1.一种爆破作业巷道风流CO消除系统,包括集风过滤舱(1)和CO消除舱(10);其特征在于,还包括负压引流装置(50);
所述集风过滤舱(1)、CO消除舱(10)和负压引流装置(50)由左到右依次邻接地分布;
所述集风过滤舱(1)包括过滤舱体(2)、不锈钢防护网(3)、空气整流板(4)、粗效过滤器(5)、瓦斯传感器(6)和第一CO传感器(7);所述过滤舱体(2)的左右两端相对地开设有进风口和出风口;所述不锈钢防护网(3)封装于过滤舱体(2)的进风端;所述空气整流板(4)和粗效过滤器(5)由进风侧到出风侧依次安装在过滤舱体(2)的内部;所述瓦斯传感器(6)和第一CO传感器(7)均安装在过滤舱体(2)的内部,且位于粗效过滤器(5)的右侧;
所述CO消除舱(10)包括消除舱体(11)、隔离板(12)、第一排风扇(19)、CO消除组件(20)、第一温度传感器(29)、泄压阀(34)、第二排风扇(30)、电热模块(31)和第二温度传感器(32);所述隔离板(12)水平地安装在消除舱体(11)内腔的顶部,并将消除舱体(11)内腔分隔为位于上部的气流循环腔室(13)和位于下部的CO消除腔室(14);隔离板(12)的左右两端分别开设有左安装孔和右安装孔,并于左安装孔中安装有框架式自动阀一(15),于右安装孔中安装有框架式自动阀二(16);所述CO消除腔室(14)的左右两端相对地开设有进风口和出风口,CO消除腔室(14)的进风口与集风过滤舱(1)的出风口相互连通,CO消除腔室(14)出风侧的底部通过开设在消除舱体(11)底板上的泄压接口与外界连通;CO消除腔室(14)中于其进风口处安装有框架式自动阀三(17),于其出风口处安装有框架式自动阀四(18),且框架式自动阀四(18)位于泄压接口的右侧;所述第一排风扇(19)安装在CO消除腔室(14)的进风口处,且位于框架式自动阀三(17)的右侧;所述CO消除组件(20)安装在CO消除腔室(14)内腔中,且位于第一排风扇(19)和泄压接口之间,用于消除进入CO消除腔室(14)中风流中的CO气体;所述第一温度传感器(29)安装在CO消除组件(20)之中;所述泄压阀(34)安装在所述泄压接口处;所述第二排风扇(30)安装在气流循环腔室(13)的左部;所述电热模块(31)安装在气流循环腔室(13)的中段;所述第二温度传感器(32)安装在电热模块(31)的表面;
所述负压引流装置(50)包括引流箱体(36)、湿度传感器(37)、第二CO传感器(38)和集风输送机构(39);所述引流箱体(36)的左右两端相对地开设有进风口和出风口,且引流箱体(36)的的进风口与CO消除腔室(14)的出风口相互连通;所述湿度传感器(37)和第二CO传感器(38)均靠近进风口地安装在引流箱体(36)的内部;所述集风输送机构(39)设置在引流箱体(36)的内部,其包括集风罩(40)、气动输送器(41)和供气管网(42);所述集风罩(40)靠近引流箱体(36)进风口地设置,且位于湿度传感器(37)和第二CO传感器(38)的右侧;集风罩(40)呈漏斗状,其大径端位于左端,大径端的尺寸与引流箱体(36)内腔的尺寸相适配,且为敞口结构,其小径端为封闭结构,并预留有若干个安装孔洞;多个气动输送器(41)的数量与多个安装孔洞的数量相同,多个气动输送器(41)通过支撑连接组件均匀地分布于引流箱体(36)的内腔中,且多个气动输送器(41)的进风端与集风罩(40)小径端上的多个安装孔洞对应地连接,其出风端朝向引流箱体(36)的出风口;所述供气管网(42)具有一个进气端和与多个气动输送器(41)相对应的多个出气端,供气管网(42)的进气端位于引流箱体(36)的外部,其多个出气端分别与多个气动输送器(41)上的多个动力风接口连接。
2.根据权利要求1所述的一种爆破作业巷道风流CO消除系统,其特征在于,所述CO消除组件(20)包括第一CO消除片(21)、第二CO消除片(22)、防爆加热管(27)和防爆接线盒(28);
所述第一CO消除片(21)水平地设置,其上由前到后均匀地分布有多个安装区域一(23),并于多个安装区域一(23)之间形成有多个安装区域二(24);每个安装区域一(23)中由前到后均匀地开设有多个条形安装槽(25);每个安装区域二(24)中由左到右均匀地开设有多个安装孔(26);多块第一CO消除片(21)由上到下等间距地分布,且在竖向上相对齐;
所述第二CO消除片(22)竖直地设置,其上遍布表面地开设有若干个循环风孔(35),第二CO消除片(22)的数量与第一CO消除片(21)上条形安装槽(25)的数量相同;多块第二CO消除片(22)对应地插装于多块第一CO消除片(21)中的多组条形安装槽(25)中;
所述防爆加热管(27)竖直地设置,其数量与第一CO消除片(21)上安装孔(26)的数量相同;多组防爆加热管(27)对应地插装于多块第一CO消除片(21)中的多组安装孔(26)中,且其下端由消除舱体(11)的底板穿出;
所述防爆接线盒(28)安装在消除舱体(11)底部的外侧,其上的多组电源接口分别与多组防爆加热管(27)的电源接入端连接。
3.根据权利要求2所述的一种爆破作业巷道风流CO消除系统,其特征在于,所述供气管网(42)包括分支管路(43)、气动传输构件(44)、主供气管路(45)和风量阀门(46);
多根分支管路(43)与多个气动输送器(41)相对应设置,多根分支管路(43)的出气端分别与多个气动输送器(41)上的动力风接口连接;
所述气动传输构件(44)具有一个气体输入口和多个气体输出口,多个气体输出口与多根分支管路(43)相对应设置,用于将气体输入口输入的气体均匀地通过多个气体输出口均匀地输出;气动传输构件(44)的多个气体输出口分别与多根分支管路(43)的进气端连接;
所述主供气管路(45)的出气端与气动传输构件(44)的气体输入口连接,其进气端穿出到引流箱体(36)的外部;
所述风量阀门(46)位于引流箱体(36)的外部,且串接在主供气管路(45)上。
4.根据权利要求3所述的一种爆破作业巷道风流CO消除系统,其特征在于,所述支撑连接组件包括竖向支撑杆(47)、内连接座(48)、外连接座(49)和横向连接杆(51);
多组竖向支撑杆(47)对应分布在多个气动传输构件(44)外围的上方和下方,每组竖向支撑杆(47)由左右方向均匀分布的多根竖向支撑杆(47)组成,且多根竖向支撑杆(47)的里端对应与多个气动输送器(41)的外壁固定连接,多根竖向支撑杆(47)的外端竖向向靠近引流箱体(36)的方向延伸,并与引流箱体(36)的内壁固定连接;
多组内连接座(48)对应分布在多个气动传输构件(44)外围的前方和后方,每组内连接座(48)由左右方向均匀分布的多个内连接座(48)组成,且多个内连接座(48)对应与多个气动输送器(41)的外壁固定连接;
多组外连接座(49)对应分布在多个气动输送器(41)外围的前方和后方,且与多组内连接座(48)相对应设置,每组外连接座(49)由左右方向均匀分布的多个外连接座(49)组成,且其中的多个外连接座(49)与对应一组内连接座(48)中的多个内连接座(48)成对地配合,同时,多个外连接座(49)与引流箱体(36)的内壁固定连接;
多根横向连接杆(51)和多个内连接座(48)及多个外连接座(49)的数量相同,且横向连接杆(51)的一端通过销轴与对应的内连接座(48)连接,横向连接杆(51)的另一端通过销轴与对应的外连接座(49)连接。
5.根据权利要求4所述的一种爆破作业巷道风流CO消除系统,其特征在于,还包括爆破作业巷道悬挂机构(52);
所述消除舱体(11)的顶部沿左右方向均匀地固定连接有多个安装块(33);
所述爆破作业巷道悬挂机构(52)包括巷道滑轨(53)、条形连接滑块(54)、液压缸(55)和液压泵站(56);所述巷道滑轨(53)沿巷道长度方向延伸,且固定安装于巷道的顶部;所述条形连接滑块(54)可滑动地安装在巷道滑轨(53)上;多个液压缸(55)对应地设置在多个安装块(33)的上方,且液压缸(55)的活塞杆端与对应的安装块(33)连接,液压缸(55)的底座与条形连接滑块(54)固定连接;所述液压泵站(56)通过高压管路分别与多个液压缸(55)连接,用于通过对高压油液的输出控制来控制多个液压缸(55)的伸缩动作。
6.根据权利要求5所述的一种爆破作业巷道风流CO消除系统,其特征在于,还包括控制器;
所述控制器的输入端分别与瓦斯传感器(6)、第一CO传感器(7)、第一温度传感器(29)、第二温度传感器(32)、湿度传感器(37)和第二CO传感器(38),控制器的输出端分别与第一排风扇(19)、第二排风扇(30)、框架式自动阀一(15)、框架式自动阀二(16)、框架式自动阀三(17)、框架式自动阀四(18)、电热模块(31)、防爆接线盒(28)、风量阀门(46)和液压泵站(56)连接。
7.根据权利要求1所述的一种爆破作业巷道风流CO消除系统,其特征在于,所述过滤舱体(2)的左端为变径段(8),所述变径段(8)的内径由左到右逐渐缩小,且其左右两端的变径比范围为1.1~1.4;所述空气整流板(4)为蜂窝状结构,并采用阻燃塑料制成;所述粗效过滤器(5)由不锈钢外框及设置在不锈钢外框内部的多层粗效过滤网组成,且多层粗效过滤网的断面呈波浪形。
8.根据权利要求1所述的一种爆破作业巷道风流CO消除系统,其特征在于,所述过滤舱体(2)的右端外侧固定连接有连接法兰一(9);所述消除舱体(11)在CO消除腔室(14)的左端、右端外侧分别固定连接有连接法兰二(57)、连接法兰三(58);所述引流箱体(36)的左端外侧固定连接有连接法兰四(59);
所述集风过滤舱(1)和CO消除舱(10)之间通过连接法兰一(9)和连接法兰二(57)相互固定连接,且连接法兰一(9)和连接法兰二(57)之间压接有阻燃防漏气垫圈;所述CO消除舱(10)和负压引流装置(50)之间通过连接法兰三(58)和连接法兰四(59)相互固定连接,且连接法兰三(58)和连接法兰四(59)之间压接有阻燃防漏气垫圈。
9.根据权利要求2所述的一种爆破作业巷道风流CO消除系统,其特征在于,所述第一CO消除片(21)和第二CO消除片(22)均由金属基材片(60)、粘附层(61)和CO消除层(62)组成,且金属基材片(60)、粘附层(61)和CO消除层(62)依次相贴合地连接;所述金属基材片(60)由耐高温金属材料制成;所述粘附层(61)由弱酸性粘性材料制成;所述CO消除层(62)由金属氧化物材料制成。
10.一种爆破作业巷道风流CO消除方法,采用如权利要求1至9任一项所述的一种爆破作业巷道风流CO消除系统,其特征在于,包括如下步骤:步骤一:基于空间截面及消除性能的消除面积确定;
在实施消除作业之前,结合巷道截面尺寸以及爆破作业巷道风流CO消除系统自身的消除性能,根据公式(1)确定爆破作业巷道风流CO消除系统的消除面积;
2
式中,SA为消除面积,单位为m;η为巷道需要达到的CO转化率目标,单位为%;Q0为巷道
3
总风量,Q1为爆破作业巷道风流CO消除系统的平均处理风量,单位为m/h;SL为空间截面积,
2
单位为m,k为评价爆破作业巷道风流CO消除系统消除性能的消除系数,表示不同处理风量下CO消除性能,通过实验获得;
步骤二:爆破作业巷道风流CO消除系统的安装;
S21:通过爆破作业巷道悬挂机构(52)将爆破作业巷道风流CO消除系统安装在距离爆破作业工作面60~100m位置处;使供气管网(42)中主供气管路(45)的进气端通过连接风管(63)与爆破作业现场的压风管(64)连接;
S22:结合消除面积SA确定预定悬挂高度,通过控制器控制液压泵站(56)启动工作,以利用液压泵站(56)驱动多个液压缸(55)进行伸缩动作,使爆破作业巷道风流CO消除系统调整到处于巷道截面的预定悬挂高度上;
步骤三:巷道风流CO的消除作业;
S31:在爆破作业之前通过控制器控制框架式自动阀三(17)和框架式自动阀四(18)均打开,并使框架式自动阀一(15)和框架式自动阀二(16)均保持关闭状态;
S32:在爆破作业之后的初始阶段,通过控制器控制风量阀门(46)开启,并使风量阀门(46)的开度较小,使集风输送机构(39)处于低速运行状态;通过控制器控制防爆接线盒(28)对多组防爆加热管(27)进行供电,利用防爆加热管(27)对周围的第一CO消除片(21)和第二CO消除片(22)进行加热,以提高CO消除组件(20)的CO消除效果;
在该过程中,通过瓦斯传感器(6)实时采集消除前风流的瓦斯浓度信号,并发送至控制器,控制器根据瓦斯浓度信号获得瓦斯浓度数据;通过第一CO传感器(7)实时采集消除前风流的CO浓度信号一,并发送至控制器,控制通过CO浓度信号一获得瞬时CO浓度数据一C1,其中,瞬时CO浓度数据一C1单位为ppm;通过第一温度传感器(29)实时采集防爆加热管(27)表面的温度信号一,并发送至控制器,控制器根据温度信号一获得瞬时温度数据一;通过湿度传感器(37)实时采集消除后风流的湿度信号,并发送至控制器,控制器根据湿度信号获得瞬时湿度数据;通过第二CO传感器(38)实时采集消除后风流的CO浓度信号二,并发送至控制器,控制通过CO浓度信号二获得瞬时CO浓度数据二C2,其中,瞬时CO浓度数据二C2单位为ppm;
S33:当瓦斯浓度数据超过瓦斯浓度上限阈值时,控制器控制与其连接的报警器进行示警,以提醒相关人员及时采取应对措施;当C阈≤C1≤3C阈时,控制器控制风量阀门(46)的开度达到中段,使集风输送机构(39)的引流风量增大;当C1>3C阈时,控制器控制风量阀门(46)的开度达到最大,使集风输送机构(39)的引流风量达到最大状态;当C1<C阈时,控制器控制风量阀门(46)关闭,使集风输送机构(39)停止工作;其中,C阈表示设定的CO超限浓度阈值,单位为ppm;
同步地,控制器根据温度数据一闭环控制防爆接线盒(28)的输出功率,当瞬时温度数据一低于设定温度阈值一时,控制器控制防爆接线盒(28)的输出功率增大,增加防爆加热管(27)的加热量,直至瞬时温度数据一等于设定温度阈值一时保持防爆接线盒(28)的输出功率恒定;
同步地,控制器根据瞬时CO浓度数据二C2判断CO消除效果,当瞬时CO浓度数据二C2大于等于设定的CO净化浓度阈值时,判定CO消除效果不达标,并执行步骤四;其中,CO净化浓度阈值的单位为ppm;
步骤四:消除性能循环再生;
S41:CO消除腔室(14)加热活化作业;
通过控制器控制框架式自动阀三(17)和框架式自动阀四(18)均关闭,并保持框架式自动阀一(15)和框架式自动阀二(16)的关闭状态;
继续通过防爆接线盒(28)对多组防爆加热管(27)进行供电,以利用防爆加热管(27)对周围的第一CO消除片(21)和第二CO消除片(22)进行原位加热,同时,控制器根据瞬时温度数据一反馈控制防爆接线盒(28)的输出功率,使防爆加热管(27)的加热温度维持在设定活化温度范围内;
持续该过程t1后执行S42;
S42:热风吹扫协同作业;
通过控制器控制框架式自动阀一(15)和框架式自动阀二(16)均开启,并保持框架式自动阀三(17)和框架式自动阀四(18)的关闭状态;
通过控制器控制电热模块(31)启动工作,利用电热模块(31)加热气流循环腔室(13)的温度;该过程中,通过第二温度传感器(32)实时采集电热模块(31)表面的温度信号二,并发送至控制器,控制器根据温度信号二获得瞬时温度数据二,并根据瞬时温度数据二反馈电热模块(31)的功率,使电热模块(31)的加热温度维持在设定吹扫温度范围内;
通过控制器控制第一排风扇(19)和第二排风扇(30)均启动工作,通过辅助热风吹扫的方式提高第一CO消除片(21)和第二CO消除片(22)活化再生的效率;
持续该过程t2后执行S43;
S43:腔室排风作业;
通过控制器控制框架式自动阀四(18)开启,保持框架式自动阀三(17)的关闭状态,同时,保持框架式自动阀一(15)和框架式自动阀二(16)的开启状态;
保持第一排风扇(19)和第二排风扇(30)的启动状态,同时,通过控制器控制风量阀门(46)开启,并使风量阀门(46)的开度较小,使集风输送机构(39)处于低速运行状态;利用第一排风扇(19)、第二排风扇(30)和集风输送机构(39)所提供的动力使CO消除舱(10)内的气体排出;
持续该过程t3后执行S44;
S44:重复执行S41至S43,直至瞬时CO浓度数据二C2小于设定的CO净化浓度阈值,且瞬时湿度数据小于设定的湿度阈值,返回步骤三,继续进行巷道风流CO的消除作业。