喷雾降尘

　　喷雾降尘是一种新型的降尘技术，是利用喷雾产生的微粒由于其及其细小，表面张力基本上为零，喷洒到空气中能迅速吸附空气中的各种大小灰尘颗粒，形成有效控尘。

喷雾降尘原理

　　喷雾原理：

　　喷雾是通过喷嘴，使液体分散成细小的雾滴，进入到空气中。喷雾的整个过程，包括内部液体的动力、喷射表面气体的运动、喷射压力，以及喷嘴的形状等都对液体雾化的效果有重要的影响，这些因素之间彼此联系，相互影响。

　　目前对于雾化的机理主要有两种：

　　一种是射流破碎理论，瑞利Z先提出射流破碎不稳定理论，他认为要形成喷雾的液体在喷射时，其与气体的速度差会产生扰动，当这个扰动不断扩大时，直至扰动振幅达到Z初射流半径，就会破坏射流的稳定，液体也就产生破碎，进而形成液滴。但这个理论忽略了液体的粘结力，韦伯在此基础上，加入了液体的粘结力，计算得出了粘性射流Z大的不稳定值，完善了射流破碎理论。

　　另一种机理是液膜破碎雾化理论，这种理论认为液体喷出时，在液体表面有一层液膜，在喷出的过程中，液膜的稳定性受到破坏，产生波动，随着扰动的加大，当扰动振幅达到半个或一个波长时，液膜破裂，液体便会分散，之后由于表面张力作用，分散的液体又再次聚集，形成液滴。

　　降尘原理：

　　喷雾降尘主要是通过四种方式捕捉粉尘，并使其沉降，从而实现降尘。

　　1、通过喷雾，矿井内的湿度，水气便会以粉尘颗粒为ZX聚集，使尘粒的质量和直径增加，利于尘粒之间的碰撞，当尘粒相互碰撞时，由于表面有水气包围，反弹力减少，尘粒便会逐渐沉降下来;

　　2、质量和直径较大的尘粒受到自身重力和惯性的影响，运动方向会脱离风流的流线方向，不计尘粒的质量，尘粒会与分流一同运动，但尘粒有一定的大小，当喷雾的水雾粒与尘粒质心的距离小于其半径时，两者会粘结到一起，从而尘粒被拦截，这个过程称为拦截捕尘;

　　3、直径大于 0.5～1μm 的尘粒，其与水滴的相对速度，以及水滴的直径都对粉尘的惯性系数有一定的影响，惯性系数越大，粉尘与水滴越容易发生碰撞，即更易除尘;

　　4、直径小于 0.2μm的尘粒主要是做布朗运动，可以通过扩散捕集，用水雾粒捕集。

　　国内外研究表明，高压喷雾降尘具有雾粒直径小、雾粒运动速度高、雾粒密度大及雾粒射程远、耗水量小、覆盖面积大及喷嘴不易堵塞等显著优点，能够很好地满足GX降尘的要求，特别是对微细粉尘，高压喷雾降尘有很高的降尘效率。此外，高压喷雾的雾粒还带有一定的静电荷，由于粉尘的静电相吸作用，使得它对难以净化的微细粉尘具有很好的净化作用。

喷雾降尘影响因素

　　喷雾效果的好坏直接影响降尘效果的好坏。影响喷雾降尘效果的因素有水的特性、喷嘴型式及参数、雾流特性、喷雾流量、喷雾压力和喷雾系统的合理匹配与布置、粉尘粒度分布等。

　　其中，喷嘴参数、喷雾压力及粉尘粒度分布是影响喷雾降尘效果Z为关键的因素。喷嘴参数和喷雾压力决定了喷雾降尘的雾流特性和喷雾流量，喷雾降尘雾粒与粉尘粒度分布的合理匹配直接决定Z终的降尘效果。

　　装置供给压力与雾体粒子的降尘性能关系很大，装置供给压力越大产生的雾粒越小，雾体体积也越大，雾粒喷出初速度越快，降尘效果越好，单位体积的耗水量越大，降尘效果越好，粉尘的密度越大和湿润性越好，都会使降尘的效率显著提高。

高压喷雾降尘技术

　　1、高压喷雾降尘基本原理

　　将水从喷雾头的斜侧方向引入喷雾头内，而风从喷雾头的后部以直线方向引入喷雾头内，当风力射流喷雾喷嘴在同时接通承压水和高压气流时，承压水和高压气流在射流喷嘴的喷嘴腔内混合，依靠风的高压动力将引入的承压水加以雾化，通过喷嘴喷出，一股高压气流使得水流铺开并迅速破碎。

　　利用风的压力，使进入的防尘水分裂成许多小水滴，并在风力射流喷嘴的喷头处喷成雾状，通过对称喷嘴边壁周边向外喷射形成喷射雾流，形成有利于降尘和隔尘的喷雾体，喷射雾流随着气流的扩散而扩散并变成湍流。

　　雾流在高速气流的冲击下分散度非常好，当喷射雾流射入产尘空间时，将产尘空间全面覆盖，在水雾射流与含尘气流之间的接触、扩散、凝结和重力沉降作用下，达到喷雾降尘的目的。

　　喷头外观如上图所示，喷雾系统如下图所示。

　　2、高压喷雾降尘的卷吸机理

　　根据流体力学原理，高压气流引射喷雾过程中，雾流速度变化规律如下式：

　　式中 U_m——射流轴线Z大流速，m/s;

　　U₀——风管出风口流速，m/s;

　　b₀——射流轴线Z大流速，m/s;

　　x——距出风口的距离，m;

　　l₀——喷嘴条缝长度，m。

　　粉尘浓度在轴线方向变化规律如下式：

　　式中 C₀——出射雾流的原始粉尘浓度，mg/m³;

　　q——射流周围空气中沿射流单位长度的粉尘浓度梯度，(mg/m³)/m;

　　Q₀——风管出口流量，Q₀=2l₀b₀U₀。

　　结合两式根据可知：雾流速度随着离喷射口距离x增加而逐渐降低;粉尘浓度随着离喷射口距离x增加而不断下降。

　　根据实测结果可知，在雾流中由于粉尘之间不断凝结，粒径不断增加，当速度下降到一定程度，则凝结的大颗粒凝结粉尘则从空气中分离沉降下来，因此，随射流离喷射口的距离增加，粉尘浓度不断下降。

　　由此可见，卷吸与混合作用的结果使射流端面不断扩大，而流速则不断降低，同时由于雾流中粉尘之间不断凝结，粒径又不断增加，从而在重力作用下不断沉降，达到降尘和除尘的目的。

　　3、高压喷雾降尘技术体系中雾尘相互作用分析

　　①接触作用

　　在形成的喷雾场中，水滴错综排列形成空间分布的无数的“网格”，当某一尺寸的粉尘微粒沿着流线刚好运动到雾化水滴表面附近时，如果从流线(也就是粉尘微粒的ZX线)到雾化水滴表面的距离等于或小于粉尘微粒的半径，粉尘微粒就在雾化水滴表面被拦截下来。

　　②惯性作用

　　当在雾粒与尘粒之间存在着相对速度时，则存在着惯性作用。当它们相遇时，由于惯性作用使粉尘脱离流线而碰撞并粘附于水滴上，达到除尘的目的。雾粒与尘粒间相对速度越大，惯性碰撞的机率就越高。但若雾粒直径太小，雾粒的惯性太小，与尘粒间的惯性作用力很弱，惯性碰撞作用喷雾降尘效果会大大减弱。

　　③扩散作用

　　粉尘粒子小于0.2μm，则扩散运动起主要作用，尘粒的扩散作用随粒径及气体粘性的减少与相对速度的增加而增强。高压气流喷雾可使雾粒粒径很小，对以扩散运动为主的尘粒具有非常好的喷雾降尘效果。

　　④重力作用

　　当尘粒被雾流捕捉，以及粉尘微粒相互结合并形成更大质量的微粒，在小颗粒变成大颗粒的过程中，颗粒所受到的重力作用超过风流给予尘粒的浮升力时，则尘粒在重力作用下沉降。

　　4、高压喷雾降尘主要特点

　　①将喷头设计成扁形，利用风的压力，将水喷成扇形的雾状，形成有利于降尘和隔尘的扇形雾状，增加了喷雾覆盖面积，将煤尘全面覆盖，达到隔尘和降尘的目的，提高了喷雾降尘的效果。

　　②在煤机风水管路与喷雾头连接处各安设一截止阀，控制风量和水量，以达到Z好的喷雾降尘效果。

　　③较好的喷雾头的固定方式，设计成可随意调节喷雾头的上下和左右方向，现场实际应用过程中，可以根据煤层的厚薄、煤尘的大小进行调节，有效地喷雾降尘。