了大面积的雾霾天气。

直径小于10μm的粉尘称为可吸入颗粒物(PM₁₀)，直径小于2.5μm的粉尘称为微细颗粒物(PM_2.5)。人通过呼吸含粉尘的空气使粉尘颗粒进入人体内，粉尘粒径越小可以进入人体呼吸道的部位越深，粒径大于10μm的颗粒物通常沉积在人体的上呼吸道，粒径小于5μm的颗粒50％可以进入呼吸道的深部并沉积在肺泡内导致尘肺病，小于2μm的颗粒可以100％进入呼吸道的深部细支气管和肺泡，可以对神经系统、肺、心脏、血管等器官造成损害。

粉尘通常由于切削、爆破、挖掘、装卸、输送、粉碎等过程产生；在对散状物料(如煤、矿等)的装卸、堆取、输送过程中由于气流的扰动而产尘；爆破、挖掘、破碎等外力作用会产生粉尘；焊接、火焰切割、燃烧烟气等也会产生粉尘颗粒。

在许多情况下粉尘颗粒都是通过容器敞口溢散到大气中，如料仓口、料坑口、洞口、隧道口、井口、槽口、门等，要对已扩散到大气中的粉尘颗粒进行处理其难度和代价都是很高的，因此对粉尘溢散源口进行控制是一个有效、简便和真实可行的技术。

采用洒水来控制粉尘的溢散是比较常用的方法，在实际使用过程中很多洒水并没有真正取到控制粉尘扩散的作用，主要原因是：洒水后粉尘没有真正沉降到物料表面或地面；洒水粒径过大时粉尘颗粒不能被水滴有效捕集；洒水粒径过小时水滴在空气中快速蒸发导致捕集的粉尘粒又被重新释放出去。

现有洒水除尘技术主要有两种工艺，一种采用的是大粒径洒水，这种方法洒水流量大，水流不密闭，水滴粒径过大＞1000μm，粉尘颗粒易穿透水流层，不能有效捕集微小粉尘颗粒，无法真正抑制粉尘的扩散。另一种为干雾洒水系统，采用微小水雾粒≤10μm，由于雾状小水粒在空气中会快速蒸发，将捕集的粉尘又释放回空气中，并且粒径过小不能重力沉降，不能保证粉尘颗粒降落回到地表面或物料表面，对真实粉尘的扩散控制没有效果。所有这两种工艺都无法保证在有风或气流扰动影响的情况下正常运行，且不能根据粉尘浓度变化进行洒水量调整。

发明内容

本发明的高速水雾流抑制系统，采用高压水流，通过喷嘴将水流雾化成粒径为10～1000μm范围的水滴，高速喷射形成致密水雾幕流，均匀覆盖在粉尘溢散敞口的空间面上，高速水雾幕流可对粉尘颗粒产生诱导、卷吸、碰撞、捕集、凝聚作用，将悬浮在空中的粉尘颗粒捕集到水雾滴中，这些被捕集的颗粒由于高速水流夹带和重力作用沉降到地面或物料表面，使粉尘颗粒从空气中分离。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：采用高压单相液压喷雾技术，包括泵、溢流阀、安全阀、自动控制阀、单相喷嘴、控制箱、管道、软管、手动控制阀、分配器、压力表等。通过泵产生高压水流，经由管道输送到喷嘴，每个喷嘴设置独立的自动控制阀，喷嘴能产生高速、连续、致密、一定粒径大小的水雾流，喷嘴均匀布置在敞口空间面上，保证水雾幕流层无缝相连，形成均匀、致密的高速水雾流幕帘。

上述的水雾幕流抑制系统，所述泵提供水流动力，所述泵出口压力＞1.0MPa,产生高压水流，使所述喷嘴喷射出高速、致密、一定粒径分布的水雾流。所述泵出口通过管道与自动控制阀、喷嘴相连，为所述喷嘴提供高压连续水流。

上述的水雾幕流抑制系统，所述泵的出口压力和流量可以通过所述控制箱自动控制和调节。

上述的水雾幕流抑制系统，所述泵出口管道上设置溢流阀、安全阀、压力表，当水流停止喷射时，所述溢流阀自动开启，水流通过旁通回流出去，可以减少能耗。当管道系统压力过高时所述安全阀自动开启卸压水流，保证管网、设备的安全。

上述的水雾幕流抑制系统，每一支路管都设置手动控制阀、自动控制阀、压力表，通过软管与所述喷嘴相连接，所述自动控制阀可以根据要求对每个喷嘴进行独立控制。

所述喷嘴喷射角度为20～90°范围，为单相液压(水)喷嘴，包括实心锥形、空心锥形、扇形喷嘴。

所述喷嘴安装角度θ，范围为0～90°，通过所述喷嘴可产生高速、致密、一定粒径、一定宽度的水雾流，水雾幕角度可调，形成向下的水雾幕流，利于被捕集的粉尘粒沉降。

通过布置间距w均匀布置所述喷嘴，w范围为0.1～1.5m，产生连续、无缝、密闭的高速水雾幕帘，形成对敞口空间的动态封闭。

上述的水雾幕流抑制系统，可形成一层致密的高速水雾幕，能抑制粉尘随着气流的扩散，将粉尘封闭在水幕以内空间。水雾产生的高速运动的微小水滴可与粉尘颗粒发生卷吸、碰撞、凝聚并将其捕集，形成较大的水、粉尘混合颗粒，混合颗粒在重力和水流夹带力的作用下，最终沉降到地面或物料表面，使粉尘从空气中脱离，不溢散到大气中去。

本发明的有益效果是，高速、致密、微小水粒的水雾幕流能真正拦截、卷吸、捕集、沉降粉尘颗粒，使其沉降到地面或物料表面，从空气中分离。这种高速水雾幕流能抵抗气流、风的扰动影响，保证有效的运行。并且可方便的实现自动控制，适应粉尘浓度变化影响。

本发明可真实有效的将捕集的粉尘颗粒通过水流夹带和重力作用沉降到地面或物料表面。

附图说明

下面结合附图对本发明进行进一步说明。

图1为高速水雾幕流抑制系统流程图；

图2为水平双向对射喷嘴布置图；

图3为水平单向喷射喷嘴布置图；

图4为水平口垂直喷射喷嘴布置图；

图5为垂直方形口喷射喷嘴布置图；

图6为垂直圆形口喷射喷嘴布置图。

图中1.泵，2.溢流阀，3.安全阀，4.管道，5.自动控制阀，6.软管，7.喷嘴，8.水雾幕流，9.敞口容器。

具体实施方式

敞口空间粉尘溢散的高速水雾幕流抑制系统包括泵1、溢流阀2、安全阀3、管道4、自动控制阀5、连接软管6、喷嘴7、控制箱、手动控制阀、管道分配器、压力表等，喷嘴数量根据敞口大小布置确定。

如图1系统图所示，水流通过泵1加压流至各喷嘴7，泵出口安装溢流阀2，当喷嘴7停止喷射时溢流阀2自动开启，水回流到进水口；泵出口安装安全阀3，当管网压力过高时安全阀3自动开启卸压水流；由喷嘴射出的水雾流在容器敞口9形成高速水雾幕流8，水流量和压力可以通过控制箱对泵的转速进行自动控制和调整。

【实施例1】

对于水平敞口较大的空间(如料仓口、舱口、料坑口、井口等)，喷嘴7可双向对称布置如图2示。根据敞口9宽度不同，喷嘴布置间距w为0.1～1.5m范围，喷射形成连续、无缝的水雾幕流，完全封闭敞口面。喷嘴7安装位置角度θ范围为0～90°，可形成向下喷射的水雾，有利于水流夹带粉尘粒向地面运动。向上溢散的粉尘粒在高速水雾流的作用下被拦截、捕集，最终沉降到地面或物料表面。

【实施例2】

对于尺寸较小的水平敞口的空间(如料仓口、舱口、料坑口、井口等)，喷嘴7也可单向布置如图3示，根据敞口9宽度不同，喷嘴布置间距w为0.1～1.5m范围，喷嘴7安装位置角度θ范围0～90°，水雾幕流可以在容器敞口形成向下封闭雾流层，达到所述的控制粉尘颗粒扩散效果。

【实施例3】

对于水平敞口的空间(如料仓口、舱口、料坑口、井口等)，喷嘴7也可垂直向下布置如图4示，根据敞口9宽度不同，喷嘴布置间距w为0.1～1.5m范围，水雾幕流可以在容器敞口形成封闭向下运动的高速雾流，粉尘颗粒在高速水雾流的作用下被拦截、捕集，在水雾流夹带和重力作用下最终沉降到地面或物料表面。

【实施例4】

对于垂直敞口的方口空间(如隧道口、洞口、槽口、门口等)，喷嘴7可以向下喷射布置如图5示，根据敞口9宽度不同，喷嘴布置间距w为0.1～1.5m范围，喷嘴7安装位置角度θ范围0～90°，可形成向下喷射的水雾流，横向运动的粉尘粒在高速水雾流的作用下被拦截、捕集，在向下运动水雾流的夹带和重力作用下沉降到地面。

【实施例5】

对于垂直敞口的圆形空间(如隧道口、洞口、槽口、门口)，喷嘴7也可以向下喷射布置如图6示，喷嘴7可以选择不同的射程，根据敞口9宽度不同，喷嘴布置间距w为0.1～1.5m范围，喷嘴7安装位置角度θ范围0～90°，可形成向下喷射的水雾流，横向运动的粉尘粒在高速水雾流的作用下被拦截、捕集，在向下喷射水雾流的夹带和重力作用下沉降到地面。

Claims (8)

1.一种敞口空间粉尘溢散的高速水雾幕流抑制系统，包括；泵、溢流阀、安全阀、管道、自动控制阀、软管、喷嘴、控制箱、手动控制阀、管道分配器、压力表等，其特征在于：泵运行产生高压水流，通过管道输送到喷嘴，每个喷嘴设置独立的自动控制阀(电动或气动)，喷嘴能产生高速、致密、粒径分布为10～1000μm的水雾流，喷嘴均匀布置，保证水雾无缝相连，形成均匀、致密的高速水雾流幕帘。

2.根据权利要求1所述的水雾幕流抑制系统，其特征在于：所述泵压力＞1.0MPa，泵出口通过管道与自动控制阀、喷嘴相连，为喷嘴提供高压连续水流。泵出口管道上设置溢流阀、安全阀、压力表。

3.根据权利要求1或2所述的水雾幕流抑制系统，其特征在于：所述泵的压力、流量可以自动控制和调节。

4.根据权利要求1所述的水雾幕流抑制系统，其特征在于：每一支路管设置自动控制阀，通过软管与喷嘴相连接。

5.根据权利要求1所述的水雾幕流抑制系统，其特征在于：所述喷嘴为单相液压(水)喷嘴，喷射角度为20～90°范围，通过所述喷嘴可产生高速、致密、所述粒径、所述宽度的水雾流。

6.根据权利要求1或5所述的水雾幕流抑制系统，其特征在于：所述喷嘴安装角度可调，范围为0～90°，形成喷射水雾幕流角度可调。

7.根据权利要求1或6所述的水雾幕流抑制系统，其特征在于：通过均匀布置所述喷嘴，间距为0.1～1.5m，产生连续、无缝、密闭的水雾幕帘，形成对敞口空间的动态封闭。

8.根据权利要求1或7所述的水雾幕流抑制系统，其特征在于：所述喷嘴布置为单向喷射、双向对喷、垂直喷射形式。