Способ защиты воздушной среды карьеров от загрязнений — SU 1712627 (original) (raw)
.Брауд вентиля, М 5,тор-о с,15 ОЗДУШНОЙ СРЕ(54) С ДЫО (57) И сти и мосф разра паемь ПОСОБ ЗАЩ Т ЗАГРЯЗН зобретениепредназнач еры карь ботке место х. Цель изо про вано ых и ьеуха, феры ой в яторсии диания миГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Институт горного дела(56) Авторское свидетельство СССРМ 1055889, кл. В 62 О 33/00,.1982,Авторское свидетельство СССРЛЬ 1002599, кл, Е 21 Е 1/00, 1980,Филатов С.С. и др, Карьерныйроситель, Горный журнал, 197 ИТЫ ВНИЙотносится к горной промно для нормализации атаров при открытой рождений полезных искоретения - повышение эфИзобретение относится к горноймышленности и может быть использодля пылегазоподавления при добычнвзрывных работах на карьерах.Известен способ проветривания кара при температурной инверсии и отртельной температуре воздзаключающийся в обработке атмосдиспергированной водой, нагнетаемкарьер газовоздушной струей вентилра, разрушения внутрикарьерной инвеи дальнейшем его проветривании при абатическом состоянии атмосферы.Известен также способ проветривкарьеров конвективными потоками, форуемыми разбрызгиванием в карьерпространстве воды,фективности защиты воздушнои среды от загрязнения путем улучшения качества обработки атмосферы водой при отрицательных температурах воздуха. Для этого "гурбовинтовую установку для обработки атмосферы размещают над верхней границей обрабатываемой зоны по высоте й, определяемой из математического выражения Ь 280/(Ь+ 2), где Ь - температура воздуха. Затем производят распыление воды в атмосфере карьера. Температуру вводимой в газовоздушную струю воды 1 определяют по математической зависимости. Массовый расход воды, вводимой в газовоздушную среду, создаваемую турбовинтовой установкой, задают равным 1,35 - 1,40 от массового расхода газов в газовоздушной струе. Это способствует повышению дальности переноса осадков и равномерности их выпадения, что повышает эффективность пылегазоподавления при ведении добычных и взрывных работ в карьере. 1 з.п.ф-лы. Недостатком указанных способов является загрязнение прилегающей к карьеру воздушной среды пылью и газами, выносимыми из карьера.Наиболее близким к предлагаемому является способ проветривания карьеров, по которому производится обработка атмосферы диспергированной водой, нагнетаемой газовоздушной струей, создаваемой турбовинтовой установкой, В результате взаимодействия пылегазовых выбросов с распыляемой водой происходит их связывание и осаждение в объеме карьера,Однако этот способ не позволяет проводить эффективную защиту воздушной среды от пылегазовых выбросов при отрицательных температурах, так как при его примене. гля с нии в этих условиях наблюдается нерациональное рассеивание энергии многокомпонентной струи, связанное с физическими превращениями ее элементов в процессе движения в карьерном пространстве, 5Целью изобретения является повышение эффективности пылегазоподавления, предотвращение загрязнения окружающей среды при отрицательных температурах путем улучшения качества обработки атмос феры водой.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу защиты воздушной среды от загрязнения при отрицательных температурах воздуха, заключающемуся в 15 обработке атмосферы карьеров диспергированной водой, нагнетаемой газовоздушной струей турбовинтовой вентиляционной установки, турбовинтовую установку размещают над верхней границей обрабатывае мой зоны на высоте и, определяемой выражением 280+2а температуру вводимой в газовоздушную 25струю водыопределяют по формулед,2,4( 3 - 12),Массовый расход вводимой воды соответствует 1,35 - 1,40 массового расхода газов в газовоздушной струе,Реализацию предлагаемого способазащиты воздушной среды от загрязненияосуществляют в следующей последовательности,Турбовинтовые установки располагаются над загазованной зоной карьера на высоте и и производят распыление воды стемпературойи расходом 1,35-1,40 массового расхода газов в газовоздушной струе.Распыление воды вентиляционными 40струями турбовинтовых установок в карьерном пространстве при отрицательной температуре воздуха с указанными параметрамиведет к ее замерзанию в процессе полета ивыпадению в виде снега, При своем выпадении снег захватывает разнообразные диспергированные вещества и аэрозоли, а такжеионы,и изотопы газов. Концентрация примесей в снеге тесно связана с их концентрациейв атмосфере, поскольку снежинки падают 50медленнее капель и дольше находятся в контакте с примесями. Таким образом, выпадение снега приводит к интенсивномуочищению атмосферы от примесей, чем достигается очистка карьерного пространства и 55защита воздушной среды от пылегазовых выбросов.Сущность способа з ся в следуВ атмосфере рабочей зоны карьера при отрицательных температурах воздуха воздушной струей вентилятора подается достаточная масса диспергированной жидкости (воды), Вследствие турбулентного перемешивания в струе формируется перенасыщенная паром и каплями жидкости смесь. Концентрация капель и степень насыщения смеси паром, а также ее температура изменяются при перемещении по оси струи за счет вовлечения присоединенных масс воздуха, теплообмена и выпадения части капель из струи. Капли жидкости, переносимые струей, участвуют в интенсивном турбулентном тепломассообмене с более холодным воздухом: часть из них быстро охлаждается, отдавая тепло воздуху; другая часть испаряется, насыщая вовлеченный в струю воздух водяным паром. В зависимости от расхода воды, степени ее диспергированности и температуры, а также влажности и температуры окружающего воздуха один из двух процессов тепломассообмена оказывается доминирующим. В результате этого будет наблюдаться или выпадение снежных осадков, или формирование паровоздушного термика, поднимающегося из карьера,Определение температуры жидкости д необходимой для формирования твердых осадков, производится на основании анализа уравнения теплового баланса процессов теплообмена между нагнетаемой жидкостью и газовоздушными компонентами струи, имеющего вид;п ся я+ пд сд а+с ъ=ая ся+ гй сд+ пр (ср - сд)+ +гпа са+ Лвр" (1) где вя, п, щр, пъ - соответственно секундный массовый выброс реактивных газов, расход жидкости, образующегося водяного пара, масса вовлекаемого в единицу времени в водяной конус струи воздуха (кг/с);св, с, с, с - соответственно удельные теплоемкости газа жидкости, пара и воздуха (дж/кг К);в, , Ь,- температура газов, жидкости, воз уха и равновесной насыщенной паром капельной смеси ГС);Л - удельная теплота парообразования воды (дж/К),После ряда преобразований и допущений это выражение можно записать в видемой эоны на высоте 1, определяемойвыражениембич+2где В =280 м:С,где Е - упругость насыщения водяным паром;Р - общее атмосферное давление (мбар),Из условия, что для вентиляторов типа 5 НККВ максимальный секундный расход воды составляет 100 кг/с; вн = 55 кг/с; св = =320 С; Е(О)/Р = 0,006; а а = 700 - 800 кг/с по формуле (2) находим тц2,4( ь- 12), (3) . 10Это соотношение определяет предельно допустимую температуру жидкости при ее максимальном расходе(1 00 кг/с) и заданной температуре окружающего воздуха, когда вентилятор может эффективно рабо тать в режиме генерирования твердых осадков.Для того, чтобы процессы кристаллизации, формирования и роста снежинок полностью завершились, необходимо, чтобы 20 время свободного падения переохлажденных капель превышало время их кристаллизации.Время падения определяется следующим выражением; 25 7 = 7- Ь(4)К где Ь - высота падения осадков, м;Ч - средняя скорость свободного падения осадков, м/с. 30Время кристаллизации охлажденной до 0 С капли диаметром бможет быть определено из выражения т 1 т1 84/з(5) 35 Сравнивая формулы (4) и (5) и учитывая; что температура окружающего воздуха Ъ в процессе кристаллизации повышается на величину ЛЪ имеем 8 с Зз40 5 ь+Е;5( - (6)Подставив в выражение значения б =. =1-2 мм; чк = 1 - 1,5 м/с и Ьь = 1,5-2 С, получим значение минимально необходимой высоты расположения турбовинтовых установок над обрабатываемой зоной, для рбеспечения условий формирования и выпадения твердых осадков при отрицательных температурах280 - ь,+2(7)Для повышения дальности переносов осадков и равномерности их выпадения массовый расход вводимой воды задают равным 1,35 - 1,40 массового расхода газов с газовоздушной струе.Средняя интенсивность выпадения осадков из газовоздушной струи зависит от расстояния по оси струи при различных значениях секундного массового расхода жидкости. При отклонении массового расхода а от оптимального в, расстояние, на котором происходит максимальное выпадение осадков, уменьшается, Обьясняется этс тем, что при ва, струя оказывается перегруженной и основная масса осадков выпадает в начале основного участка переноса. Если перто происходит интенчсивное испарение жидкости по мере движения ее в струе, количество выпадающих осадков крайне незначительно и не может обеспечить эффективное пылегазоподавление в карьерном пространстве.Соотношение массовых расходов воды и газов в/тв влияет на равномерностьвыпадений осадков. В интервале отношения гп/щв = 1,35 - 1,40 распределение осадков по площади орошения наиболее равномерно. Отклонение в ту или иную сторону от указанного соотношения заметно снижает равномерное распределение капель, что ведет к снижению эффективности и пылегазоподавления.Таким образом, обработка атмосферы карьеров диспергированной водой, нагнетаемой газовоздушной струей турбовинтовой вентиляционной установки с соблюдением указанных параметров и, с и а/вя, позволяет предотвратить загрязнение окружающей среды, повысить эффективность пылегазоподавления при отрицательных температурах путем улучшения качества обработки атмосферы водой,Формула изобретения 1. Способ защиты воздушной среды карьеров от загрязнений, заключающийся в обработке их атмосферы диспергирован ной водой,. нагнетаемой газовоздушной струей, создаваемой турбовинтовой установкой, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности защиты путем улучшения качества обработки атмосферы водой при отрицательных температурах воздуха, турбовинтовую установку размещают над верхней границей обрабатываеа температуру вводимой в газовоздушнуюструю воды т определяют из следующегоматематического выражения1712627 вв, ва, вв - соответственно секундныймассовый выброс реактивных газов, масса вовлекаемого в единицу времени в водяной конус струи воздуха и расход жидкости, кг/с.5 2,Способпоп.1,отличающийсятем, что массовый расход вводимой воды задают равными 1,35-1,40 массового расхода газов в газовоздушной струе. где то - 8,4 С;Ъ и тв - температура воздуха и реактивных газов, С; 10 15 20 25 30 35 40 50 Составитель И. Федяева Редактор С. Лисина Техред М,Моргентал Корректор М. ДемчикПроизводственно-издательский комбинат "Патент"; г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 521 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раущская наб., 4/5