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以防爆柴油机作为主要动力源的无轨胶轮车,由于其具有高效、安全、适用性广、灵活方便、多用途等优点,被广泛地应用到煤炭生产中。防爆胶轮车在具有甲烷气体和粉尘等潜在爆炸环境的煤矿下工作,必须要对柴油机进行防爆改造来确保防爆无轨胶轮车正常使用的安全性。防爆改造应该参考MT990-2006《矿用防爆柴油机通用技术条件》相关规定:防爆柴油机任何表面温度不得超过150℃,排气出口温度不得超过70℃。本文以40Y防爆无轨胶轮车的240KW防爆柴油机为研究对象,了解到原车上的防爆柴油机进气系统采用了防爆进气格栅装置,排气系统采用了夹水套排气歧管、夹水套涡轮和废气处理洗箱结构。结合原车在矿井下采集的数据,分析其典型的“四高一低”问题——高油耗、高污染、高噪声、高维修费、低出勤率,是由于原车的进、排气系统采用了防爆结构后增大了进、排气系统阻力,而且夹水套排气歧管和夹水套涡轮减小了用于涡轮做功的排气能量,造成了柴油机进、排气系统的“前堵后截”,泵气功损失增加,发动机进气量减小,燃烧恶化,降低了柴油机的动力性、经济性和排放性。在深入了解防爆技术的基础上,依据防爆柴油机法规要求设计了防爆柴油机新型进、排气防爆系统:在进气系统采用自动防爆并联式进气系统,排气系统采用夹空气间隔式双层结构和高温排气喷雾降温系统。通过采用自动防爆并联式进气系统,可根据进气系统内是否有火焰向外传播在防爆工作模式和正常工作模式下自动切换,减少了由于进气格栅带来的流动阻力。排气系统采用夹空气间隔式双层结构,在满足外表温度不超过要求值的同时减少了进入涡轮内的排气能量损失,提高了涡轮的做功能量。采用喷雾降温系统利用水套冷却、换热管冷却和喷雾冷却的复合冷却方式来降低排气温度,解决了由于废气处理水洗箱带来的阻力增大的问题。本文针对影响高温排气中喷雾降温的影响因素如:喷孔安装位置、喷嘴孔径、喷雾压力、喷射方式、雾滴粒径、管道壁温、排气温度、排气流量等进行了实验分析;并对排气格栅进行了计算流体动力学分析,结合排气通过防爆格栅内部的压力场和速度场来探讨其造成阻力增大的原因,为防爆柴油机新型进、排气系统的设计提供了理论依据。通过本项目研究,提高了防爆柴油机的进气量,降低了排气背压,从而改善了燃烧过程,提升了柴油机的动力性、经济性和排放性,减少了矿井下污染性气体对员工的危害。