一种牙轮钻机干湿自动切换可能量回收除尘器及方法与流程

本发明涉及除尘器，具体涉及一种牙轮钻机干湿自动切换可能量回收除尘器及方法。

背景技术：

1、牙轮钻机主要应用于露天矿山穿爆钻孔施工领域，采用牙轮冲击回转钻进的方式破岩，通过空压机将孔内钻渣排出孔外，进而产生大量的粉尘，这些粉尘不仅对操作人员的健康造成威胁，还会影响钻孔的质量和效率。干式除尘系统在常规环境下能够有效地收集钻机作业时产生的粉尘，可以处理浓度较大的粉尘，效果比湿式除尘器更好。如果地层水脉比较多，湿度大的粉尘易堵塞干式除尘系统的滤芯，除尘效率比较低，不便采用干式除尘，则需要切换使用湿式除尘系统，此系统需要能够在冬季等低温环境下保证除尘水不冻结，确保湿式除尘系统的正常运行。因此，需要根据地层含水量的情况选择除尘方式，如何适应不同地层环境有效地去除牙轮钻机钻进施工产生的粉尘，是一个亟待解决的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种牙轮钻机干湿自动切换可能量回收除尘器，解决现有技术中的除尘设备大多只能干式除尘或湿式除尘，而无法同时满足两种功能以及除尘后的气体能量无法回收利用的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

3、一种牙轮钻机除尘器，包括除尘器主体，所述的除尘器主体内布置有湿式除尘区和干式除尘区，所述的湿式除尘区上安装有第一除尘通道，干式除尘区上安装有第二除尘通道，所述的第一除尘通道和第二除尘通道通过三通调节阀与除尘总通道连通，所述的除尘总通道延伸至除尘器主体外，所述的除尘总通道一端还安装有吸尘口；

4、所述的湿式除尘区和干式除尘区上还分别连接有能量回收装置；

5、本发明还具有如下技术特征：

6、所述的干式除尘区包括干式除尘外壳体和安装在干式除尘外壳体内的喷吹系统；

7、所述的喷吹系统包括喷吹管和连接在喷吹管上的多个布袋，所述的喷吹管一端还连通有脉冲阀；

8、所述的干式除尘外壳体侧面顶端开设有第一排气通道，干式除尘外壳体侧面底端开设有第一吸尘通道，所述的第一排气通道上安装有第一风机，所述的第一排气通道与第一能量回收装置连通；

9、所述的第一吸尘通道与第一除尘通道连通；

10、所述的湿式除尘区包括湿式除尘外壳体和安装在湿式除尘外壳体内的湿式除尘系统；

11、所述的湿式除尘系统包括安装在湿式除尘外壳体内的雾化喷头和与雾化喷头连通的供水系统；

12、所述的湿式除尘外壳体侧面顶端开设有第二排气通道，湿式除尘外壳体侧面底端开设有第二吸尘通道，所述的第二排气通道上安装有第二风机，所述的第二排气通道与第二能量回收装置连通；

13、所述的第二吸尘通道与第二除尘通道连通；

14、所述的供水系统包括供水壳体和安装在供水壳体内的水箱，所述的水箱与水泵连通；

15、所述的供水壳体上还开设有供水通道，所述的供水通道连通水泵与雾化喷头；

16、所述的供水系统还包括布置在水箱内的加热器和包覆在供水壳体外的保温层；

17、所述的能量回收装置包括与湿式除尘区连接的第一能量回收装置和与干式除尘区连接的第二能量回收装置

18、所述的第一能量回收装置包括热能回收器和发电机，所述的热能回收器和发电机分别与第一排气通道连通；

19、所述的第二能量回收装置的结构与第一能量回收装置相同；

20、所述的牙轮钻机除尘器还包括控制系统；

21、所述的控制系统包括控制器以及布置在除尘总通道内靠近吸尘口一端的粉尘浓度传感器、布置在除尘总通道内远离吸尘口一端的湿度传感器、布置在水箱内的温度传感器、布置在雾化喷头上的流量调节阀、布置在水泵上的控制开关和布置在干式除尘区内的流量传感器；

22、所述的控制器分别与粉尘浓度传感器、湿度传感器、温度传感器、流量调节阀、流量传感器和脉冲阀连接；

23、所述的控制器还与三通调节阀、雾化喷头连接。

24、所述的控制系统还包括布置在湿式除尘区内的气液流动特性监测分析系统，所述的气液流动特性监测分析系统包括压力传感器、与压力传感器连接的数据采集器、与数据采集器连接的数据分析器；

25、所述的控制器分别与压力传感器、数据采集器和数据分析器连接；

26、一种牙轮钻机除尘器方法，采用上述的牙轮钻机除尘器完成，包括如下步骤：

27、第一步，将吸尘口与牙轮钻机孔口相连接。

28、第二步，启动牙轮钻机除尘器。

29、第三步，控制器根据粉尘浓度传感器和湿度传感器反馈的数据控制调节电动三通调节阀，含尘气体进入干式除尘区或湿式除尘区，抑或同时进入干式除尘区和湿式除尘区；

30、第四步，含尘气体进入干式除尘区时，通过布袋过滤，粉尘留在布袋上，清洁的气体通过排气通道由风机排走，控制器根据监测的含尘气体流量数据，顺序启动脉冲阀，通过喷吹系统定时喷吹布袋，清除布袋上的粉尘；

31、含尘气体进入湿式除尘区时，控制器通过控制开关启动水泵为湿式除尘区提供所需的除尘水，根据气液流动特性监测分析系统监测的数据，如果压力波动均值流动状态稳定，则可以控制流量调节阀，加大雾化喷头喷出水雾量，提高除尘效率；如果压力波动均值流动状态不稳定，则可以控制流量调节阀，减小雾化喷头喷出水雾量，保证除尘器的稳定运行；

32、当压力波动标准差δp＞0.2，控制器控制除尘器停止工作，防止设备损坏；

33、如果偏斜度s为正值，则控制雾化喷头旋转，以增加水雾对粉尘的凝聚效果。如果偏斜度s为负，则控制流量调节阀，加大雾化喷头喷出水雾量，以增加水雾对粉尘的覆盖面积；

34、清洁的气体通过排气通道由风机排走

35、在冬季等低温环境下，控制器根据温度传感器监测的数值判断是否要开启水箱的加热器，保持供水系统的水温，以确保在低温环境下能够正常供水。

36、第五步：经湿式除尘区和干式除尘区除尘后的清洁的气体进入第一能量回收装置和第二能量回收装置，通过热能回收器将回收除尘后的清洁的气体的热能转化为电能，再通过涡轮发电机将清洁的气体的动能转化为电能；

37、所述的压力波动均值的计算方法如下：

38、

39、式中：pi为压力传感器测得的第i个压力值；n为压力传感器测压力的次数；

40、压力波动标准差δp的计算方法如下：

41、

42、偏斜度s的计算方法如下：

43、

44、本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：

45、(ⅰ)本发明布置了湿式除尘区和干式除尘区，干湿两用除尘技术适应不同环境下的除尘需求，提高了设备的适用性，有效降低了牙轮钻机作业时的粉尘污染，提高了作业环境的整洁度。采用了能量回收装置可以有效地利用牙轮钻机工作过程中产生的热量和机械能，实现能源的再利用和回馈，不仅可以提高整个系统的能源利用效率，还可以降低系统的能耗和运营成本。

46、(ⅱ)本发明提供的牙轮钻机干湿自动切换可能量回收除尘器同时具有气液流动特性监测分析系统对湿式除尘器的运行数据进行实时监测和分析，可以更加准确地判断气液两相流的流动状态，并及时采取相应的措施调整除尘器的运行参数，以保证除尘器的稳定运行。能量回收装置可以有效地利用牙轮钻机工作过程中产生的热量和机械能，实现能源的再利用和回馈，不仅可以提高整个系统的能源利用效率，还可以降低系统的能耗和运营成本。因此本发明对于提高牙轮钻机施工不同地层环境适应性，改善施工环境，提高钻孔质量和效率、提高施工安全性具有重要意义。

47、(ⅲ)本发明的牙轮钻机干湿自动切换可能量回收除尘器结构简单、操作方便、安全可靠、适应性强。降低了使用成本，有效降低了作业人员的职业病风险，保护了工作人员的健康。具有较高的经济效益和社会效益。