噴霧降塵是一種新型的降塵技術(shù)，是利用噴霧產(chǎn)生的微粒由于其及其細(xì)小，表面張力基本上為零，噴灑到空氣中能迅速吸附空氣中的各種大小灰塵顆粒，形成有效控塵。

噴霧原理：

噴霧是通過(guò)噴嘴，使液體分散成細(xì)小的霧滴，進(jìn)入到空氣中。噴霧的整個(gè)過(guò)程，包括內(nèi)部液體的動(dòng)力、噴射表面氣體的運(yùn)動(dòng)、噴射壓力，以及噴嘴的形狀等都對(duì)液體霧化的效果有重要的影響，這些因素之間彼此聯(lián)系，相互影響。

目前對(duì)于霧化的機(jī)理主要有兩種：

一種是射流破碎理論，瑞利最先提出射流破碎不穩(wěn)定理論，他認(rèn)為要形成噴霧的液體在噴射時(shí)，其與氣體的速度差會(huì)產(chǎn)生擾動(dòng)，當(dāng)這個(gè)擾動(dòng)不斷擴(kuò)大時(shí)，直至擾動(dòng)振幅達(dá)到最初射流半徑，就會(huì)破壞射流的穩(wěn)定，液體也就產(chǎn)生破碎，進(jìn)而形成液滴。但這個(gè)理論忽略了液體的粘結(jié)力，韋伯在此基礎(chǔ)上，加入了液體的粘結(jié)力，計(jì)算得出了粘性射流最大的不穩(wěn)定值，完善了射流破碎理論。

另一種機(jī)理是液膜破碎霧化理論，這種理論認(rèn)為液體噴出時(shí)，在液體表面有一層液膜，在噴出的過(guò)程中，液膜的穩(wěn)定性受到破壞，產(chǎn)生波動(dòng)，隨著擾動(dòng)的加大，當(dāng)擾動(dòng)振幅達(dá)到半個(gè)或一個(gè)波長(zhǎng)時(shí)，液膜破裂，液體便會(huì)分散，之后由于表面張力作用，分散的液體又再次聚集，形成液滴。

降塵原理：

噴霧降塵主要是通過(guò)四種方式捕捉粉塵，并使其沉降，從而實(shí)現(xiàn)降塵。

1、通過(guò)噴霧，礦井內(nèi)的濕度增高，水氣便會(huì)以粉塵顆粒為中心聚集，使塵粒的質(zhì)量和直徑增加，利于塵粒之間的碰撞，當(dāng)塵粒相互碰撞時(shí)，由于表面有水氣包圍，反彈力減少，塵粒便會(huì)逐漸沉降下來(lái);

2、質(zhì)量和直徑較大的塵粒受到自身重力和慣性的影響，運(yùn)動(dòng)方向會(huì)脫離風(fēng)流的流線方向，不計(jì)塵粒的質(zhì)量，塵粒會(huì)與分流一同運(yùn)動(dòng)，但塵粒有一定的大小，當(dāng)噴霧的水霧粒與塵粒質(zhì)心的距離小于其半徑時(shí)，兩者會(huì)粘結(jié)到一起，從而塵粒被攔截，這個(gè)過(guò)程稱為攔截捕塵;

3、直徑大于 0.5～1μm 的塵粒，其與水滴的相對(duì)速度，以及水滴的直徑都對(duì)粉塵的慣性系數(shù)有一定的影響，慣性系數(shù)越大，粉塵與水滴越容易發(fā)生碰撞，即更易除塵;

4、直徑小于 0.2μm的塵粒主要是做布朗運(yùn)動(dòng)，可以通過(guò)擴(kuò)散捕集，用水霧粒捕集。

國(guó)內(nèi)外研究表明，高壓噴霧降塵具有霧粒直徑小、霧粒運(yùn)動(dòng)速度高、霧粒密度大及霧粒射程遠(yuǎn)、耗水量小、覆蓋面積大及噴嘴不易堵塞等顯著優(yōu)點(diǎn)，能夠很好地滿足高效降塵的要求，特別是對(duì)微細(xì)粉塵，高壓噴霧降塵有很高的降塵效率。此外，高壓噴霧的霧粒還帶有一定的靜電荷，由于粉塵的靜電相吸作用，使得它對(duì)難以凈化的微細(xì)粉塵具有很好的凈化作用。

噴霧效果的好壞直接影響降塵效果的好壞。影響噴霧降塵效果的因素有水的特性、噴嘴型式及參數(shù)、霧流特性、噴霧流量、噴霧壓力和噴霧系統(tǒng)的合理匹配與布置、粉塵粒度分布等。

其中，噴嘴參數(shù)、噴霧壓力及粉塵粒度分布是影響噴霧降塵效果最為關(guān)鍵的因素。噴嘴參數(shù)和噴霧壓力決定了噴霧降塵的霧流特性和噴霧流量，噴霧降塵霧粒與粉塵粒度分布的合理匹配直接決定最終的降塵效果。

裝置供給壓力與霧體粒子的降塵性能關(guān)系很大，裝置供給壓力越大產(chǎn)生的霧粒越小，霧體體積也越大，霧粒噴出初速度越快，降塵效果越好，單位體積的耗水量越大，降塵效果越好，粉塵的密度越大和濕潤(rùn)性越好，都會(huì)使降塵的效率顯著提高。

1、高壓噴霧降塵基本原理

將水從噴霧頭的斜側(cè)方向引入噴霧頭內(nèi)，而風(fēng)從噴霧頭的后部以直線方向引入噴霧頭內(nèi)，當(dāng)風(fēng)力射流噴霧噴嘴在同時(shí)接通承壓水和高壓氣流時(shí)，承壓水和高壓氣流在射流噴嘴的噴嘴腔內(nèi)混合，依靠風(fēng)的高壓動(dòng)力將引入的承壓水加以霧化，通過(guò)噴嘴噴出，一股高壓氣流使得水流鋪開(kāi)并迅速破碎。

利用風(fēng)的壓力，使進(jìn)入的防塵水分裂成許多小水滴，并在風(fēng)力射流噴嘴的噴頭處噴成霧狀，通過(guò)對(duì)稱噴嘴邊壁周邊向外噴射形成噴射霧流，形成有利于降塵和隔塵的噴霧體，噴射霧流隨著氣流的擴(kuò)散而擴(kuò)散并變成湍流。

霧流在高速氣流的沖擊下分散度非常好，當(dāng)噴射霧流射入產(chǎn)塵空間時(shí)，將產(chǎn)塵空間全面覆蓋，在水霧射流與含塵氣流之間的接觸、擴(kuò)散、凝結(jié)和重力沉降作用下，達(dá)到噴霧降塵的目的。

噴頭外觀如上圖所示，噴霧系統(tǒng)如下圖所示。

2、高壓噴霧降塵的卷吸機(jī)理

根據(jù)流體力學(xué)原理，高壓氣流引射噴霧過(guò)程中，霧流速度變化規(guī)律如下式：

式中 Um——射流軸線最大流速，m/s;

U0——風(fēng)管出風(fēng)口流速，m/s;

b0——射流軸線最大流速，m/s;

x——距出風(fēng)口的距離，m;

l0——噴嘴條縫長(zhǎng)度，m。

粉塵濃度在軸線方向變化規(guī)律如下式：

式中 C0——出射霧流的原始粉塵濃度，mg/m3;

q——射流周?chē)諝庵醒厣淞鲉挝婚L(zhǎng)度的粉塵濃度梯度，(mg/m3)/m;

Q0——風(fēng)管出口流量，Q0=2l0b0U0。

結(jié)合兩式根據(jù)可知：霧流速度隨著離噴射口距離x增加而逐漸降低;粉塵濃度隨著離噴射口距離x增加而不斷下降。

根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果可知，在霧流中由于粉塵之間不斷凝結(jié)，粒徑不斷增加，當(dāng)速度下降到一定程度，則凝結(jié)的大顆粒凝結(jié)粉塵則從空氣中分離沉降下來(lái)，因此，隨射流離噴射口的距離增加，粉塵濃度不斷下降。

由此可見(jiàn)，卷吸與混合作用的結(jié)果使射流端面不斷擴(kuò)大，而流速則不斷降低，同時(shí)由于霧流中粉塵之間不斷凝結(jié)，粒徑又不斷增加，從而在重力作用下不斷沉降，達(dá)到降塵和除塵的目的。

3、高壓噴霧降塵技術(shù)體系中霧塵相互作用分析

①接觸作用

在形成的噴霧場(chǎng)中，水滴錯(cuò)綜排列形成空間分布的無(wú)數(shù)的“網(wǎng)格”，當(dāng)某一尺寸的粉塵微粒沿著流線剛好運(yùn)動(dòng)到霧化水滴表面附近時(shí)，如果從流線(也就是粉塵微粒的中心線)到霧化水滴表面的距離等于或小于粉塵微粒的半徑，粉塵微粒就在霧化水滴表面被攔截下來(lái)。

②慣性作用

當(dāng)在霧粒與塵粒之間存在著相對(duì)速度時(shí)，則存在著慣性作用。當(dāng)它們相遇時(shí)，由于慣性作用使粉塵脫離流線而碰撞并粘附于水滴上，達(dá)到除塵的目的。霧粒與塵粒間相對(duì)速度越大，慣性碰撞的機(jī)率就越高。但若霧粒直徑太小，霧粒的慣性太小，與塵粒間的慣性作用力很弱，慣性碰撞作用噴霧降塵效果會(huì)大大減弱。

③擴(kuò)散作用

粉塵粒子小于0.2μm，則擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)起主要作用，塵粒的擴(kuò)散作用隨粒徑及氣體粘性的減少與相對(duì)速度的增加而增強(qiáng)。高壓氣流噴霧可使霧粒粒徑很小，對(duì)以擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)為主的塵粒具有非常好的噴霧降塵效果。

④重力作用

當(dāng)塵粒被霧流捕捉，以及粉塵微粒相互結(jié)合并形成更大質(zhì)量的微粒，在小顆粒變成大顆粒的過(guò)程中，顆粒所受到的重力作用超過(guò)風(fēng)流給予塵粒的浮升力時(shí)，則塵粒在重力作用下沉降。

4、高壓噴霧降塵主要特點(diǎn)

①將噴頭設(shè)計(jì)成扁形，利用風(fēng)的壓力，將水噴成扇形的霧狀，形成有利于降塵和隔塵的扇形霧狀，增加了噴霧覆蓋面積，將煤塵全面覆蓋，達(dá)到隔塵和降塵的目的，提高了噴霧降塵的效果。

②在煤機(jī)風(fēng)水管路與噴霧頭連接處各安設(shè)一截止閥，控制風(fēng)量和水量，以達(dá)到最好的噴霧降塵效果。

③較好的噴霧頭的固定方式，設(shè)計(jì)成可隨意調(diào)節(jié)噴霧頭的上下和左右方向，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，可以根據(jù)煤層的厚薄、煤塵的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)，有效地噴霧降塵。