Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПЫЛЕПОДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к охране труда и защите окружающей среды в горной промышленности, в частности к пылеподавлению при отрицательных и умеренно положительных температурах воздуха и горных пород в подземных горных выработках и карьерах непосредственно у источника пылеобразования. Изобретение может быть использовано также в строительной индустрии при подавлении пыли от точечных источников пылеобразования.

Известен способ получения диспергированной воды для пылеподавления (патент №2014470, опубл. 15.06.1994 г.), включающий нагрев воды и получение пара, отличающийся тем, что с целью создания стабильного мелкокапельного монодисперсного водяного факела длительного действия и экономии электроэнергии воду, находящуюся под давлением выше атмосферного, нагревают до температуры выше точки ее кипения при атмосферном давлении, после чего выпускают ее в атмосферу и создают взрыв перегретой воды с ее аэрозольным распылением, при этом постоянство параметров факела поддерживают питательным насосом.

Недостатком данного способа пылеподавления является большая энергоемкость и малая эффективность при отрицательных температурах наружного воздуха.

Известен способ пылеподавления (патент №2332572, опубл. 27.08.2008 г.), который характеризуется тем, что связывание и коагуляция пыли осуществляются в воздушном потоке аэрозоля, включающего воздухонаполненные водные (98%) пены высокой кратности, в состав которых входит поверхностно-активное вещество, представленное глицерином (0,2-0,4%), а в качестве стабилизатора - олеиновая кислота (0,8-1,2%) и сода каустическая (0,4-0,6%), а пылеподавление осуществляется выдуванием раствора через сопла форсунки на запыленные поверхности.

Недостатками данного способа пылеподавления являются технологическая сложность, невысокая эффективность при отрицательных температурах наружного воздуха вследствие замерзания наружного слоя пены.

Известен способ борьбы с пылью от точечных источников пылевыделения (авторское свидетельство №1280132, опубл. 30.12.1986 г.), в котором повышение эффективности осаждения пыли достигается путем интенсификации процессов конденсации. Для этого термовлажностную обработку пылевоздушной смеси (ПВС) у источника пылеобразования производят в два этапа. На первом этапе ПВС охлаждают, на втором смешивают охлажденную ПВС с подогретым влажным воздухом, который подают к движущейся охлажденной ПВС со скоростью, определяемой из следующего математического выражения:

,

где γ₀ - удельный вес воздуха в охлажденном пылевоздушном потоке, кг/м³; γ_х - удельный вес подогретого воздуха, поступающего на обдув охлажденного пылевоздушного облака, кг/м³; I₀ - энтальпия воздуха охлажденного пылевоздушного потока, Дж/кг; I₁ - энтальпия подогретого воздуха, поступающего на обдув охлажденного пылевоздушного облака (потока), Дж/кг; I_k - энтальпия воздуха при наличии конденсации влаги, Дж/кг; ν₀ - скорость движения охлажденного пылевоздушного облака (потока), м/с.

Недостатком данного способа является то, что данный способ подавления пыли эффективен только в достаточно узком диапазоне температур и поэтому требуется постоянная настройка характеристик установки, что приводит к перерасходу энергии.

Известен способ борьбы с пылью от точечных источников пылевыделения с помощью снежного факела (А.П. Бульбашев, Ю.В. Шувалов. «Рациональные технологии освоения месторождений строительных материалов». СПб: Изд-во МАНЭБ, 2000. - 156 с. Стр. 104-106), образованного путем подачи сжатого воздуха и воды в снегогенераторную форсунку.

Недостатком данного способа является его низкая эффективность при умеренных положительных температурах наружного воздуха и недостаточная эффективность при высокой плотности пылевого облака, когда часть пыли проходит сквозь снежный факел.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности подавления мощных источников пылеобразования путем совместного действия двух эффектов подавления пыли: с помощью снега в верхней части пылевого облака и с помощью конденсации влажного воздуха в нижней части пылевого облака непосредственно у источника пылеобразования.

Технический результат достигается тем, что сжатый воздух предварительно разделяют на влажную горячую и сухую холодную части, причем холодную часть подают в форсунку снегогенератора, образовавшийся снег направляют в верхнюю часть пылевого облака, а горячую часть сжатого воздуха направляют в нижнюю часть пылевого облака непосредственно к источнику пылеобразования, при этом факелы раскрытия горячей воздушной струи и холодной снежной струи не пересекаются.

Способ поясняется фиг. 1 - Принципиальная схема реализации способа,

где:

1 - форсунка снегогенератора;

2 - форсунка для подачи влажной части сжатого воздуха;

3 - разделитель (труба Ранка-Хилша);

4 - источник пылеобразования;

5 - пылевое облако;

6 - верхняя часть пылевого облака;

7 - нижняя часть пылевого облака.

Общий расход сжатого воздуха Q_о разделяется в трубе - 3 на холодную Q_х и теплую Q_г части.

Способ пылеподавления реализуется следующим образом. Сжатый воздух предварительно разделяют на горячую и холодную части в вихревой трубе Ранка-Хилша (3), причем холодную часть подают в форсунку (1), а горячую часть сжатого воздуха подают через нижнюю форсунку (2) непосредственно к источнику пылеобразования (4). Форсунки ориентируют таким образом, чтобы снежный факел и факел горячей струи воздуха не пересекались. Подачу искусственного снега, полученного смешиванием сжатого воздуха и воды в форсунке (1), осуществляют в верхнюю часть пылевого облака (5). Горячий увлажненный воздух, подаваемый в нижнюю часть пылевого облака непосредственно к источнику пылеобразования, охлаждается и конденсируется на крупных пылевых частицах, связывает их во влажные конгломераты, оседающие на поверхность земли, а холодный сухой воздух подается в форсунку и позволяет получить качественный искусственный снег (легкие сухие снежинки) даже в условиях высокой относительной влажности воздуха и положительной температуры. В случае если влажность воздуха, подаваемого в разделительную трубу недостаточна, то воздух может быть предварительно увлажнен. Степень увлажнения определяется специальным теплотехническим расчетом.

Отличия способа заключаются в том, что подаваемый в водо-воздушную форсунку для снегообразования сжатый воздух предварительно разделяют с помощью вихревой трубы на две части: горячую увлажненную и холодную сухую. Затем горячую часть подают непосредственно к источнику пылеобразования для связывания крупной фракции пыли за счет эффекта конденсации на ней влаги и последующей коагуляции, а холодную часть воздуха - в водо-воздушную форсунку для образования снежного факела, который направлен в верхнюю часть пылевого облака для осаждения мелкодисперсной пыли. При этом факелы двух струй не пересекаются. Таким образом осуществляется комплексная обработка пылевого облака и обеспечивается подавление как крупной, так и мелкой фракции.

Способ поясняется следующим примером. Имеется точечный источник пылеобразования при температуре воздуха минус 10°C. Для подавления пыли по предложенному способу необходимо подать в разделитель сжатый воздух в объеме 0,001 м³/с. В разделителе воздух разбивается на две части и выходит с температурой холодной струи минус 15°C и расходом 0,0007 м³/с и температурой воздуха плюс 1,6°C и расходом 0,0003 м³/с.Теплый воздух направляем через нижнюю форсунку к источнику пылеобразования, в его нижнюю часть, где он, смешиваясь с холодным наружным воздухом, конденсируется на пылинках и часть из них осаждает. Оставшаяся часть пылевого облака поднимается выше, где ее осаждают с помощью снега, образовавшегося в результате подачи холодной струи в форсунку снегогенератора.

Способ позволяет осуществлять качественное пылеподавление прежде всего за счет того, что он создает автономные параметры атмосферы внутри пылевого облака, которые наиболее эффективно способствуют осаждению пыли различных фракций.