一种用于模拟测定井下含粉尘及尾气风流净化效果的实验装置的制作方法

本发明属于矿山安全与环境工程技术领域，尤其涉及一种用于模拟测定井下含粉尘及尾气风流净化效果的实验装置。

背景技术：

金属矿在开采过程中可以采用地下开采、平硐开采和露天开采三种方式，当矿产资源在山体内时，这时候在山的底部会开凿井口并建设平硐进行采矿。平硐开采时的金属矿石运输到矿井外可以采用皮带运输和胶轮卡车运输，当巷道宽度适合时胶轮卡车由于灵活便利的特点而成为首选。但是胶轮卡车运输矿石并不是没有缺点，由于胶轮卡车在平硐开采的矿井内行驶时，需要以柴油作为燃料提供动力，而柴油燃烧后就会变成尾气排放到井下相对封闭的空间内。胶轮运输卡车在巷道中频繁行驶的过程中，也会将地面和巷道壁上的粉尘扬起来，导致在井巷的风流中同时含有粉尘和尾气等有害物质。当矿井通风条件受限时，风流中的粉尘和尾气等有害物质会在巷道中弥漫，难以沉降；同时通风受限时还会导致空气中氧含量下降，这会导致柴油的燃烧率降低，加重尾气中有害物质成分，造成恶性循环，进一步增加了对人体的危害。

柴油发动机燃烧的尾气中的有害物质主要有碳烟、nox、co、so2、hc等，目前，针对此问题矿山企业主要是依靠在发动机外加装净化装置，但是该装置具有运行不稳定、使用成本高和周期短等缺点。而对于巷道风流中同时含有尾气和粉尘两类危害物质，矿山企业多数是采用在人员工作的地点同时布置布袋除尘和活性炭尾气净化装置，用于净化风流在局部地点改善大气环境。在现场使用时，多数是根据经验来布置布袋除尘和活性炭尾气净化装置，并没有考虑如何定量的布置。而截止目前，还没有一种实验装置能够系统的同时测定布袋除尘和活性炭尾气净化装置对含粉尘及尾气风流净化效果。因此，在建立一种用于的实验装置成为了亟需解决的问题。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种用于模拟测定井下含粉尘及尾气风流净化效果的实验装置。本发明能够实现同时或者单独的测定布袋除尘和活性炭尾气净化装置对井下含粉尘及尾气风流的净化效果，从而更加科学地指导现场布置风流净化装置。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于模拟测定井下含粉尘及尾气风流净化效果的实验装置，包括主风机、扩散器、风筒一、风筒二、阀门五、阀门六、混合污风制备系统、风流净化装置和数据采集系统。所述的混合污风制备系统包括卡车柴油发动机、阀门一、粉尘加料漏斗、粉尘存储管道、粉尘扩散漏斗、发尘箱外壳、扬尘风扇、管道一、阀门二、管道二、阀门三、新风入口、阀门四、污风混合箱。所述的风流净化装置包括净化箱外壳、活性炭、布袋除尘装置一、布袋除尘装置二、布袋除尘三。所述的数据采集系统包括钢管一、风速传感器一、钢管二、粉尘传感器一、钢管三、尾气综合传感器一、数据线一、风速显示器一、粉尘浓度显示器一、数据线二、尾气综合显示器一、数据线三、钢管四、风速传感器二、钢管五、粉尘传感器二、钢管六、尾气综合传感器二、数据线四、风速显示器二、粉尘浓度显示器二、数据线五、尾气综合显示器二、数据线六。

所述的主风机与扩散器相连，风机的另一侧通过风筒二与风流净化装置相连，风流净化装置通过风筒一与混合污风制备系统相连，同时风筒一和风筒二还可以为数据采集系统提供采集场所。

进一步，风筒一上安装有阀门五，风筒二上安装有阀门六，调节阀门五和阀门六可以改变通过风筒一和风筒二的风速和风量。

所述的混合污风制备系统中粉尘加料漏斗与粉尘扩散漏斗通过粉尘存储管道相连，而阀门一则安装在粉尘存储管道，用来调整加入发尘箱外壳中的粉尘，扬尘风扇装在发尘箱外壳的一侧的下部，主是对加入后的粉尘起到扬尘的作用；管道一用于连接发尘箱外壳与污风混合箱，阀门二则安装在管道一用于调节进入污风混合箱的粉尘量。

进一步，卡车柴油发动机通过管道二与污风混合箱相连，并在管道二装有阀门三用于调节进入污风混合箱中的尾气量。在污风混合箱上部设有新风入口，在新风入口下部设有阀门四，用于调整进入到污风混合箱中的新鲜风量。因此，通过调整阀门二、阀门三、阀门四可以配备不同浓度的含有粉尘和尾气的混合污风。

所述的风流净化装置中布袋除尘装置一、布袋除尘装置二、布袋除尘三平行布置与净化箱外壳的一侧，活性炭则布置在净化箱外壳的另一侧。

进一步，布袋除尘装置一、布袋除尘装置二、布袋除尘三平行布置用于净化风流中的粉尘，同时根据需要可以布置其中的一个、两个或三个；活性炭也可以根据需要考虑是否需要将净化箱外壳的右侧完全填充还是填充一定的厚度。

所述的数据采集系统中风速传感器一通过钢管一固定于风筒一上，数据线一穿过钢管一与风速显示器一相连，风速显示器一用于显示和记录污风的风速；粉尘传感器一通过钢管二固定于风筒一上，数据线二穿过钢管二与粉尘浓度显示器一相连，粉尘浓度显示器一用于显示和记录污风中的粉尘浓度；尾气综合传感器一通过钢管三固定于风筒一上，数据线三穿过钢管三与尾气综合显示器一相连，尾气综合显示器一用于显示和记录污风中的各类有害气体的浓度；风速传感器二通过钢管四固定于风筒二上，数据线四穿过钢管四与风速显示器二相连，风速显示器二用于显示和记录净化后风流的风速；粉尘传感器二通过钢管五固定于风筒二上，数据线五穿过钢管五与粉尘浓度显示器二相连，粉尘浓度显示器二用于显示和记录净化后风流的粉尘浓度；尾气综合传感器二通过钢管六固定于风筒二上，数据线六穿过钢管六与尾气综合显示器二相连，尾气综合显示器二用于显示和记录污风中的净化后风流的浓度。

进一步，风速传感器一、粉尘传感器一、尾气综合传感器一的位置均处于风筒一的中线位置，风速传感器二、粉尘传感器二、尾气综合传感器二的位置均处于风筒二的中线位置。

进一步，根据污风的风速乘以风筒一的截面积可以计算获得进风量，进风量分别乘以污风含有的粉尘浓度和尾气浓度可以计算获得污风中粉尘量和有害尾气的量；然后根据净化后风流的风速乘以风筒二的截面积可以计算获得出风量，出风量分别乘以净化后风流含有的粉尘浓度和尾气浓度可以计算获得净化后风流中粉尘量和有害尾气的量；最后根据污风中和净化风中粉尘量、尾气量的差值可以计算获得风流净化效率。

有益效果：本发明可以通过调整阀门控制进入到污风混合箱的粉尘、有害尾气和新鲜风量来制备不同浓度下的粉尘和尾气的污风，并实现同时或者单独的测定布袋除尘和活性炭尾气净化装置对井下含粉尘及尾气风流的净化效果，从而更加科学地指导现场布置风流净化装置。

附图说明

图1是本发明装配后的结构示意图；

图中：1、卡车柴油发动机；2、阀门一；3、粉尘加料漏斗；4、粉尘存储管道；5、粉尘扩散漏斗；6、发尘箱外壳；7、扬尘风扇；8、管道一；9、阀门二；10、管道二；11、阀门三；12、新风入口；13、阀门四；14、阀门五；15、污风混合箱；16、钢管一；17、风速传感器一；18、钢管二；19、粉尘传感器一；20、钢管三；21、尾气综合传感器一；22、数据线一；23、风速显示器一；24、粉尘浓度显示器一；25、数据线二；26、尾气综合显示器一；27、数据线三；28、风筒一；29、净化箱外壳；30、活性炭；31、布袋除尘装置一；32、布袋除尘装置二；33、布袋除尘三；34、钢管四；35、风速传感器二；36、钢管五；37、粉尘传感器二；38、钢管六；39、尾气综合传感器二；40、风筒二；41、数据线四；42、风速显示器二；43、粉尘浓度显示器二；44、数据线五；45、尾气综合显示器二；46、数据线六；47、阀门六；48、主风机；49、扩散器。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的实施例作进一步的描述：

如图1所示，本发明包括主风机48、扩散器49、风筒一28、风筒二40、阀门五14、阀门六47、混合污风制备系统、风流净化装置和数据采集系统。所述的主风机48、扩散器49、风筒一28和风筒二40用于提供风流流动的动力和通道；混合污风制备系统用于制备含有不同浓度的粉尘和尾气的风流；风流净化装置用于对风流中含有的粉尘、有害气体进行净化；数据采集系统用于采集风流净化前后的风速、粉尘浓度和尾气中有害气体的浓度。所述的混合污风制备系统包括卡车柴油发动机1、阀门一2、粉尘加料漏斗3、粉尘存储管道4、粉尘扩散漏斗5、发尘箱外壳6、扬尘风扇7、管道一8、阀门二9、管道二10、阀门三11、新风入口12、阀门四13、污风混合箱15。所述的风流净化装置包括净化箱外壳29、活性炭30、布袋除尘装置一31、布袋除尘装置二32、布袋除尘三33。所述的数据采集系统包括钢管一16、风速传感器一17、钢管二18、粉尘传感器一19、钢管三20、尾气综合传感器一21、数据线一22、风速显示器一23、粉尘浓度显示器一24、数据线二25、尾气综合显示器一26、数据线三27、钢管四34、风速传感器二35、钢管五36、粉尘传感器二37、钢管六38、尾气综合传感器二39、数据线四41、风速显示器二42、粉尘浓度显示器二43、数据线五44、尾气综合显示器二45、数据线六46。

所述的主风机48与扩散器49相连，风机的另一侧通过风筒二40与风流净化装置相连，风流净化装置通过风筒一28与混合污风制备系统相连，同时风筒一28和风筒二40还可以为数据采集系统提供采集场所。

进一步，风筒一28上安装有阀门五14，风筒二40上安装有阀门六47，调节阀门五14和阀门六47可以改变通过风筒一28和风筒二40的风速和风量。

所述的混合污风制备系统中粉尘加料漏斗3与粉尘扩散漏斗5通过粉尘存储管道4相连，而阀门一2则安装在粉尘存储管道4，用来调整加入发尘箱外壳6中的粉尘，扬尘风扇7装在发尘箱外壳6的一侧的下部，主是对加入后的粉尘起到扬尘的作用；管道一8用于连接发尘箱外壳6与污风混合箱15，阀门二9则安装在管道一8用于调节进入污风混合箱15的粉尘量。

进一步，卡车柴油发动机1通过管道二10与污风混合箱15相连，并在管道二10装有阀门三11用于调节进入污风混合箱15中的尾气量。在污风混合箱15上部设有新风入口12，在新风入口12下部设有阀门四13，用于调整进入到污风混合箱12中的新鲜风量。因此，通过调整阀门二9、阀门三11、阀门四13可以配备不同浓度的含有粉尘和尾气的混合污风。

所述的风流净化装置中布袋除尘装置一31、布袋除尘装置二32、布袋除尘三33平行布置与净化箱外壳29的一侧，活性炭30则布置在净化箱外壳29的另一侧。

进一步，布袋除尘装置一31、布袋除尘装置二32、布袋除尘三33平行布置用于净化风流中的粉尘，同时根据需要可以布置其中的一个、两个或三个；活性炭30也可以根据需要考虑是否需要将净化箱外壳29的右侧完全填充还是填充一定的厚度。

所述的数据采集系统中风速传感器一17通过钢管一16固定于风筒一28上，数据线一22穿过钢管一16与风速显示器一23相连，风速显示器一23用于显示和记录污风的风速；粉尘传感器一19通过钢管二18固定于风筒一28上，数据线二25穿过钢管二18与粉尘浓度显示器一24相连，粉尘浓度显示器一24用于显示和记录污风中的粉尘浓度；尾气综合传感器一21通过钢管三20固定于风筒一28上，数据线三27穿过钢管三20与尾气综合显示器一26相连，尾气综合显示器一26用于显示和记录污风中的各类有害气体的浓度；风速传感器二35通过钢管四34固定于风筒二40上，数据线四41穿过钢管四34与风速显示器二42相连，风速显示器二42用于显示和记录净化后风流的风速；粉尘传感器二37通过钢管五36固定于风筒二40上，数据线五44穿过钢管五36与粉尘浓度显示器二43相连，粉尘浓度显示器二43用于显示和记录净化后风流的粉尘浓度；尾气综合传感器二39通过钢管六38固定于风筒二40上，数据线六46穿过钢管六38与尾气综合显示器二45相连，尾气综合显示器二45用于显示和记录污风中的净化后风流的浓度。

进一步，风速传感器一17、粉尘传感器一19、尾气综合传感器一21的位置均处于风筒一28的中线位置，风速传感器二35、粉尘传感器二37、尾气综合传感器二39的位置均处于风筒二40的中线位置。

进一步，根据污风的风速乘以风筒一28的截面积可以计算获得进风量，进风量分别乘以污风含有的粉尘浓度和尾气浓度可以计算获得污风中粉尘量和有害尾气的量；然后根据净化后风流的风速乘以风筒二40的截面积可以计算获得出风量，出风量分别乘以净化后风流含有的粉尘浓度和尾气浓度可以计算获得净化后风流中粉尘量和有害尾气的量；最后根据污风中和净化风中粉尘量、尾气量的差值可以计算获得风流净化效率。

工作过程：首先打开卡车柴油发动机1、阀门一2和扬尘风扇7，用于产生尾气和粉尘，通过调整阀门二9、阀门三11、阀门四13使粉尘、尾气和新鲜风流进去到发尘箱外壳6中，配备含有一定浓度的粉尘和尾气的混合污风；然后打开风机48，并将阀门五14和阀门六47调节至合适位置，使配备好的污风进入到风流净化装置中，进行除尘和净化有害尾气；最后根据风速显示器一23、粉尘浓度显示器一24、尾气综合显示器一26、粉尘传感器二37、尾气综合传感器二39、风速显示器二42、粉尘浓度显示器二43上的数值、风筒一28和风筒二40的截面积计算获得风流净化效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。