авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 ||

Пылеподавление на основе использования фазовых переходов влаги при ведении открытых горных работ

-- [ Страница 2 ] --

В лабораторных условиях СПГГИ(ТУ) был проведен эксперимент по исследованию эффективности устройства для получения искусственного снега (снегогенератора) на базе пневмогидравлической форсунки. Целью исследований являлось определение основных параметров струи, исходящей из пневмогидравлической форсунки, проверка возможности снегообразования, оценка параметров образовавшегося снега, возможность его использования для подавления мощных источников пыли при ведении горных работ.

В процессе эксперимента были определены параметры струи. Температура на удалении 5 м от форсунки составила –2С, влажность 100%, скорость воздуха 0,5 м/с. Зависимость дальности выпадения капель от расхода воды представлена на рисунке 5.

  Влияние расхода воды (л/мин) на-12

Рисунок 5 – Влияние расхода воды (л/мин) на дальность выпадения

капель (м)

В результате работы установки наблюдалось устойчивое снегообразование на удалении от 1 м до 3 м от форсунки. Учитывая, что эксперимент проводился в течение нескольких часов и температура окружающего воздуха менялась от –1С до +1С можно отметить, что снегообразование наиболее интенсивно при отрицательных температурах атмосферного воздуха. Однако и при положительных значениях образовалось расчетное количество искусственного снега. Коэффициент снегообразования составил в этом случае 0,55 (по сравнению с коэффициентом 0,85 при температуре окружающего воздуха -10С).

Натурные испытания пневмогидравлической форсунки на полигоне свидетельствуют о стабильном снегообразовании и подогреве холодного воздуха со сдвигом зоны снегообразования к началу поступающего холодного потока при повышении температуры воды.

В результате проведения испытаний по использованию пневмогидравлических форсунок диаметром 5 мм и 2 мм были определены зоны снегообразования (таблица 1) путем измерения температурного режима свободно выпускаемой струи сжатого воздуха и воды из форсунки в воздух (затопленная струя) при температуре атмосферного воздуха –5°С. При этом температура воды составила 3°С, температура сжатого воздуха на выходе из компрессора 38 0С, давление сжатого воздуха 0,5 МПа, расход воды и сжатого воздуха 60 кг/ч и 30 м3/ч, соответственно, максимальная теплопроизводительность системы при фазовом переходе воды 18000 кДж/ч, температура сжатого воздуха на выходе из форсунки (без воды) диаметром 5 мм – (23-25)°С, а из форсунки диаметром 2 мм – (9-15)°С.

Таблица 1

Динамика температуры центра затопления струи

Диаметр форсунки Температура струи (°С) на расстоянии (м)
0 0,1 0,2 0,4 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
5 мм 5 4 2 0 0 0 -3 -5 -5
Физические явления Зона снегообразования
2 мм 4 2 0 0 0 -1,5 -4 -5 -5
Физические явления Зона снегообразования

Для измерения параметров возвратноточной «адиабатной» системы «пневмогидравлическая струя» «холодный воздух» при горизонтальном расположении устройства были проведены исследования с выпуском сжатого воздуха в воздухопровод и эжекцией холодного атмосферного воздуха, работе пневмогидравлической форсунки () и вентилятора, работе пневмогидравлической форсунки () и при работе пневмогидравлической форсунки без подачи воздуха вентилятором.

Искусственный снег, полученный в результате эксперимента, обладает оптимальными параметрами для пылеподавления, позволяя коагулировать и осаждать пылевые частицы.

Формирование искусственного снега происходит при незначительных затратах воды и сжатого воздуха, что значительно удешевляет данный способ пылеподавления по сравнению с использующимися в настоящее время мокрыми методами пылеподавления, а также по сравнению с традиционными способами снегообразования.

3. Эффективным средством пылеподавления при отрицательных температурах воздуха являются снегогенераторы конструкции СПГГИ (ТУ) с пневмогидравлическими форсунками, обеспечивающие устойчивое и направленное снегообразование с коэффициентом 0,85 при различных температурах воздуха, вплоть до умеренных положительных значений (+3С).

При выборе технологии пылеподавления, основанной на применении воды как в жидком, так и в твердом агрегатном состоянии необходимо учитывать фактор смерзаемости увлажненной горной массы.

Данная задача была решена через определение удельного расхода жидкости, требуемой на проведение пылеподавления.

Для определения удельного расхода снега (воды) на пылеподавление в зависимости от диаметра снежинок и пылинок, плотности снега и выхода пыли (ПЛ,%) при добыче угля разработана номограмма (рисунок 6). Ход расчета показан направлением стрелок.

  Номограмма для определения-16

Рисунок 6 – Номограмма для определения удельного расхода снега и воды на пылеподавление

Определение расхода воды на пылеподавление является частью разработанной в рамках данной работы методики выбора рациональных параметров пылеподавления. В методике также оцениваются следующие характеристики:

  • характер технологических процессов, при которых будет проводиться пылеподавление – сменность, интенсивность в течение смены, цикличность процессов и т.д.;
  • запыленность воздуха при проведении технологических процессов;
  • фракционный состав образующейся пыли;
  • преобладающая фракция пылевых частиц;
  • химический состав образующейся пыли, ее гигроскопичнось;
  • преобладающие параметры атмосферных условий при ведении работ.

Рациональным может быть комплексное решение проблемы борьбы с пылением техногенных массивов: создание агрегата, способного выполнять эффективное пылеподавление в зимний период искусственным снегом, а в летний - орошением диспергированной водой.

СПГГИ(ТУ) разработана установка на базе снегогенератора, которая может быть использована круглогодично для пылеподавления при большинстве технологических процессов поверхностного комплекса горных предприятий.

Обработка источников пылевыделения осуществляется с помощью установки, представленной на схеме (рисунок 7). Наряду с ранее разработанными и испытанными в натурных условиях установками, предложена новая компактная конструкция для пылеподавления и коагуляции пыли в более крупные частицы, вероятность сноса которых с пылящих поверхностей значительно снижается, а вторичный этап рекультивации с озеленением происходит быстрее и эффективнее.

Конструктивное исполнение устройства для пылеподавления пылящих поверхностей базируется на универсальном блоке с различными дополнительными элементами (ходовая тележка, обогреватели, устройства для охлаждения и подогрева сжатого воздуха и т.д.).

Окончательная конструкция установки выбирается исходя из конкретных условий определенного предприятия, так, что бы проводить пылеподавление наиболее эффективно и с минимальными затратами.

Рисунок 7 – Принципиальная схема универсальной

пылеподавляющей установки:

1 – компрессор, 2 – емкость с водой,

3 – поворотный блок с форсункой

Технико-экономические показатели экспериментальной установки приведены в таблице 2.

Исходя из условий применения установки возможно дополнение или исключение некоторых элементов. Так при возможности подведения сетевой воды нет необходимости использовать емкость с водой.

При невозможности размещения емкости таким образом, чтобы вода поступала в форсунку под воздействием разряженного воздуха, емкость может дополнительно оборудоваться насосом и другим дополнительным оборудованием.

Снижение себестоимости выработки искусственного снега может быть достигнуто за счет повышения производительности снегогенераторной установки, уменьшения потребляемой электроэнергии, сокращения числа обслуживающего персонала, использования более дешевой воды и т.д.

Таблица 2

Технико-экономические показатели установки

Наименование показателя Значение
Выход снега 2,5 м3/час
Расход воды 1,2 м3/час
Расход сжатого воздуха 0,35 м3/мин
Давление сжатого воздуха 0,5-1 МПа
Диаметр сопла форсунки 3 мм
Напряжение питания 380В
Мощность электродвигателя 4 кВт
Объем емкости с водой 1м3
Cтоимость установки 62 000 рублей
Себестоимость выработки искусственного снега с учетом затрат на аммортизацию, оплату труда, электроэнергию, воду 292,38 руб/м3

Заключение

Диссертация представляет собой законченную научно-исследовательскую работу, в которой поставлена и решена актуальная задача повышения безопасности труда работающих на открытых горных работах путем разработки способов снижения пылевыделения от мощных стационарных источников на основе новых технологий с использованием фазовых переходов влаги.

Выполненные автором исследования позволяют сделать следующие выводы и дать рекомендации, направленные на улучшение условий труда работников:

1. На основе анализа данных исследований установлено, что интенсивность пылевыделения при технологических процессах на карьерах определяется направлением процессов массообмена в системе «атмосфера – горный массив» и экспоненциально зависит от величины изменения влагосодержания d в единицу времени.

2. Результаты наблюдений и измерений свидетельствуют, что наиболее интенсивно пылеподавление при отрицательной температуре воздуха происходит в процессе конденсации пара и снегообразовании, ядрами кристаллизации в которых являются твердые частицы аэрозоля(пыль), что позволяет использовать эффекты фазовых переходов влаги в системах пылеподавления.

3. На основе лабораторных и натурных исследований установлено, что конденсация пара в объеме пылевого аэрозоля эффективна при пылеподавлении в теплый и холодный период года, но требует значительных затрат энергии при минимальных удельных расходах воды; процессы снегообразования при диспергировании воды в потоке холодного воздуха с пылевым аэрозолем происходят без дополнительных затрат энергии, но определяются случайными природными факторами и происходят при значительных расстояниях полета капель (более 6-10 м) в зависимости от их размера.

4. Исследованиями в лабораторных и натурных условиях установлено, что разработанные в СПГГИ(ТУ) снегогенерирующие устройства на базе пневмогидравлических форсунок обеспечивают устойчивое снегообразование при околонулевой и отрицательной температурах атмосферного воздуха на расстоянии от 0,5 м до сопла форсунки и направленное движение струи конусообразной формы с углом раскрытия 10-15 на расстоянии до 7-10 м.

5. Разработанные устройства, использующие фазовые переходы влаги для пылеподавления источников пылеобразования на карьерах могут эффективно работать в холодный и теплый периоды года при минимальных расходах воды и энергии, обеспечивая на 90-95% снижение запыленности воздуха.

6. Разработанная СПГГИ (ТУ) методика выбора рациональных параметров пылеподавления позволяет определять необходимый расход воды в холодный период года, обеспечивающий эффективное пылеподавление при отсутствии смерзания горной массы. Полученные зависимости позволяют рассчитать параметры пылеподавляющих установок в зависимости от интенсивности источников пылевыделения.

7. Технико-экономическая оценка передвижных снего- и парогенерирующих установок для борьбы с пылью при различных технологических процессах на карьерах свидетельствует о целесообразности их применения и возможности их действия в автономном и полуавтономном режимах; при этом удельные затраты на снегообразование составляют около 300 рублей на 1 м3 снега.

Основные положения работы диссертации опубликованы в следующих работах:

  1. Шувалов Ю.В., Ильченкова С.А., Гаспарьян Н.А., Бульбашев А.П. Снижение пылеобразования и переноса пыли при разрушении горных пород // Горный информационно-аналитический бюллетень. – М.: МГГУ, 2004, № 10. – С. 75-78.
  2. Ильченкова С.А., Гаспарьян Н.А. Защита от ветровой эрозии и повышение биопродуктивности насыпных отвалов и рекультивируемых площадей // Записки Горного института - СПб.: СПГГИ (ТУ), 2004, Т.159, Часть 1. – С. 43-46.
  3. Шувалов Ю.В., Гаспарьян Н.А.. Снижение пылевыделения на карьерах с использованием фазовых переходов влаги // Записки Горного института, Санкт-Петербург, 2007 т.170, ч.1. С.135-138
  4. Шувалов Ю.В., Бульбашев А.П., Гаспарьян Н.А. Управление пылевыделением на карьерах с использованием фазовых переходов влаги // Горный информационно-аналитический бюллетень, Москва, 2006, Тематическое приложение «Аэрология», С.127-132.
  5. Гаспарьян Н.А. Использование биоактивных веществ при рекультивации насыпных отвалов и техногенных образований // Записки Горного института, Санкт-Петербург, 2005 т.167, ч.2. С.86-88.


Pages:     | 1 ||
 








 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.