附壁风筒控尘技术沿巷道螺旋式出风

沿巷道螺旋式出风的附壁风筒虽然能造成较好的收尘效果，但体积较大，移动不方便，一般适用于巷道断面大于12m²的综掘面通风。当机掘巷道断面积小于12m²时，可采用体积小、质量轻、移动方便的沿风筒径向出风的附壁风筒。它是由直径为600mm的橡胶风筒制成，每节长2m。这种风筒出口缩小，只能让压入风量的20%-30%沿轴向直接送进工作面，而80%-70%的压入风量则通过风筒壁上的径向小孔送向巷道并前移至工作面。这种风流同样能阻止工作面产生的煤尘向外扩散，而顺利地被吸入除尘器，得到净化处理。这种结构的附壁风筒分别在晋城王台铺煤矿及兖州鲍店煤矿的机掘工作面使用中均获得较好的收尘效果 。

附壁风筒的结构，根据使用地点生产技术条件的差异（巷道断面大小，供风量大小，除尘器配套方式等），设计为以下两种：

1.沿巷道螺旋式出风的附壁风筒。狭缝段长2000mm、直径600mm的铁风筒，在风筒断面上，有三分之一的圆周做成半径增大的螺旋线状，形成狭缝状风流喷出口，其有效面积等于压入式风筒的断面积。附壁风筒轴向出风端设计一个蝶阀，并通过连杆与狭缝出口的出风阀门连动，可以利用手动或气动实现轴向经导风筒供风和径向螺旋出风的风流转换。

2.沿风筒径向出风的附壁风筒，长2000mm、直径600mm的胶皮风筒。这种风筒只能使压人风量的左右沿轴向喷出，而80%的风量则通过风筒壁上开的小孔径向出风。

综掘工作面采用长压短抽混合式通风除尘系统时，通过导风筒直接向工作面压入的新鲜风流，常会把掘进机割煤时所产生的煤尘吹扬起来，向四处弥漫，不利于除尘器收（吸）尘，影响了除尘效果。为了防止工作面含尘气流向外扩散、停滞以及瓦斯在巷道顶板的积聚，常在压入式风筒的末端安装附壁风筒（亦称康达风筒）改善风流分布状况。一般常用沿巷道螺旋式出风的附壁风筒。

附壁风筒直径为600m，每节长2000mm，由薄钢板制成，在风筒全长度上（除接头外），有三分之一的圆周做成半径逐渐增大的螺旋线状，并在其里面的钢板上钻有很多直径为5mm的小孔。该风筒的切线出风口为一窄条喷口，其总面积等于压入式导风筒的断面积。

在附壁风筒末端安设有出风阀门，当掘进机工作时，手动或通过气动缸控制将阀门关闭，风流即从窄条喷口以15-30m/s的速度喷出，将压入的轴向风流改变为沿巷道壁旋转并前移的风流。

这种风流能在掘进机司机的前方形成阻挡工作面附近的浮游煤尘向外扩散的气流屏幕，封住掘进机割煤时产生的煤尘不向外飞扬而经吸尘罩被吸入除尘器中。不使用附壁风筒时，压入式风流直吹工作面迎头，工作面附近的浮游煤尘向后方巷道弥漫，在距工作面迎头5-7m处，煤尘浓度平均为294.5mg/m³；使用附壁风筒后，向后方巷道弥漫的煤尘大大减少，煤尘浓度平均为11.6 mg/m³，收尘效率达到96.1% 。

为了缩短附壁风筒长度并改善原来附壁风筒螺旋风流速度场在初始段不够理想的状况，又研制成功带有螺旋器的新型软质附壁风筒。它是由橡胶布与金属骨架制成，在1/3圆周上作成半径逐渐增大的螺旋线状，形成一条窄条状出风口，附壁风筒末端留有缩小的轴向出风口。螺旋器紧连着附壁风筒，当轴向风流经过螺旋器时，便转化为旋转风流，因此，风流一进入附壁风筒便立即成为螺旋风流向外排出 。

研究已经证明，进气道喷射汽油机形成的附壁液态燃油是造成冷起动时，HC排放高的一个重要原因。对于附壁油膜的研究，一方面在一些理想化的条件下，可以得到定量的结论（油膜厚度，面积，燃油量等等），但是试验的条件距离实际发动机中的情况太远；另一方面，在实际发动机进气歧管或者是气缸中所作的对于液态燃油的研究又只能得到定性的结论。

(1) 喷嘴高度增加后，附壁燃油量减少；

(2) 喷射角度减小后，有利于液态燃油蒸发；

(3) 喷油脉宽增加后，油膜厚度和面积都增大。

(4) 利用无量纲时间研究了油膜面积的发展变化。

实际的发动机进气道中存在着强烈的流动，在一个可变流速的直流式风洞中研究了不同气流速度场中的附壁油膜。试验结果表明：

(1) 油膜厚度随着空气速度增加而不断减小；

(2) 在空气流速小于 14.43m/s 时，油膜面积随着速度的增大而减小；

(3) 而当速度达到 14.43m/s 后，空气施加给油膜的剪切应力克服了油膜的表面张力，沿着速度方向的油膜直径开始增大，油膜面积也开始增大。此时，喷雾会发生明显偏折，油膜面积厚度以及位置都发生急剧变化。

喷雾撞壁后，在壁面形成了油膜，从而出现了液滴二次雾化现象，引起蒸发速率下降，部分燃油甚至脱离了主要燃烧阶段，液滴被氧化，以未燃碳氢化合物的形式排出，尤其是在发动机冷启动和低速、低负荷运行工况时。在缸内直喷汽油机的研究中，人们发现缸套和活塞顶上的燃料油膜是产生较高 HC和 PM排放的重要原因。

如电除尘器和袋式除尘器的除尘过程,首先是尘粒在捕集力作用下沉降并附着到收尘极板或滤料表面上,然后靠振打力作用清除掉,因而它们的除尘效率在很大程度上取决于粉尘的沉降和附着能力以及锁喉的清除(即清灰)能力,这些皆决定于粉尘的粘附性。在含尘气流管道和净化设备中，又要防止尘粒在壁面上的黏附,以免造成管道和设备的堵塞。粉尘之间的各种黏附力，归根结底皆与电性能有关,从微观上看,可将黏附力分为三种(不包括化学黏合力):分子力(范德华力)、毛细力和静电力(库仑力)。2100433B