一种制备煤矿井下降尘用磁化水的磁化装置及方法与流程

本发明涉及矿井除尘技术装备领域，尤其涉及一种制备煤矿井下降尘用磁化水的磁化装置及方法。

背景技术：

煤炭是我国的主体能源。但我国95%的煤矿开采是地下作业，随着采掘机械化水平的不断提高，煤矿井下粉尘产生量也日益增大，尤其在采掘工作面生产作业过程中，粉尘浓度常常高达2000mg/m³以上，对井下职工的身心健康及矿井的安全生产造成极大威胁。目前井下常用的降尘措施主要为水喷雾降尘技术，如煤层注水、高压喷雾等，但由于水本身表面张力高、煤尘高疏水性的特点，使得现有湿式降尘技术无法满足矿井防尘的需要。为了通过改变水的理化性质来增强水对煤尘的润湿性，水磁化处理技术得到了人们越来越多的关注，研究表明磁化能使水的理化性质发生变化，增强水的湿润性能，进而较大幅度提高水喷雾降尘效率。虽然磁场磁化能增强水溶液湿润降尘性能，但现有大部分磁化器主要应用于水净化处理领域，并不是以改善溶液湿润性能作为技术评价指标，如专利cn201310377032.9，cn200810172164.7，同时以上专利所述磁化装置都普遍采用直通式磁化结构、单一方向的磁化作用方式，易导致所形成的磁场强度不均衡、运行不稳定，不能有效改善溶液湿润性能，无法有效提高喷雾降尘用水的湿润性能。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术缺陷，针对现有磁化装置及方法存在的不足，为了减少矿井主要产尘点的粉尘浓度，提高降尘效率，提供一种具有磁场强度稳定、磁化效率高、本质安全、便于安装及运用的特点、可有效改善煤矿井下降尘用水的湿润性能，提高湿式喷雾降尘效率的制备煤矿井下降尘用磁化水的磁化装置及方法。

为了实现上述目的，本发明提供的制备煤矿井下降尘用磁化水的磁化装置，包括磁筒、出水口、进水口；所述磁筒包括耐压管、法兰盘、外部磁铁、内部磁铁、中空耐压管、螺旋叶片、连接钢柱、封闭螺母；所述法兰盘焊接于磁筒两端；所述耐压管通过法兰盘分别与出水口、进水口连接；所述出水口、进水口分别通过矿用快接与降尘用进出水管连接；

所述外部磁铁排布在耐压管外壁；所述中空耐压管两端外壁通过连接钢柱与耐压管内壁焊接固定；所述螺旋叶片贴合耐压管内壁，与中空耐压管焊接；所述内部磁铁封闭在中空耐压管内部，中空耐压管两端用封闭螺母进行封闭。

进一步，所述磁筒为n个，分为两排；所述出水口通过连接弯管与第一排磁筒的每个磁筒的一端连接；所述进水口通过连接弯管与第二排磁筒的每个磁筒的一端连接；第一排磁筒的每个磁筒的另一端分别通过一个连接弯管与第二排磁筒的每个磁筒的另一端连接，采用“u”字形并联排布；通过连接弯管与出水口、进水口连接的磁筒一端均设有阀门。

进一步，所述的磁筒个数n≥4，且为偶数；磁筒长度1.3m-1.8m。

进一步，所述螺旋叶片的螺距d≥50mm，紧贴耐压管内壁，与不锈钢中空耐压管采用封闭式焊接；当然根据实际需要及水流量大小，可以适当的增加螺距。

进一步，所述的中空耐压管采用304型不锈钢，与耐压管采用“v”字形连接钢柱焊接；所述中空耐压管两端带有内丝，用封闭螺母进行封闭。

进一步，所述耐压管采用304型不锈钢。

进一步，所述磁筒外部包裹一层金属材质的屏磁罩；外部磁铁位于屏磁罩、耐压管之间。

进一步，所述外部磁铁交替式排布在耐压管周围；所述内部磁铁封闭在中空耐压管内部呈十字形交错排布。

本发明还提供一种利用上述制备煤矿井下降尘用磁化水的磁化装置的磁化方法，包括以下步骤：

a、将降尘用水输入进水口，流入耐压管，通过控制阀门控制水流量；

b、所述中空耐压管、螺旋叶片、耐压管构建螺旋推进水流磁化通道，对水流进行均匀磁化；所述内部磁铁、外部磁铁交错式排布所形成的具有强弱交替的磁场环境，对水流进行持续的脉动式切割磁化；

c、降尘用水通过出水口流出。

进一步，所述内部磁铁、外部磁铁形成的磁场环境的强度为300mt-350mt。

本发明的有益效果在于：

（1）本发明所设计的磁化装置由多个磁筒构成，可以根据处理水量的大小及水质来调节磁筒的数量及安装方式，使磁化装置对降尘用水产生最佳的磁化效果。本发明所述磁化装置内部无运动部件，无需外动力，在煤矿井下使用安全系数高，适用于瓦斯矿井；

（2）本发明所采用的磁筒，其内部所含有的内外磁铁围绕螺旋水流通道采用交错式排布的方式进行放置，在磁筒内部形成了稳定的脉动式强磁场环境，其磁场强度达到了300-350mt，对流过的降尘用水进行交替脉动式切割磁化，使溶液内部分子运动加剧，进而更易于溶液分子间氢键的断裂，使降尘用水的湿润粉尘性能得到增强；

（3）本发明的螺旋叶片螺距d≥50mm，紧贴耐压管内壁，与中空耐压管采用封闭式焊接，形成了螺旋水流通道，该通道与内外磁铁所形成的磁场共同构成了螺旋推进磁化环境，相对于直通式磁化通路，磁程更长；且使流经的水溶液湍流性增强，更易于水溶液的均匀磁化；

（4）本发明所设计的中空耐压管两头带有内丝，可根据煤矿井下降尘用水所具有的性质，来调整内部所放置的磁铁，已达到调节脉动切割磁场环境的目的；

（5）本发明所设计的磁化装置采用脉动切割磁化与螺旋扰流耦合作用的高效磁化方法，相对于直通式单向磁化方法，其溶液磁化效率更高、磁场更稳定、磁化时间更长。

附图说明

图1是本发明实施例一的主视图；

图2是本发明实施例一的俯视图；

图3是本发明实施例一沿a-a方向截面图；

图4是磁筒内部螺旋结构图；

图5是内部磁铁、外部磁铁在磁筒内部排布的截面图；

图6是外部磁铁在磁筒内排布的侧视图；

图7是磁筒b-b截面磁感线分布图；

图8是磁筒c-c截面磁感线分布图；

图9是磁筒整体截面磁感线分布图；

图10是本发明实施例二的俯视图；

图中：1、磁筒，2、耐压管，3、法兰盘，4、8、10、11、阀门，5、出水口，6、矿用快接，7、连接弯管，9、进水口，12、外部磁铁，13、内部磁铁，14、屏磁罩，15、中空耐压管，16、螺旋叶片，17、封闭螺母，18、连接钢柱，19、磁场环境。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步说明。

实施例一：

如图1-3所示，本发明的制备煤矿井下降尘用磁化水的磁化装置，包括磁筒1、出水口5、进水口9；所述磁筒1包括耐压管2、法兰盘3、外部磁铁12、内部磁铁13、中空耐压管15、螺旋叶片16、连接钢柱18、封闭螺母17；

所述磁筒1为四个，长度为1.5m，分为两排；法兰盘3焊接于磁筒1两端；所述出水口5通过连接弯管7与第一排磁筒1的两个磁筒1的一端连接；所述进水口9通过连接弯管7与第二排磁筒1的两个磁筒1的一端连接；第一排磁筒1的两个磁筒1的另一端分别通过一个连接弯管7与第二排磁筒1的两个磁筒1的另一端连接，采用“u”字形并联排布；通过连接弯管7与出水口5、进水口9连接的所述磁筒1的一端均设有阀门4、8、10、11；所述出水口5、进水口9分别通过矿用快接6与降尘用进出水管连接；可根据磁化的水流量及需要可以增加磁筒1的数量或者控制“u”字形排布通道上的阀门4、8、10、11来实现调节。

如图4-6所示，所述耐压管2外壁包裹一层屏磁罩14，外部磁铁12交替式排布在屏磁罩14、耐压管2之间；所述耐压管2采用304型不锈钢；所述内部磁铁13封闭在中空耐压管15内部呈十字形交错排布；所述中空耐压管15采用304型不锈钢，与耐压管2采用“v”字形的连接钢柱18焊接；所述中空耐压管15两端带有内丝，用封闭螺母17进行封闭；所述螺旋叶片16贴合耐压管2内壁，螺距d=50mm，与中空耐压管15采用封闭式焊接。

本发明还提供一种利用上述制备煤矿井下降尘用磁化水的磁化装置的磁化方法，包括以下步骤：

a、将降尘用水输入进水口9，流入耐压管2，通过控制阀门4、8、10、11控制水流量；

b、所述中空耐压管15、螺旋叶片16、耐压管2构建螺旋推进水流磁化通道，对水流进行均匀磁化；所述内部磁铁13、外部磁铁12交错式排布所形成的具有强弱交替的磁场环境19，对水流进行持续的脉动式切割磁化；（如图7-9所示）

c、降尘用水通过出水口5流出。

所述内部磁铁、外部磁铁形成的磁场环境19的强度为300mt-350mt。

由中空耐压管15、螺旋叶片16、耐压管2构成的螺旋推进水流磁化通道，相对于直通式磁化通道，增加了水溶液的湍流性与磁程；由内部磁铁13、外部磁铁12交错式排布形成的交替脉动式磁场环境19，相对于单一磁场环境，能够使水分子与磁场形成一种共振系统，使溶液内部分子运动加剧，进而更易于溶液分子间氢键的断裂，实现了降尘用水高效均匀的磁化，增强了溶液喷雾降尘效果。

实施例二：

与实施例一不同的是，如图10所示，本实施例的磁筒1为八个，第一排为四个磁筒1；第一排的四个磁筒1的一端分别通过各自的法兰盘3与连接弯管7连接，连接弯管7与出水口5连接。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。