旋流过滤器的研制与应用

　　目前, 喷雾洒水是煤矿井下现阶段防尘的主要手段, 喷雾洒水水源一般为矿井地下水经地面沉淀后的复用水。由于处理方式的局限性和用水量大, 水没有足够的时间沉淀, 水中杂质(悬浮物) 含量很大, 加之供水管路在拆装过程中一些碎煤的进入, 极易造成喷嘴堵塞, 因此, 煤矿井下喷雾用水过滤器的优劣是影响喷雾降尘效果的主要因素。
　　煤矿井下喷雾通常使用RG20L 型直通过滤器, 其主要缺陷是: (1) 储存滤物的空间小; (2) 较大颗粒物受水流作用易附着在滤网上, 影响过滤器的过水能力, 增大了压力损失, 影响雾化效果; (3) 大量杂物一直在滤网附近受水流冲击, 部分悬浮物易挤过滤网, 使喷咀发生堵塞的可能性增加; (4)靠滤网过滤, 滤网网孔大, 过滤效果差; 滤网网孔小易堵塞, 影响过水能力, 增加维护工作量; (5) 因采用反冲法清除滤网上的悬浮物, 需停止正常供水, 影响生产, 操作麻烦。
　　针对上述煤矿井下防尘用水过滤设备存在的问题, 我们研制了专利产品FXG- I 型旋流过滤器, 并进行了现场试验和推广应用。现将旋流过滤器结构、原理及现场应用效果介绍如下。

　　1、旋流过滤器的结构和工作原理
　　旋流过滤器结构如附图所示。

　　其主要特征是: 在圆筒式壳体内设置2～4 道挡尘板, 挡尘板是圆环锥形的, 其圆环壁与轴线的夹角为30°～60°, 圆环锥型挡尘板的大口朝上, 其周边与壳体内壁连接。进水口处可用法兰盘连接, 也可采用快插式接头, 在排污口处装有手动球阀或自控式电磁阀以便实现定时或自动排污。
　　旋流过滤器其主要工作原理是: 当防尘喷雾用水经管路沿切线方向进入过滤器圆筒型壳体后, 形成旋流, 煤渣、悬浮物等杂质在离心力、自重力和挡尘板作用下沿筒壁沉淀于下部, 圆筒壳上部网架过滤处杂质较少, 不易堵塞滤网, 从而实现以旋流沉淀杂物为主、网式过滤为辅的快速排污作用。

　　2、现场应用与效果分析
　　FXG- I 型旋流过滤器于1994 年7 月20 日开始在王庄煤矿1303 综采工作面进行工业性试验, 目前已在潞安矿务局漳村矿、五阳矿井下推广应用。
　　FXG - I 型旋流过滤器的主要技术参数:
　　工作压力/ MPa 　　1～3.5
　　流量/ L/min　　 100～527
　　旋流圆筒直径/ mm 　　325
　　旋流圆筒高/ mm　　 700
　　进水口与出水口高差/ mm　　500
　　进、出水口直径/ mm 　　50
　　重量/ kg　　 35

　　FXG- I 型过滤器安装在王庄矿1303工作面运输巷的电器列车上, 主要担负转载点、破碎机、机头转载点和采煤机、支架喷雾用水系统的过滤。该系统设计喷雾用水量为110 L/ min , 供22 个喷咀喷雾之用, 每个喷咀流量为5 L/ min。在工业性试验期间对旋流过滤器进行了压力、阻力、流量测定以及对过滤前后水样进行了化验分析。经现场测定, 过滤器在工作状态下, 进、出水口侧的压力分别为1.6 MPa 和1.58 MPa , 其压力损失≤0.02 MPa。在关闭出水侧阀门的状态下, 其静压为1.85 MPa , 在喷咀都喷雾的情况下实测过滤器的流量为115 L/ min。通过旋流过滤器工业性试验和水样化验分析,可知: 在旋流过滤器排污间隔时间为2 天、4 天、7 天时, 其过滤效果分别为44.14 %、25.83 %、14.8 %。这就说明旋流过滤器的排污间隔时间是影响过滤效果的直接因素。在及时排污的情况下, 旋流过滤器可以取得理想的过滤效果。通过现场观测和水样分析得知, 旋流过滤器最佳排污间隔时间为一天。

　　3、结束语
　　旋流过滤器的主要优点如下:
　　(1) 旋流过滤器对细小颗粒的悬浮物具有较好的过滤效果。
　　从悬浮物粒径分析的情况来看, 进水侧悬浮物颗粒直径在4.6μm 以下的占重量的99.8 % , 悬浮物颗粒直径大于4.6μm 的很少, 即使从排污口排出的沉淀物中, 颗粒直径大于9.9μm 的也只占重量的13.6 % (取样化验出的大直径颗粒物比进水管中的要多, 这是因为较长时间积攒下来的和在高浓度状态下沉淀凝结的结果) , 且最大颗粒直径一般不超过50 μm。而80～100 目的滤网, 网孔直径为168μm , 160～200 目的滤网网孔直径为81μm , 因此, 过滤此种喷雾用水单纯靠滤网过滤基本起不到过滤作用。
　　(2) 旋流过滤器与直通式过滤器相比性能优越。
　　潞安矿务局王庄矿原采用的直通式过滤器, 进水口与出水口侧悬浮物浓度分别为141.8 mg/ L 和118.3 mg/ L , 过滤效果为16.57 % , 而旋流过滤器的过滤效果为44.14 %。从过滤效果看, 旋流过滤器的过滤效果比直通式过滤器的过滤效果明显提高。
　　(3) 旋流过滤器是目前煤矿井下喷雾灭尘供水系统的理想过滤器。旋流过滤器具有结构合理、体积小重量轻、过滤能力大、压力损失小、排污方便的优点。