題-1_100_100.jpg)
基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 智能型礦用氣動(dòng)水射流除塵設(shè)備
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品
- 小類(lèi)：
- 機(jī)械與控制
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作B類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 目前我國(guó)煤礦井下除塵存在效率低、盲點(diǎn)多、投入成本高等問(wèn)題，本設(shè)備的推廣應(yīng)用可以有效解決上述難題。設(shè)備集自動(dòng)控制、安全、高效于一體，能有效降低井下煤塵粉塵濃度，改善作業(yè)環(huán)境，降低塵肺病的發(fā)病率和粉塵爆炸概率。 本設(shè)備已委托XX省科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所查新，結(jié)果顯示：目前，生產(chǎn)具有上述特點(diǎn)的除塵設(shè)備產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)所查文獻(xiàn)，未見(jiàn)提及。且已獲得國(guó)家專(zhuān)利（ZL201020529358.0）。
- 詳細(xì)介紹：
- 1.作品設(shè)計(jì)目的和基本思路 “十二五”規(guī)劃中煤炭依然占我國(guó)能源的主導(dǎo)地位，并且在規(guī)劃中強(qiáng)調(diào)“更加注重以人為本，更加注重保障和改善民生”，由此可見(jiàn)關(guān)注人民健康應(yīng)放在首位。 礦井的煤塵、粉塵時(shí)刻威脅著職工的身體健康及生命安全，一般小于10μm的粉塵顆粒則可深入到氣管深部，而小于5μm的粉塵顆粒則90%可沉積在氣管和肺泡上，引起肺泡的充血反映而導(dǎo)致塵肺病。塵肺病是一種由粉塵引發(fā)的職業(yè)病，在中國(guó)所有職業(yè)病的發(fā)病率中排名第一，煤炭行業(yè)塵肺病占全國(guó)塵肺病的49%。塵肺病患者輕者會(huì)引發(fā)呼吸道疾病、肺結(jié)核等多種并發(fā)癥，重者喪失勞動(dòng)能力甚至死亡。 目前我國(guó)煤礦井下主要采取的除塵措施是噴霧灑水除塵，又分低壓噴霧和高壓噴霧兩種。低壓噴霧除塵，水壓力小，浪費(fèi)水資源，無(wú)法有效降低較小的煤塵、粉塵顆粒，對(duì)呼吸性粉塵的除塵效率不足70%；高壓噴霧除塵，需要在產(chǎn)塵點(diǎn)使用電氣設(shè)備作為動(dòng)力源，這種方法投入成本大，容易引發(fā)電氣安全事故，對(duì)供電線路、設(shè)備有嚴(yán)格的要求，且不能形成完整的除塵體系，除塵盲點(diǎn)較多。 我們?cè)O(shè)計(jì)的礦用氣動(dòng)水射流除塵設(shè)備采用氣動(dòng)馬達(dá)作為動(dòng)力源，解決用電安全問(wèn)題，具有較高的除塵效率（尤其對(duì)呼吸性粉塵的捕捉）等特點(diǎn)，可以有效降低煤礦井下的煤塵粉塵濃度，改善井下作業(yè)環(huán)境，降低礦井職工職業(yè)病的發(fā)生率，減小井下煤塵堆積發(fā)生爆炸事故的概率。 2.設(shè)備工作原理 智能型礦用氣動(dòng)水射流除塵設(shè)備，通過(guò)粉塵濃度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工作場(chǎng)所的粉塵濃度，并將信號(hào)傳送給控制器，當(dāng)粉塵濃度達(dá)到預(yù)警值時(shí)，控制器控制電磁閥工作，接通井下分布的壓縮空氣管網(wǎng)中風(fēng)能源，利用風(fēng)能驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)馬達(dá)，帶動(dòng)柱塞泵工作，低壓水管網(wǎng)提供低壓水通過(guò)柱塞泵轉(zhuǎn)變成高壓水，并通過(guò)螺旋渦流噴嘴噴出，形成螺旋霧化射流，實(shí)現(xiàn)高壓旋流霧化除塵。 3.創(chuàng)新點(diǎn) ①利用煤礦井下壓縮空氣管網(wǎng)提供風(fēng)壓動(dòng)力源以及氣動(dòng)馬達(dá)的安全特性，避免使用電氣帶來(lái)電氣設(shè)備防爆問(wèn)題； ②采用螺旋渦流噴嘴形成旋轉(zhuǎn)射流，增大除塵面積，提高除塵效率； ③智能化控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)檢測(cè)粉塵濃度，通過(guò)控制電磁閥從而控制馬達(dá)的運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)除塵，節(jié)省人力，避免水資源浪費(fèi)。 4.適用范圍和推廣前景 智能型礦用氣動(dòng)水射流除塵設(shè)備應(yīng)用范圍包括： ①應(yīng)用井下各個(gè)場(chǎng)所，特別是井下巷道出入口，井下大巷，運(yùn)輸轉(zhuǎn)載點(diǎn)，各峒室出入口以及煤塵容易堆積的各地點(diǎn)和作業(yè)面場(chǎng)所； ②也可以應(yīng)用于存在井下作業(yè)的其他類(lèi)型礦井，如鐵礦、銅礦等； ③在其他不宜使用電氣設(shè)備，而粉塵容易堆積的場(chǎng)所也可使用，例如：開(kāi)挖隧道、水泥生產(chǎn)、石棉生產(chǎn)、面粉生產(chǎn)等場(chǎng)所。 本設(shè)備可以有效的降低井下煤塵、粉塵濃度，改善工作環(huán)境，有效降低礦井塵肺病的發(fā)病率，間接提高職工工作效率；同時(shí)也可降低礦井粉塵爆炸概率。具有廣泛的社會(huì)效益。已經(jīng)過(guò)試驗(yàn)、實(shí)踐檢驗(yàn)，是理想的礦井除塵新設(shè)備，產(chǎn)品可以在國(guó)內(nèi)礦井井下普遍推廣使用。另外對(duì)于煤塵較大的場(chǎng)合，可以通過(guò)增加流量來(lái)滿足需要，僅僅需要在設(shè)備參數(shù)上做出調(diào)整。 目前，煤礦產(chǎn)品向智能化，高效化邁進(jìn)，智能型礦用氣動(dòng)水射流除塵設(shè)備是目前礦井降塵、防塵的有效替代產(chǎn)品。設(shè)備科學(xué)性、技術(shù)性都處于領(lǐng)先水平。便于推廣應(yīng)用，一經(jīng)應(yīng)用可以迅速占領(lǐng)市場(chǎng)。經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益可觀。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 1.作品設(shè)計(jì)、發(fā)明目的和基本思路： 塵肺病是一種由粉塵引發(fā)的職業(yè)病，在我國(guó)所有職業(yè)病的發(fā)病率中排名第一，煤炭行業(yè)塵肺病占全國(guó)塵肺病的49%。塵肺病患者輕者會(huì)引發(fā)呼吸道疾病、肺結(jié)核等多種并發(fā)癥，重者喪失勞動(dòng)能力甚至死亡。 目前我國(guó)煤礦井下除塵方式主要分為低壓噴霧和高壓噴霧。低壓噴霧除塵，水壓力小，浪費(fèi)水資源，無(wú)法有效降低較小的煤塵、粉塵濃度；高壓噴霧除塵，需要在產(chǎn)塵點(diǎn)使用電氣設(shè)備作為動(dòng)力源，投入成本大，容易引發(fā)安全事故，對(duì)供電線路、設(shè)備有嚴(yán)格的要求，且不能形成完整的除塵體系，除塵盲點(diǎn)較多。 我們?cè)O(shè)計(jì)的礦用氣動(dòng)水射流除塵設(shè)備采用氣動(dòng)馬達(dá)作為動(dòng)力源，有效解決了用電安全問(wèn)題，具有較高的除塵效率（尤其對(duì)呼吸性粉塵的捕捉）等特點(diǎn)，可以有效降低煤礦井下的煤塵粉塵濃度，改善井下作業(yè)環(huán)境，降低礦井職工職業(yè)病的發(fā)生率，減小井下煤塵堆積發(fā)生爆炸事故的概率。 2.創(chuàng)新點(diǎn)： ①利用煤礦井下壓縮空氣管網(wǎng)提供風(fēng)壓動(dòng)力源以及氣動(dòng)馬達(dá)的安全特性，避免使用電氣帶來(lái)電氣設(shè)備防爆問(wèn)題； ②采用螺旋渦流噴嘴形成旋轉(zhuǎn)射流，增大除塵面積，提高除塵效率； ③智能化控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)檢測(cè)，通過(guò)控制電磁閥從而控制馬達(dá)的運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)除塵，避免人力、水電資源浪費(fèi)。 3.技術(shù)關(guān)鍵： ①采用高壓水射流霧化技術(shù)，優(yōu)化水射流壓力、流量、噴嘴直徑等參數(shù)，達(dá)到最優(yōu)除塵效果； ②傳感器檢測(cè)技術(shù)及單片機(jī)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)可編程控制，保障設(shè)備靈活運(yùn)轉(zhuǎn)。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 智能型礦用氣動(dòng)水射流除塵設(shè)備是我們具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的一項(xiàng)礦井實(shí)用新型專(zhuān)利產(chǎn)品，設(shè)備集智能、安全、高效于一體；設(shè)備作用主要是降低煤礦井下的煤塵粉塵濃度，改善井下作業(yè)環(huán)境，降低礦井職工職業(yè)病的發(fā)生率，減小井下煤塵堆積發(fā)生爆炸事故的概率。 設(shè)備突出特點(diǎn)包括： ①創(chuàng)意新：采用風(fēng)動(dòng)馬達(dá)為柱塞泵提供動(dòng)力，安全可靠； ②實(shí)用性強(qiáng)：廣泛應(yīng)用于煤礦井下各個(gè)場(chǎng)所除塵，除塵效率高； ③技術(shù)先進(jìn)：采用智能化檢測(cè)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)噴霧除塵； ④性?xún)r(jià)比高：投入成本低，有效改善工作環(huán)境，降低煤塵爆炸的概率。 設(shè)備使用維護(hù)簡(jiǎn)單，成本低，可移動(dòng)作業(yè)，能滿足不同地點(diǎn)、不同環(huán)境下的除塵需要。根據(jù)粉塵濃度大小，調(diào)整水射流壓力、流量等參數(shù)來(lái)滿足要求，達(dá)到理想的除塵效果。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2011年3月，在中華人民共和國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局獲得實(shí)用新型專(zhuān)利證書(shū)； 2011年3月，在XX礦業(yè)集團(tuán)XX煤礦進(jìn)行了井下試用，除塵效果良好； 2011年4月，在XX礦業(yè)集團(tuán)XX煤礦進(jìn)行了井下試用，可有效降低井下粉塵濃度； 2011年5月，委托XX省科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所做了科技查新，查新報(bào)告顯示，本設(shè)備在國(guó)內(nèi)所查文獻(xiàn)中，未見(jiàn)提及； 2011年5月，在第X屆“挑戰(zhàn)杯”XX省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽獲得特等獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 面議
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品，圖片，
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 1.使用說(shuō)明：①合理布置傳感器和噴頭的位置；②操作前，先檢查傳感器、氣動(dòng)馬達(dá)、柱塞泵、電磁閥及其他管道閥門(mén)是否處于正常工作狀態(tài)；③打開(kāi)低壓管路上的進(jìn)水閥門(mén)，井下風(fēng)管接頭處的閥門(mén)，打開(kāi)傳感器使其處于工作狀態(tài)。 2.作品的技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：①利用煤礦井下壓縮空氣管網(wǎng)提供風(fēng)壓動(dòng)力源，避免使用電氣設(shè)備；②采用螺旋渦流噴嘴形成旋轉(zhuǎn)射流，提高除塵效率；③智能化控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)控檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)除塵。 3.作品的適應(yīng)范圍及推廣前景：可應(yīng)用煤礦、鐵礦等井下各個(gè)場(chǎng)所；在其他不宜使用電氣設(shè)備，而粉塵容易堆積的場(chǎng)所也可使用，如水泥生產(chǎn)場(chǎng)所。設(shè)備有效的降低礦井塵肺病的發(fā)病率和粉塵爆炸概率。成本低、使用方便、高效節(jié)能、安全可靠，適合礦井廣泛推廣應(yīng)用。 4.市場(chǎng)分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)：以淮南礦業(yè)集團(tuán)潘北礦為例，該礦每年除塵投入大約200萬(wàn)元，成本高，但除塵效果卻不理想。若采用本產(chǎn)品，為形成一套有效的除塵體系，平均每年實(shí)際投入約40萬(wàn)元。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 1.高壓噴霧系統(tǒng)在國(guó)外的應(yīng)用 高壓噴霧系統(tǒng)在國(guó)外應(yīng)用較早，前蘇聯(lián)時(shí)期某礦曾對(duì)采煤機(jī)的高壓噴霧裝置進(jìn)行了工業(yè)性試驗(yàn)。KO-CBO型采煤機(jī)噴霧裝置包括吸水管過(guò)濾器，兩臺(tái)水泵和自動(dòng)控制閥。高壓噴霧裝置的主要參數(shù):噴嘴水霧的壓力8～10MPa,水霧粒度30～50μm，在采煤機(jī)工作地點(diǎn)，使用噴霧裝置的粉塵濃度由2100～3400mg/m^3,降至510～1000mg/m^3,除塵效率達(dá)到60%。目前在美國(guó)，德國(guó)等產(chǎn)煤國(guó)家，高壓噴霧的應(yīng)用較為廣泛，對(duì)噴嘴的布置方式及數(shù)量，噴嘴的選型，噴嘴的最佳參數(shù)的研究都比較成熟，而且對(duì)噴霧除塵的效果特別重視，降塵效率可以達(dá)到80%～90%以上。 2.高壓噴霧系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用 我國(guó)煤炭科學(xué)研究總院重慶分院對(duì)于井下工作面應(yīng)用高壓噴霧降塵的研究較早，對(duì)其機(jī)理做了初步的研究，并在寧夏石炭井礦務(wù)局烏蘭礦進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，使用高壓噴霧系統(tǒng)后采煤機(jī)司機(jī)和采煤機(jī)下方向10m處的降塵效率分別達(dá)到了94%和85%。又與山東兗州礦業(yè)集團(tuán)合作開(kāi)發(fā)了采煤機(jī)機(jī)載電動(dòng)泵高壓外噴霧系統(tǒng)，實(shí)際應(yīng)用中除塵效率達(dá)到97%，其研制的機(jī)載液動(dòng)泵噴霧系統(tǒng)也得到了很好的發(fā)展。 3.我國(guó)礦井的除塵現(xiàn)狀 目前我國(guó)煤礦井下主要的防塵措施：采煤機(jī)噴霧、掘進(jìn)機(jī)噴霧、濕式打眼、干式鑿巖捕塵、水力沖孔、掘進(jìn)放炮時(shí)采用水炮泥、噴霧灑水、通風(fēng)除塵、煤層注水、沖洗巖幫、水霧凈化、采取個(gè)人防護(hù)等防塵措施。其中應(yīng)用最廣泛的是噴霧灑水降塵，噴霧灑水又分低壓噴霧除塵和高壓噴霧除塵；低壓噴霧降塵、除塵，水壓力小，浪費(fèi)水資源，無(wú)法有效降低較小顆粒的煤塵、粉塵，空氣質(zhì)量較差，對(duì)呼吸性粉塵的除塵效率不高；高壓噴霧除塵使用高壓泵、電氣設(shè)備除塵，這種方法除塵容易帶來(lái)用電管理以及用電安全問(wèn)題，投入成本大，不能形成完整有效的除塵體系，除塵盲點(diǎn)多。
