矿用防爆柴油机废气处理箱结构设计

目 录 摘 要 1 英文 摘要 2 1 绪论 3 矿用防爆柴油机水洗箱的研究的背景及意义 3 防爆柴油机水洗箱国外的研究现状 5 防爆柴油机水洗箱国内的研究现状 6 设计要解决的主要问题及预期社会经济效益 7 2 关于防爆柴油机水洗箱的设计要求 9 防爆柴油机水洗箱国际标准以及国内标准 9 防爆柴油机水洗箱结构设计原则 9 防爆柴油机水洗箱结构简介 12 防爆柴油机水洗箱水容量计算 12 防爆柴油机水 洗箱阻烟板设计 15 阻烟板孔径及密度的确定 15 阻烟板的工作原理 17 阻烟板的优缺点 17 3 防爆柴油机水洗箱结构设计及工作原理 22 3 1 防爆柴油机水洗箱结构设计 22 防爆柴油机水洗箱外壳设计 22 防爆柴油机水洗箱进排气管结构设计 23 防爆柴油机水洗箱结构特点 23 防爆柴油机水洗箱工作原理 24 防爆柴油机水洗箱工作原理 24 防爆柴油机水洗箱工作特点 26 防爆柴油机水洗箱优缺点 27 参考文献 28 致谢 29 第 1 页 共 31 页 矿用防爆柴油机废气处理箱结构设计 摘要 ： 以某种型号的防爆柴油机的排气水洗箱为研究对象，建立了排气水洗箱内部基本结构的模型，然后对水洗箱的结构模型进行了适当的优化。然后运用三维制图软件 排气水洗箱的结构的进行了基本的设计和建模，得到排气水洗箱的内部结构以及双阻烟板在水洗箱内部的分布情况。最后结果表明：防爆柴油机排气水洗箱不仅在功能上有所提升，在其的体积以及外观上更加符合当前矿井中的生产要求。 关键词 ： 防爆柴油机；水洗箱； 第 2 页 共 31 页 of of a of as of a of of is of is is to of of of in of of in 第 3 页 共 31 页 1 绪论 中国是一个以煤炭为主要能源的国家，煤矿安全生产成为大多数人的共同期待，因为柴油机具有体积小，做工精湛，使用方便、灵活等特点，在煤矿的优势，适应性强，所以矿用柴油发动机，但也带来了一系列的副作用。柴油机在运行过程中的两个特点：操作过程中会释放出大量的 氧化物和固体颗粒和其他有害物质，造成了巨大的伤害在这个高污染工作的煤矿工人长期健康的环境下；矿井通风条件不好，矿井下瓦斯长时间积聚，不能完全排出，与普通柴油发动机的排气温度在 650 C，高温高压的废气排放的燃烧火焰，有很多火花点火失败的地下天然气。针对以上 两点，防爆柴油机必须解决防爆、冷却、废气净化等问题。 矿用防爆柴油机通用技术条件中规定防爆柴油机任一表面温度不得超过 150，排气温度不得超过 70 1。传统的柴油机排气温度达到 650 摄氏度，排气歧管的温度，排气管在（ 300 500）摄氏度，如果应用于矿井，其表面温度和排气温度过高，会点燃气体爆炸所造成的环境。为了达到矿用防爆柴油机性能、排气温度和表面温度的排气系统，一系列基于传统柴油机改造的需要，如辅助冷却装置矿用防爆柴油机排气系统的安装（如排气排气栅栏设备如洗箱）。在柴油机进排气系统中，可大量排 放防爆排气、防爆栅栏等辅助部件，提高防爆柴油机的工作安全性。 目前，在国际上对柴油机排气处理箱进行了大量的研究，无论是在使用，或以上都有优秀的形状优化设计，但仍有许多不足之处，需要改进我们的优化方案。为此，我们对矿用防爆柴油机废气处理箱的结构进行了深入的研究和优化，柴油机的尾气排放达到国际标准，和矿用防爆柴油机排气箱结构简单、小巧尽可能不影响柴油机的正常运行，对确保矿工的安全。同时，提高井下空气质量监测能力，增加通风量，合理安排通风系统，是保证煤矿安全生产和职工健康工作的基本途径。 矿用防爆柴油 机水洗箱的研究的背景及意义 新石器时代以来的六千至七千年前，中国已开始认识和利用煤炭。宋元时期， 第 4 页 共 31 页 中国的煤炭产量和开采远远领先世界的技术，明和清朝是中国封建社会的最后阶段，也是煤炭开发利用的鼎盛时期。可见的演化和发展，几千年来中国社会的过程中，煤炭已成为中国源源不断的、不可替代的能源，和煤炭工业的发展促进了社会生产力的发展和人类文明进步。煤炭工业在国民经济发展中起着重要的作用，促进了我国经济的快速增长和社会的进步。煤炭工业作为国民经济的传统产业和基础产业，对国民经济的发展起着举足轻重的作用。煤炭是中国最丰富的 资源储量，居世界第三位，产量居世界第一，山西省是在中国最大的煤炭大省，煤炭产业促进当地社会经济的发展，越来越多的人选择从事煤炭行业，由于山西煤炭资源和自然位置地理位置。煤炭开采形式单一，地下开采生产。你也应该知道，矿井通风的条件有限，气体在矿井积累不能及时彻底清除，在高温度和高压力的情况下，很容易发生爆炸事故，瓦斯爆炸事故是煤矿生产中的事故发生频率最高，随着社会的发展，科学技术的进步，越来越多的科学技术或产品专利的煤炭生产使用中产生，也同时降低了社会劳动的过程中，这些技术产品的许多负面影响。 广泛使用的柴油 发动机和柴油机的进步使煤炭工业的发展，因为史无前例，具有小巧、使用方便、使用灵活、煤矿等优点，适应性强，因此在广泛的领域在煤矿井下使用的柴油发动机，但同时也带来了一系列问题。柴油引擎将释放大量的 操作过程中，氮氧化物和固体颗粒和其他有害物质，造成了巨大的伤害在这个高污染工作的煤矿工人长期健康的环境下；矿井通风在有限的条件下，气体积累在我不能及时和完全排出废气的柴油发动机大多在 650的高温，高温高压的废气大量失败的恒星燃烧的火花包裹排出，容易引燃爆炸气体在煤矿，造成煤矿职工人身安全，瓦斯爆炸是无法保证的 ，所以即将防爆柴油机排气水洗箱及发明使用。水洗气的方法有效地减少了防爆柴油机排气温度的防爆柴油机排气，减少有害物质排放的有效途径，净化效果好，对柴油机排放的氮氧化物和碳氢化合物，还可以清洗油烟、烟尘和其他有害可溶于水的增加，烟气阻力板材料；结构可以显著降低火焰和火花的排除，避免光线在空气中易燃、易爆气体，造成不必要的事故；同时，结构透气性好、成本低、形式简单、拆卸方便，不会对柴油机的功率损耗影响显著，这种结构的设计具有良好的实用价值；增加了筛网结构，可有效减少废气排放过程中产生的气泡量，降低噪音，并能最大限 度地发挥水的作用，固体两个过滤器被溶解，进一步减少废气中污染物的排放。 第 5 页 共 31 页 防爆柴油机水洗箱国外的研究现状 防爆柴油机一般用于地下开采的地下，在那里的工作通常可能是易燃易爆气体，因为在现象的回火过程中可能出现的柴油机进气，并含有高温废气颗粒，易燃易爆气体在工作场所容易燃烧。在柴油机排气系统中，如排气水洗箱等冷却防爆辅助装置可有效降低排出气体的温度，从而提高防爆型柴油机的安全性。国外煤矿用于防爆柴油机水洗箱的研究起步较早，在第二十世纪 30 40 煤矿井下的作用下，作为柴油机排气冷却装置。从 50 到第二十世纪 60 年代，主要从事煤炭开采在一些国家已经开始应对高温和高压的煤矿事故引起了一系列的煤矿瓦斯爆炸，直到 70 年代，大多 数国家都建立了矿用防爆柴油机排气冷却设备系统，有其自身的的特点，并具有重大的经济效益，如图 1示为目前最常见的一种防爆柴油机。 图 1防爆柴油机基本外形 目前，国外煤矿用防爆柴油机的排气冷却装置（水洗箱）主要是基于湿式冷却。水洗箱生产是水冷却装置的主要类型（见图 1干气冷却装置，冷却阻尼型废气处理罐和空气两相式冷却装置，防爆柴油机排气箱具有可靠性高、结构 第 6 页 共 31 页 设计领域的先进技术的特点。 图 1水洗法废气处理箱 防爆柴油机水洗箱国内的研究现状 在早期，由于其机械制造业在我国的落后，防爆胶轮车发展较晚、讨厌落后。第二十世纪 90 年代以来，外资企业防爆胶轮车神东集团首次推出，此后，国内许多公司先后从澳大利亚、美国和德国引进了一批防爆胶轮对中国煤炭工业的汽车有了质的飞跃。“ 75”期间，机械制造业在我国投资大背景下迅速发展。因此，我国防爆胶轮车的自主品牌已经发展。 4105 型防爆柴油机是我国研制开发的，国家战略 75 在研制的 6105 型防爆柴油机中，可应用于实际生产中。煤炭科学研究院太原省煤炭研究所等来源。常州的 展研究与发展中心（一）， D） ，包括 炸防爆柴油机，如图 1示， 车的橡胶； 爆装载机， B 防爆柴油铲运机等。与国外企业建立合资企业，引进国外先进技术。虽然国内防爆胶轮车有了很大的发展，但也暴露出许多问题，在使用中，最典型的是“三高一低”的低上座率，高污染、高油耗、噪声大，这些问题都有待解决。在中国许多煤矿开始比较防爆柴油机上的应用，国际生产时间较晚，且应用较少， 第 7 页 共 31 页 所以对防爆柴油机排气水箱的研究与开发也慢 2 。 由于防爆柴油机水箱在小户型领域的使用并不多，对国内柴油机尾气洗涤箱生产企业在这一领域形成不愿意投入过多的现象，国内防爆柴油机尾气洗涤箱显示类型单一，功能不全面、可靠性差。随着防爆柴油机数量的增加，科学技术的进步，对地下环境的要求越来越高，防爆柴油机的水洗箱的生产和开发也必须提高。 图 1防爆柴油机无轨胶轮车 设计要解决的主要问题及预期社会经济效益 中国是一个以煤为主要能源的国家，煤炭是中国最丰富的资源储量，居世界第三位，产量居世界第一，煤炭生产的安全关系到生活中的幸福，因 为千千万万的人，大部分煤炭资源存储在几千米甚至更深，所以大部分中国的煤矿地下开采。地下矿山深部矿井通风，在有限的条件下，气体积累在我不能及时和彻底清除，这不仅是煤矿工人的健康有很大的危害，在高温高压条件下容易发生瓦斯爆炸的情况下，生命安全，数以百万计的家庭健康威胁到数以百万计的人们。因此，我们只有通过科学技术，减少煤矿事故，废气防爆柴油机高温 650 摄氏度，严重威 第 8 页 共 31 页 胁矿工的安全，减少废气温度是主要问题的设计。 目前，矿用防爆柴油机尾气水洗箱中有很多讨论，但也有各种各样的产品，但随着科学技术的进步，越来越多的使用 ，对环境的要求也越来越高，矿用防爆柴油机尾气水洗箱也需要一些进步的生产与发展。把水洗箱煤矿安全生产要求的辅助设备提出了更高的要求，大大提高了成都煤炭设备行业的市场竞争形成防爆柴油机匹配，不但有很高的要求的尺寸，功能更加全面、完善的要求。随着社会的发展，科学技术越来越发达，煤矿对产品的经济效益也提出了更高的要求，尽可能地降低产品成本，提高收益。地下柴油机排气水箱具有更高的标准和要求，尺寸为可能的产品发挥最大的作用和效率最高的要求的情况下尽量的小，但也尝试探索更多的功能，一箱多效。 第 9 页 共 31 页 2 关于防爆柴油机排气水洗箱的设计要求 防爆柴油机排气水洗箱国际标准以及国内标准 一种矿用防爆柴油机废气处理箱（水洗箱）的设计标准，为中国致力于将其产品推向市场的国际化，更广阔的市场，所以防爆柴油机水箱在国内和国际标准几乎一致，即标准排气水箱设计规范中国防爆柴油机以下几个方面： 1）爆炸之前，柴油机的废气应通过冷却和净化池排出。冷却净化水箱可安装在火焰避雷器前，和冷却净化水箱和阻火器的固定板应采用耐腐蚀的材料； 2）冷却净化水箱安装在阻火器应隔爆结构，连接避雷器隔爆接合面宽度不应小于 25一个隔爆接合面宽度应不小于 13体边缘到边缘的孔宽度应不小于 93 ； 3）冷却净化水箱应设置水位，如果冷却净化水箱设置玻璃窗型水痕防爆结构，窗口部分应小于 25果冷却水净化槽小，使用外置水箱水，冷却净化槽没有水痕，但外罐应设置水痕；净化罐可通过喷雾冷却，这种方法冷却而无水痕，但喷淋槽应设置水痕。冷却系统的往净化水箱注水的孔应使用螺纹隔爆结构，并且要盖紧固装置； 4）矿用防爆柴油机通用规范规定，防爆柴油机表面 温度不得超过 150 摄氏度，和排气温度不得超过 70 摄氏度。 防爆柴油机排气水洗箱结构设计原则 防爆柴油机水洗箱的设计是柴油机冷却系统的关键，主要是确定其结构形式、形状、尺寸、材料等。防爆柴油机冷却系统组成如图 2示： 第 10 页 共 31 页 图 2排气冷却系统 1 喷水泵 2 排气总管 3 排气弯管 4 喷水嘴 5 水箱 6 废气处理箱 7 膨胀箱 8 分压箱 9 废气处理箱中冷却水 10 排气出口 11 防爆排气栅栏 12 温度表 13 超温保护装置传感器 防爆柴油机排气冷却系统排气水冲洗箱的安装位置如图 2示： 第 11 页 共 31 页 图 2排气水洗箱安装位置 防爆柴油机尾气洗涤箱形状根据柴油机的用途和功能，排气水洗箱的设计风道或进气口，气体在水箱底部以上 40 毫米到 80 毫米处通入废气，并在箱通过上下流动之间的隔膜排出来这个盒子后，有利于废气冷却。防火栏应设计和安装在箱以上，必须设计，以防止冷却水流出的空气。防火栅栏的位置和固定方法应易于拆卸，以便以后清洗和更换。进水口设计，方便随时加水，方便随时排水。在排气水洗箱箱上方水位最高，也要留一定的空间高度，避免因初始启动造成的自来水过多现象。在水洗箱的设计中，应考虑内积碳要清洗方便。防爆板和压力水箱的要求将严格按照设计规 范，栅栏和洗箱接触的地方尽量使用不锈钢，选择优质钢的其他部分，让箱体更耐用，延长使用寿命，箱壁的厚度是 6 毫米至 8 毫米之间，需要使用可以满足水洗箱，飞机在加强筋设置以增加强度。导气道或导气罩壁厚在 3 毫米到 4 毫米之间就足够了。 排气管道防爆柴油机排气水箱必须采用层间水冷系统，与水箱连接的排气管不建议采用水冷却法的水层，水层厚度可设计为 10 毫米，满足设计要求。并在 第 12 页 共 31 页 设计时，必要时，设置波纹管，以避免冲击进入排气水箱。 防爆柴油机水洗箱结构简介 在防爆柴油机的排气系统中，排气洗涤箱的主体结构为带有气体入口和 气体导流管、烟气出口、箱体和底座挡板结构 5 的等各种零部件构成内部结构的排气水洗箱，如图 2示。 图 2排气水洗箱基本结构图 当防爆柴油机，高温烟气压差通过烟气入口进入排气水箱，然后沿着导流管的烟气流动，与冷却水箱直接接触，冷却水导流管出口以下，烟气和冷却水可以充分接触。箱内冷却水冷却冷却后，烟气沿着外导流管上升，最终从烟气出口排出 6 。 防爆柴油机水洗箱水容量计算 排气水洗箱的冷却水的关键是水容量。洗涤箱的水容量应控制在适当的范围 第 13 页 共 31 页 内，一方面水洗箱的体积不能过大，另一方面，冷却水不能充得次数太频繁。目前，国内外对柴油机排气洗涤箱的水量和柴油机满负荷运行时间没有精确的调节和计算方法。 正常情况下，根据现有条件大致推理的计算方法，并针对 66爆柴油机清洗水箱容量计算、操作简单的推理。根据矿井下的运输要求，一般负荷不得超过 1 小时，加上一些特殊情况，应确保在 时内，水箱不会被消耗。洗水箱的水量可以根据热量的大小来计算，通过进入洗涤水洗涤箱的热量可以转化为水蒸气。计算柴 油机发热量，燃料消耗量。 柴油热值， 42483 油耗， h。 柴油机满载运行时单位小时柴油放热为： Q = 42483 66 723398h 1当柴油机满载柴油释放的热量单位小时：冷却水系统散热的散热器的散热包括柴油机水套排气管，和水夹层 13 15 倍高于普通柴油发动机。 水套的散热量 q 比散热量 q， 取 3424h； 柴油机功率 采用 66 3424 66 = 225966h 废气管水夹层的散热量相当于水套的 ，取 1 = 225966 316353h 2 = 3600 3600 66 = 237569 h 第 14 页 共 31 页 3 = Q 723298 316353 237569 = 169476 h 0的饱和水 W W = 汽化潜热 r，取 2453 W = 1694762453 = 69 h 化水量： 69 103 103 升 考虑废气箱要保留一定水量水能使废气不直接排空，排气指标不超限，故此值应乘以一个系数，一般取 式中取 = 103 139 升 因此， 66油机排气罐将被评为 140 公升的水容量。通过实验， 140 升的排气水箱容量会更好 66油机排气温度降低，以达到制冷标准。 防爆柴油机水洗箱阻烟板设计 在我国煤矿的在大多数情况下，防爆柴油机在矿井下的通风条件非常有限，大量的有毒有害气体和其它易燃易爆气体的积累，并不能及时的排出矿井外，排气温度高，防爆柴油机排气中又夹杂用火焰或火花放电，这种情况显然是不能与中国的煤矿安全生产标准的一致性，对煤矿工人的安全受到严重威胁。因此，为了达到安全标准，我们必须安装用于一些火焰火花安装废气处理箱，可以有效的降低火焰和火花的成分，废气处理箱提高发动机冷却水箱熄火性能添加其他活性成分，在排气水洗箱中加装双阻烟板是最常见的一种设计方案。 阻烟板孔径及密度的确定 利用三维 件建立了废气处理箱剖视图如图 2示。 第 15 页 共 31 页 （ a） 无阻烟板废气水箱 （ b） 带阻烟板废气水箱 图 2废气处理箱三维结构图 1 补水口 2 烟气进口 3 烟气出口 4 阻烟网板 5 隔热板 在图 2-5(a)和图 2-5(b)所示的两个模型中，除了多孔阻挡屏部分外，其它部分的尺寸和形状是相同的。阻烟板的设计原则应以防止烟气正常流动为原则，在烟气循环顺畅时不能增加排气阻力。图 2示了隔爆型柴油机排气水洗箱处理槽的通用模型。在实际生产和生活中，废气处理箱的结构设计可以有多种形式，但它们的基本工作原理是相同的，只是形式上的差异，如图 2示。 在本章节的设计中不要使阻烟板的烟气孔径尺寸过大或过小，孔径太大，使烟气冷却不充分，孔径太小会增加排气阻力，因此，阻烟板的厚度应设置为 3气孔径的直径也 设置为 3阻烟板水洗箱清洗模型的建立，网格划分和边界条件 (见图 2原水水洗模型相似。原水洗箱如图 2示： 第 16 页 共 31 页 图 2阻烟板设计模型 图 2边界条件的设置 第 17 页 共 31 页 阻烟板的工作原理 防爆柴油机排放的废气通过烟道入口进入排气水箱，冲到箱排气管的底部，在废气处理箱，冷却水接触换热，废气处理通过烟气出口箱。在理论上，如果能使气体的接触时间和水箱中的冷却水较长，气体和冷却水的热交换更充分，冷却效果会更好，所以考虑烟幕安装使多孔，烟气烟幕对网格划分后进入废气处理箱，与冷却水充分接触。如图 2示，在原有排气洗涤箱模型的基础上，在导风管之间安装两个环形抑烟板，并固定在水洗箱导水盒的壁上。阻烟板可对烟气泡进行裂解和细化，使气体与水充分接触。在设置防烟板结构后，柴油机的废气可以最大程度地冷却和净化。 图 2双阻烟板排气水洗箱结构图 加装烟板的优缺点 根据废气处理箱的基本工作原理，结合现有废气处理箱的三维模型，选择合适的流体计算域建立计算模型。在实际烟气计算局部流场的研究，烟气温度或流 第 18 页 共 31 页 量的烟雾在烟幕与冷却水分离出箱，从而简化模型，利用 处理软件 示。 图 2废气处理箱计算模型 计算模型采用 行了多次计算，计算结果稳定可靠。利用 到了废气处理箱计算结果的相关云图。 第 19 页 共 31 页 图 2废气处理箱温度云图 图 2一个废气处理箱的温度分布云图，从图 2a）可以看出，在高温废气洗涤箱没有烟幕的出口，在最高温度 97 摄氏度，高于国家标准 70 度标准。从图 2b）中可以看出阻力在排烟屏清洗槽内，出口洗涤箱出口温度相对图 2a）整体减少，最高温度的气体出口为 62，温度限值为国家标准值。同时，图像可以直观地看到，在烟幕中，气体的温度明显下降，即烟幕对促进气体和冷却水的温度、降低气体交换的温度起着非常重要的作用。 第 20 页 共 31 页 图 2 废气处理箱压力云图 图 2一个废气处理箱计算的压力分布图，图 2示（一），没有尾气洗涤盒烟障屏，和入口和气体出口之间的压力降为 104 2b）显示，在烟雾板排水箱，进口和出口气体压力下降到 104间，压降比没有烟幕的 以上，尤其在双阻烟板安装的位置，压力变化尤其明显。而且在进风口与排气口之间的压力降急剧上升，表明排气箱内的进气阻力增大 7 ，且增加情况十分明显。 利用 体计算软件对水箱防爆柴油机排气烟度与电阻屏幕前后排水槽模拟，结果表明， 电阻的烟幕，可有效降低防爆柴油机的排气温度，排气温度 第 21 页 共 31 页 可在国家标准规定的范围内有效的控制，以确保矿井生产的成千上万的煤矿工人的人身安全保护的安全。因此，防爆柴油机安装防烟网板具有十分重要的意义。此外，加装烟幕后，排气洗涤箱的压力下降，对柴油机的尾气排放有较大的阻力，最终会导致发动机功率下降，需要进一步优化和改进的问题。 第 22 页 共 31 页 3 防爆柴油机水洗箱结构设计及工作原理 防爆柴油机水洗箱结构设计 在防爆柴油机的排气系统中，排气洗涤箱主要包括烟入口、出烟口、导流筒、箱体和挡板。排气水洗盒的内部结构如图 3示。当防爆柴油机，高温烟气压差通过烟气入口进入排气水箱，然后沿着导流管的烟气流动，与冷却水箱直接接触，冷却水导流管出口以下，烟气和冷却水可以充分接触 8 。箱内冷却水冷却冷却后，烟气沿外导流管上升，最后从烟气出口排出。 图 3原水箱结构 1 进气管 2 导流管 3 外管 4 隔板 防爆柴油机水洗箱外壳设计 由于柴油机具有精致的优点，使用方便、灵活，具有煤矿适应性强的优点，所以在煤矿的应用广泛 9 ，柴油发动机，因此，在保证正常工作条件下的防爆柴油机水箱，设计巧妙，尽可能减少不必要的浪费，节约能源，节约成本，提高经济效益。根据柴油机的用途，可以确定防爆柴油机的水洗箱的形状。我们设计的防爆柴油机的外壳形状是最简单方便的长方体。这个长方体模型是目前应用最广泛的形状之一 10 。根据运输需要，一般负荷运行时间不超过 1h，然后再考虑一 第 23 页 共 31 页 些其他的时间，就必须保证排气水箱不能消耗在 第三和第四部分的计算，我们可以看 到， 66爆柴油机排气罐的需求至少 140 升的水容量连续工作 洗箱除了一定量的水，还需要一定量的空气，以更好地进行气体交换，最高水位以上，也应该有足够的空间，以防止由于初始冲击力的开始跑了太多的水 11 。正常情况下，气水比 1,5:1 能力，所以对尾气水洗箱防爆柴油机外壳体积：通过研究和计算，防爆柴油机尾气洗涤箱壳设计为长 、宽 1 米的长方体。防爆柴油机尾气洗涤箱选用优质钢材，延长排气水洗箱的使用寿命，箱壁的厚度是 6 毫米至 8 毫米，较大的平面腹板加劲肋的设置，增加了箱体的强度，防止变 形或振动冲击变形，如图 3示。 图 3水洗箱外壳设计 防爆柴油机排气水洗箱导气管结构设计 在防爆柴油机排气洗涤箱中，气道有着非常重要的作用，可以说气管对于整个排气箱来说相当于人体血管的重要性。因此，对于防爆柴油机排气洗涤箱，气 第 24 页 共 31 页 管的设计应十分严谨。对防爆柴油机排气水箱的设计要求如下： 1. 在导向管材料的选择，应采用耐高温的材料，因为在 650防爆柴油机的排气温度，在高温、高压的普通钢容易变形，所以一定要选择在上气道优质不锈钢材料； 2. 气道在材料的选择上，而且耐腐蚀性。大多数气体导管时间浸泡在水中，容易生锈，氧化和腐蚀，因此对于导料管生产必须耐腐蚀，或防止腐蚀，如防锈油； 3. 气道壁厚度不增加进口和防爆柴油机排气口之间的压力降，柴油机尾气排放有较大的阻力，将导致发动机功率有所下降。 在风道设计图 3示，防爆柴油机洗涤盒设计风道，排气在排气水箱底部以上 40 毫米至 80 毫米的水，和周围的流动在盒下两烟排出洗衣板外箱后，有利于排放气体冷却 12 。并应设计在安装阻水板的情况下，在排气口，以防止冷却水与气体从外箱，气道壁厚度在 3 毫米至 4 毫米之间，具 体设计如图 3示。 图 3排气水洗箱导气管 第 25 页 共 31 页 图 3防爆柴油机进排气管结构图 防爆柴油机水洗箱工作原理 防爆柴油机水洗箱工作原理 从废气进口水箱排出的气体防爆柴油机所示，流经内管，底部直接进入冷却水和冷却水，热交换充分接触，然后气体沿导管之间的导管和内夹层空间下的上行，通过两层阻烟板，促进排气和冷却水温度开关，降低排气温度，排气气体排出沿导箱水，从烟气出口。废气洗涤箱防爆柴油机排气水箱本研究的工作原理与工作原理排气水最洗涤箱基本上是相同的气体流程图，其实质是增加接触时间的气体和气体冷却水之间的分区之间来回流动在他们之间，所以有足够的时间进行热交换，从而达到冷却效果 13 。 第 26 页 共 31 页 图 3排气水洗箱气体流通图 防爆柴油机水洗箱工作特点 对防爆柴油机水箱的设计结构特性实际上与排气水洗箱最普遍使用的是不同的，但相同的是对在折返迂回增加接触时间之间的隔断气流，气体和冷却水的优点是结构简单，制造维修方便 14 。但同时，有不足的地方，因为气体防爆柴油机排气从导管底部排出，排气阻力比较大，再加上双抽板放电电阻由柴油机工作困难造成的，直接影响柴油机的排放指标和动力指标。由于排气管都埋在水深处，当柴油机启动时，对跑水现象最初形成的影响，或是因为一开始不成功，那将导致飞轮反转 ，柴油机缸内的水，导致发动机不能正常工作时的情况。当柴油机气缸出现进水现象时，柴油机就会失灵，影响井下的正常生产和生产。见图3 第 27 页 共 31 页 图 3水洗箱工作特点图 防爆柴油机水洗箱优缺点 防爆柴油机排气洗涤箱是目前应用最广泛的水洗箱。它具有体积小、结构简单、清洗维修方便、制造工艺简单快捷、成本低等优点 15 。但同时，也有许多缺点，因为水箱排气管排气中的水，导致在困难气道的排气，排气阻力增加，间接影响使用性能，柴油机和柴油机防爆工作效率是严重的，会导致发动机反转，柴油发动机故障，针对以 上问题，我们还需要进行深入的探讨和研究。具体水洗箱结构图如图 4示。 第 28 页 共 31 页 图 3水洗箱结构设计图 第 29 页 共 31 页 参 考 文 献 1戴绍，李世文高产高效综合机械化采煤技术与装备矿井开采技术 M北京煤炭工业出版社 1998 2申进杰 煤矿井下防爆柴油机排放污染的控表 J煤矿机械 2009 30（ 8）：573张栋林 地下铲运机 M北京冶金工业出版社 2002 4藤田明广，天竺茂 发动机排气系统 P 1431390A 2003（ 7） 5刘龚俊 内燃机的排放与控制 M北京机械工业出版社 2005： 6 15 6高梦熊 地下装载机 结构设计与应用 M北京冶金工业出版社2002 7郭燕婵 浅析防爆柴油机 排放 J河北煤炭 2003（ 3） 8郭晶青 在用柴油车治理 “ 戴口罩 ” 难治病 J中国汽车报 2007（ 12） 9周磊，王伯光等 重型柴油车对空气质量的影响及其排放的控制 J环境科学 2011， 32（ 8）： 2179 10何烈秋 防爆柴油机研制概况 J湖北大学邵阳分校学报 1991（ 5）17 19 11鞠子聪 爆柴油机的研制 J河北煤炭 1998（ 4） 39 46 12王桂梅，刘殿辉，段楠 防爆柴油机的研制现状及需求 J矿山机械 2000（ 4）： 62 13冯茂林，李静 防爆柴油机排气系统研究 D北京北京科技大学 2007 14马春泉 井下防爆轨道机车的特点和发展 J煤炭自动化 1998（ 16） 15王桂梅，刘殿辉等 防爆柴油机炭烟排放预测模型 J煤炭学报 2001（ 4）：182 185 第 30 页 共 31 页 致 谢 时间飞逝，转眼间，四年的大学生活也即将结束，同时也意味着我们论文答辩的日子也即将临近，天际赛车场一行之后，我就决定选择节能赛车作为我的毕业设计。刚开始，我们也很迷茫，也无从下手，不知道从哪做起。此时，韩老师就鼓励我们去尝试学更多我们不会的东西学习，所以这次我们准备十分充分，希望能给我一些启迪。经过多次的深入交流，我们收获满满。我们不仅对矿用防爆柴油机废气处理箱有一个全新的认识，而且在一些关键技术有了很大突破。随后我们在 韩老师的指导下认真的完成了自己的毕业设计 ，在近一个月的努力下，我们终于成功的将矿用防爆柴油机废气处理箱设计了出来，在这个过程中，我们学到了很多，不仅将课本的知识重新温习了一遍，而且学到了一些前沿科技，在此，十分感谢韩老师和我们的团队的专业指导。 最后，特别要感谢韩老师的悉心指导，韩老师严谨的治学心态，渊博的学识给我留下了深刻的印象。同时感谢整个团队的辛勤付出，愿大家能继续追逐自己的梦想，风雨兼程。