CC BY
35
К 70-летию КАФЕДРЫ
«аэрология : и . охрана : труда» : .
1
и
І I а основании исследований установлено, что воздушноводяные струи вентиляторов-оросителей на базе авиационных ТВД могут быть эффективно использованы для теплового кондиционирования, подавления пыли и растворимых газов в атмосфере карьера [1, 2, 3, 4-6].
Промышленные эксперименты показали, что при распространении воздушно-водяных струй в карьерном пространстве происходит интенсивное (до 50 %) испарение воды. При этом процессы, происходящие в атмосфере обрабатываемой зоны, аналогичны процессам, протекающим в аппаратах для кондиционирования воздуха с применением воды.
На рис. 1 представлены результаты промышленных экспериментов по кондиционированию атмосферы карьера Гороблагодатского рудоуправления (ГБРУ) с помощью вентилятора-оросителя НК-12КВ. Анализ экспериментов показывает, что при работе вентилятора происходит изменение как относительной влажности f (на 1015 %), так и температуры воздуха Т (на 2-4 К). Если время обработки не превышало 30-40 минут, то как ско-
dT
рость изменения температуры -------,
dт
так и скорость изменения относительной влажности — , приобретали ход dт
на уровнях, отличающихся от естест-т dT
венных. Так ---- устанавливалась на
dх аг
уровне 1,5-2,5 К ниже, а —— на 5-12
ах
% выше, по сравнению с естественным ходом. Если время обработки
df
увеличивалось до 1 часа, то уве-
dт dT л
личивалась в 2 раза, а ---- в 4 раза,
d%
по сравнению с естественным ходом метеоэлементов.
Промышленные эксперименты по кондиционированию воздуха были проведены также на карьере Целинного горно-химического комбината (ЦГХК) На основании зондирования атмосферы карьера с помощью привязного радиозонда А-22 установлено, что в теплые периоды года при расходе воды в струе вентилятора НК-12КВ-1М Qв=0,05 м3/с относительная влажность воздуха в атмосфере карьера может быть увеличена на 3-6 % за 10-15 минут работы, а температура снижена на 0,6^1 °С (рис. 2). Режимы кондиционирования зон карьера можно варьировать в широком диапазоне за счет изменения расхода воды и режимов работы двигателей.
Промышленные эксперименты, проведенные на карьере ГБРУ, показали высокую эффективность вентилятора НК-12КВ-1М по кондиционированию воздуха и пылеподавлению [92, 93]. Запыленность воздуха определялась с помощью прибора ИЗВ-3. Расход воды в струе вентилятора составлял 0,05 м3/с.
Оценка результатов экспериментов по кондиционированию воздуха в атмосфере карьера ГБРУ, произведенная с помощью диаграммы комплексных температур [7], и пылепо-давлению показала, что после обработки воздушно-водяной струей НК-12КВ-1М в течение 0,42 ч почти на всех рабочих местах обеспечиваются комфортные условия, а запы-
ленность воздуха снижается в 4 раза (рис. 3)
При работе НК-12КВ-1М в режиме генерирования паровоздушных струй для определения количества воды необходимо учитывать ее фазовые превращения:
СгШгТг шж <—-—-—-—, ж Х+СжАТж
(Ути (Ути
где Сг, Сж - удельные теплоемкости газов реактивной струи и введенной в гидравлическое сопло воды, дж/кг К; АТж=тк-Тжо - изменение температуры воды , К; Л- удельная теплота парообразования, дж/кг; Тк=373 К -температура кипения воды, К; Тж0 -начальная температура воды, вводимой в гидравлическое сопло, К; шГ -расход газов, кг/с.
При Тж0=303 - 313 К; гаГ=48 кг/с; ТГ=650К по формуле 1 шж<
15 кг/с.
Первые эксперименты по применению систем искусственной вентиляции на базе авиационных ТВД для общеобменного проветривания были проведены на Центральном карьере Гороблагодатского рудоуправления (ГБРУ) НТМК в [2,3]. Объем карьера составлял 90-106 м3.
При проведении экспериментов загрязнение атмосферы карьера имитировалось дымовыми шашками типа БДШ-15. Концентрация вредных примесей определялась как с помощью экспрессного метода прибором ИЗВ-3, так и путем химического анализа проб воздуха. Результаты приведены в таблице 1.
В результате экспериментов установлено, что за 30 минут активного проветривания одним НК-12КВ концентрация вредных примесей снизилась в 12-15 раз и достигла санитарного уровня [2].
На том же карьере был проведен эксперимент по общеобменной вентиляции карьера с помощью 2-х АИ-20КВ и одного НК-12КВ в условиях температурной инверсии. Схема расположения установок приведена на рис. 4.
По данным визуальных наблюдений сотрудников Уральского управления гидрометеослужбы (на отметке +208 м) процесс проветривания протекал следующим образом.
До выведения всех вентиляторов на рабочий режим (0,85 номинала) заметной деформации дымового об-
лака в карьере не происходило, несмотря на наличие слабого ветра на поверхности Ц = 1^1,5 м/с (отметка +350 м, т.№ 1).
После вывода на рабочим режим дым начал выходить через северный борт карьера. Через 15 минут газ на дне интенсивно рассеивался, а через 40 минут атмосфера всего карьера была очищена от дыма, что подтверждено результатами химического анализа проб воздуха в лаборатории ВГСЧ.
В процессе проветривания струи карьерных вентиляторов АИ-20КВ
карьера была разрушена, температура на нижних горизонтах карьера сместилась в область положительных значений и по абсолютной величине даже выше, чем на верхних горизонтах за счет внесения избыточного тепла струй вентиляторов.
Данные метеоусловий в конце эксперимента приведены в таблице 2 В результате воздействия турбулентных струй температурный градиент в атмосфере карьера изменился от уи=-0,02 К/м до у=0,005 К/м.
Промышленные эксперименты по
Таблица 2
МЕТЕОУСЛОВИЯ В АТМОСФЕРЕ КАРЬЕРА ПОСЛЕ ЭКСПЕРИМЕНТА
№№ точек и место наблюдения Время наблюдения Направление ветра Скорость ветра, м/с Температура воздуха, К
т. № 2, отметка +208 м 17.30 СЗ 1,1 274,9
пост № 23 17.50 СЗ 0,5 274,8
т. № 3 отметка +143 м 17.55 - 2,3 274,9
(установка) 18.00 - 0 275,6
т. № 4 отметка+59 м дно карьера 18.00 0 275,6
перемещались в горизонтальной плоскости при фиксированных углах
наклона Д= = рад (-15о) и Д =
12
%
— рад. Струя вентилятора НК-12КВ 12
перемещалась как в горизонтальной % а
ф = — рад, так и в вертикальной плоскостях Д= + —
12
По окончанию процесса проветривания инверсия в атмосфере
общеобменной вентиляции были проведены на карьера Целинного горнохимического комбината (ЦГХК). Система искусственной вентиляции карьера состоит из 2-х карьерных вентиляторов-оросителей НК-12КВ.
В зимние периоды запуски системы производились с целью предотвращения загрязнения атмосферы карьера выхлопными газами автотранспорта. В результате испытаний было установлено, что в течение одного часа работы 2-х вентиляторов обеспечивается снижение концентра-
ции окислов азота в 4 раза (от ПДК до 0,25 ПДК ). Анализ проб воздуха производился в лаборатории ВГСЧ. При отрицательных температурах проводились эксперименты по разрушению температурной инверсии, способствующей загрязнению атмосферы карьера, а также по проветриванию карьера, загрязнения которого имитировалось дымовыми шашками.
Температурная инверсия в атмосфере карьера при уи=- 0,022 К/м была разрушена за 35 минут струя ми двух вентиляторов НК-12КВ, работающих на режиме 0,7 номинала. После проветривания в атмосфере карьера установилась изотерми ческая стратификация (рис. 5). Параметры атмосферы карьера определялись с помощью привязного радиозонда, сигналы от которого записывались на ленте ондулятора, а затем расшифровывались .Перед проведением эксперимента в атмос фере карьера была инверсия с карьера установилась изотермия, при этом температура воздуха увеличилась на 2К, а относительная влажность на 5-7 %.
Промышленные испытания системы вентиляции из НК-12КВ-1М на карьере Приаргунского горнохимического комбината показали достаточно высокую эффективность установок в качестве генераторов твердых осадков (снега) (рис. 8). При обработке снегом экскаваторного забоя обеспечивалось снижение концентрации оксидов азота в 2-3 раза, оксидов углерода в 1,5-2 раза, скрытой энергии Еа в 2 раза, спецгаза R в 1,5 раза.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Конорев М.М. Исследование и разработка средств вентиляции карьеров на базе авиационных турбовинтовых двигателей: Дисс. канд. техн. наук/ИГТМ АН УССР.-Днепропетровск, 1972.-261с.
2. Карьерный вентилятор-ороситель НК-12 КВ/Филатов С.С., Конорев М.М., Нестеренко Г.Ф. и др.//Горный журн. -1973.-№°5.-с.13-17.
3. Филатов С.С., Конорев М.М., Нестеренко Г.Ф. Результаты опытно-промышленной эксплуатации карьерных вентиляторов на базе турбовинтовых двигателей НК-12 и АИ-20.//Труды/ Гос НИИГА .-М.:ОНТЭИ.-1975.-Вып. 113.-с.17-24.
4. Промышленные испытания системы искусственной вентиляции на базе авиадвигателей НК-12МВ.//Конорев М.М., Филатов С.С., Нестеренко Г.Ф. и др.//Наземное применение авиадвигателей в народном хозяйстве. Часть 2. Материалы межотраслевых научно-
технических конференций.-М.-ВИМИ, 1981.-с.57-62.
5. Дегазация отбитой горной породы и проветривание после массовых взрывов в карьерах вентиляторами на базе турбовинтовых двигателей /Конорев М.М., Нестеренко Г.Ф., Филатов С.С. и др.//Состояние и перспективы исследования микроклимата в карье-рах.-Труды/ГГО.-Л.:Гидрометеоиздат,1974.-с. 158-161.
6. Подавление витающей пыли и кондиционирование воздуха в застойных зонах карьеров /Конорев М.М., Нестеренко Г.Ф., Павлов А.И., Филатов С.С.//Состояние и перспективы исследования микроклимата в карьерах.-Труды/ГГО.-Л.:Гидрометеоиздат,1974.-с.162-169.
7. Бутаков С.Е., Малых А.А. Дальнодействующий агрегат СИ-ОТ//Промышленная вентиляция:Сб.трудов/ВНИИОТ ВЦСПС.-Свердловск,1951.-с.20-28.
w
Кокорева Михаила Максимовича - кандидат технических наук, зав. лабораторией ЭГП, Институт горного дела Уральского отделения РАН.
Нестеренко Геннадий Филиппович — кандидат технических наук, ст. научный сотрудник лаборатории ЭГП, Институт горного дела Уральского отделения РАН.
