一種制備煤礦井下降塵用磁化水的磁化裝置及方法與流程

本發明涉及礦井除塵技術裝備領域，尤其涉及一種制備煤礦井下降塵用磁化水的磁化裝置及方法。

背景技術：

煤炭是我國的主體能源。但我國95%的煤礦開采是地下作業，隨著采掘機械化水平的不斷提高，煤礦井下粉塵產生量也日益增大，尤其在采掘工作面生產作業過程中，粉塵濃度常常高達2000mg/m³以上，對井下職工的身心健康及礦井的安全生產造成極大威脅。目前井下常用的降塵措施主要為水噴霧降塵技術，如煤層注水、高壓噴霧等，但由于水本身表面張力高、煤塵高疏水性的特點，使得現有濕式降塵技術無法滿足礦井防塵的需要。為了通過改變水的理化性質來增強水對煤塵的潤濕性，水磁化處理技術得到了人們越來越多的關注，研究表明磁化能使水的理化性質發生變化，增強水的濕潤性能，進而較大幅度提高水噴霧降塵效率。雖然磁場磁化能增強水溶液濕潤降塵性能，但現有大部分磁化器主要應用于水凈化處理領域，并不是以改善溶液濕潤性能作為技術評價指標，如專利cn201310377032.9，cn200810172164.7，同時以上專利所述磁化裝置都普遍采用直通式磁化結構、單一方向的磁化作用方式，易導致所形成的磁場強度不均衡、運行不穩定，不能有效改善溶液濕潤性能，無法有效提高噴霧降塵用水的濕潤性能。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術缺陷，針對現有磁化裝置及方法存在的不足，為了減少礦井主要產塵點的粉塵濃度，提高降塵效率，提供一種具有磁場強度穩定、磁化效率高、本質安全、便于安裝及運用的特點、可有效改善煤礦井下降塵用水的濕潤性能，提高濕式噴霧降塵效率的制備煤礦井下降塵用磁化水的磁化裝置及方法。

為了實現上述目的，本發明提供的制備煤礦井下降塵用磁化水的磁化裝置，包括磁筒、出水口、進水口；所述磁筒包括耐壓管、法蘭盤、外部磁鐵、內部磁鐵、中空耐壓管、螺旋葉片、連接鋼柱、封閉螺母；所述法蘭盤焊接于磁筒兩端；所述耐壓管通過法蘭盤分別與出水口、進水口連接；所述出水口、進水口分別通過礦用快接與降塵用進出水管連接；

所述外部磁鐵排布在耐壓管外壁；所述中空耐壓管兩端外壁通過連接鋼柱與耐壓管內壁焊接固定；所述螺旋葉片貼合耐壓管內壁，與中空耐壓管焊接；所述內部磁鐵封閉在中空耐壓管內部，中空耐壓管兩端用封閉螺母進行封閉。

進一步，所述磁筒為n個，分為兩排；所述出水口通過連接彎管與第一排磁筒的每個磁筒的一端連接；所述進水口通過連接彎管與第二排磁筒的每個磁筒的一端連接；第一排磁筒的每個磁筒的另一端分別通過一個連接彎管與第二排磁筒的每個磁筒的另一端連接，采用“u”字形并聯排布；通過連接彎管與出水口、進水口連接的磁筒一端均設有閥門。

進一步，所述的磁筒個數n≥4，且為偶數；磁筒長度1.3m-1.8m。

進一步，所述螺旋葉片的螺距d≥50mm，緊貼耐壓管內壁，與不銹鋼中空耐壓管采用封閉式焊接；當然根據實際需要及水流量大小，可以適當的增加螺距。

進一步，所述的中空耐壓管采用304型不銹鋼，與耐壓管采用“v”字形連接鋼柱焊接；所述中空耐壓管兩端帶有內絲，用封閉螺母進行封閉。

進一步，所述耐壓管采用304型不銹鋼。

進一步，所述磁筒外部包裹一層金屬材質的屏磁罩；外部磁鐵位于屏磁罩、耐壓管之間。

進一步，所述外部磁鐵交替式排布在耐壓管周圍；所述內部磁鐵封閉在中空耐壓管內部呈十字形交錯排布。

本發明還提供一種利用上述制備煤礦井下降塵用磁化水的磁化裝置的磁化方法，包括以下步驟：

a、將降塵用水輸入進水口，流入耐壓管，通過控制閥門控制水流量；

b、所述中空耐壓管、螺旋葉片、耐壓管構建螺旋推進水流磁化通道，對水流進行均勻磁化；所述內部磁鐵、外部磁鐵交錯式排布所形成的具有強弱交替的磁場環境，對水流進行持續的脈動式切割磁化；

c、降塵用水通過出水口流出。

進一步，所述內部磁鐵、外部磁鐵形成的磁場環境的強度為300mt-350mt。

本發明的有益效果在于：

（1）本發明所設計的磁化裝置由多個磁筒構成，可以根據處理水量的大小及水質來調節磁筒的數量及安裝方式，使磁化裝置對降塵用水產生最佳的磁化效果。本發明所述磁化裝置內部無運動部件，無需外動力，在煤礦井下使用安全系數高，適用于瓦斯礦井；

（2）本發明所采用的磁筒，其內部所含有的內外磁鐵圍繞螺旋水流通道采用交錯式排布的方式進行放置，在磁筒內部形成了穩定的脈動式強磁場環境，其磁場強度達到了300-350mt，對流過的降塵用水進行交替脈動式切割磁化，使溶液內部分子運動加劇，進而更易于溶液分子間氫鍵的斷裂，使降塵用水的濕潤粉塵性能得到增強；

（3）本發明的螺旋葉片螺距d≥50mm，緊貼耐壓管內壁，與中空耐壓管采用封閉式焊接，形成了螺旋水流通道，該通道與內外磁鐵所形成的磁場共同構成了螺旋推進磁化環境，相對于直通式磁化通路，磁程更長；且使流經的水溶液湍流性增強，更易于水溶液的均勻磁化；

（4）本發明所設計的中空耐壓管兩頭帶有內絲，可根據煤礦井下降塵用水所具有的性質，來調整內部所放置的磁鐵，已達到調節脈動切割磁場環境的目的；

（5）本發明所設計的磁化裝置采用脈動切割磁化與螺旋擾流耦合作用的高效磁化方法，相對于直通式單向磁化方法，其溶液磁化效率更高、磁場更穩定、磁化時間更長。

附圖說明

圖1是本發明實施例一的主視圖；

圖2是本發明實施例一的俯視圖；

圖3是本發明實施例一沿a-a方向截面圖；

圖4是磁筒內部螺旋結構圖；

圖5是內部磁鐵、外部磁鐵在磁筒內部排布的截面圖；

圖6是外部磁鐵在磁筒內排布的側視圖；

圖7是磁筒b-b截面磁感線分布圖；

圖8是磁筒c-c截面磁感線分布圖；

圖9是磁筒整體截面磁感線分布圖；

圖10是本發明實施例二的俯視圖；

圖中：1、磁筒，2、耐壓管，3、法蘭盤，4、8、10、11、閥門，5、出水口，6、礦用快接，7、連接彎管，9、進水口，12、外部磁鐵，13、內部磁鐵，14、屏磁罩，15、中空耐壓管，16、螺旋葉片，17、封閉螺母，18、連接鋼柱，19、磁場環境。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進行進一步說明。

實施例一：

如圖1-3所示，本發明的制備煤礦井下降塵用磁化水的磁化裝置，包括磁筒1、出水口5、進水口9；所述磁筒1包括耐壓管2、法蘭盤3、外部磁鐵12、內部磁鐵13、中空耐壓管15、螺旋葉片16、連接鋼柱18、封閉螺母17；

所述磁筒1為四個，長度為1.5m，分為兩排；法蘭盤3焊接于磁筒1兩端；所述出水口5通過連接彎管7與第一排磁筒1的兩個磁筒1的一端連接；所述進水口9通過連接彎管7與第二排磁筒1的兩個磁筒1的一端連接；第一排磁筒1的兩個磁筒1的另一端分別通過一個連接彎管7與第二排磁筒1的兩個磁筒1的另一端連接，采用“u”字形并聯排布；通過連接彎管7與出水口5、進水口9連接的所述磁筒1的一端均設有閥門4、8、10、11；所述出水口5、進水口9分別通過礦用快接6與降塵用進出水管連接；可根據磁化的水流量及需要可以增加磁筒1的數量或者控制“u”字形排布通道上的閥門4、8、10、11來實現調節。

如圖4-6所示，所述耐壓管2外壁包裹一層屏磁罩14，外部磁鐵12交替式排布在屏磁罩14、耐壓管2之間；所述耐壓管2采用304型不銹鋼；所述內部磁鐵13封閉在中空耐壓管15內部呈十字形交錯排布；所述中空耐壓管15采用304型不銹鋼，與耐壓管2采用“v”字形的連接鋼柱18焊接；所述中空耐壓管15兩端帶有內絲，用封閉螺母17進行封閉；所述螺旋葉片16貼合耐壓管2內壁，螺距d=50mm，與中空耐壓管15采用封閉式焊接。

本發明還提供一種利用上述制備煤礦井下降塵用磁化水的磁化裝置的磁化方法，包括以下步驟：

a、將降塵用水輸入進水口9，流入耐壓管2，通過控制閥門4、8、10、11控制水流量；

b、所述中空耐壓管15、螺旋葉片16、耐壓管2構建螺旋推進水流磁化通道，對水流進行均勻磁化；所述內部磁鐵13、外部磁鐵12交錯式排布所形成的具有強弱交替的磁場環境19，對水流進行持續的脈動式切割磁化；（如圖7-9所示）

c、降塵用水通過出水口5流出。

所述內部磁鐵、外部磁鐵形成的磁場環境19的強度為300mt-350mt。

由中空耐壓管15、螺旋葉片16、耐壓管2構成的螺旋推進水流磁化通道，相對于直通式磁化通道，增加了水溶液的湍流性與磁程；由內部磁鐵13、外部磁鐵12交錯式排布形成的交替脈動式磁場環境19，相對于單一磁場環境，能夠使水分子與磁場形成一種共振系統，使溶液內部分子運動加劇，進而更易于溶液分子間氫鍵的斷裂，實現了降塵用水高效均勻的磁化，增強了溶液噴霧降塵效果。

實施例二：

與實施例一不同的是，如圖10所示，本實施例的磁筒1為八個，第一排為四個磁筒1；第一排的四個磁筒1的一端分別通過各自的法蘭盤3與連接彎管7連接，連接彎管7與出水口5連接。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下還可以做出若干改進，這些改進也應視為本發明的保護范圍。