CC BY
13ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМАХ
КАРЬЕРОВ
Нодира Сайдулла кизи Абдусаматова
Ассистент кафедра "Горное дело" Алмалыкский филиал ТГТУ
В современных условиях, когда возрастает стоимость и даже дефицит топливно-энергетических ресурсов, особое значение приобретает оценка энергоэффективности промышленных технологий.
В данной статье рассмотрены общие принципы научного обоснования энергоэффективности карьерных транспортов и их оценки по критериям снижения удельных энергозатрат при управлении процессами бурения, взрывозащиты, экскавации. расход автомобильного транспорта решен в связи с рассмотрением тепловой энергии дизельного топлива в расчете и электрической энергии конвейерного транспорта и железнодорожного транспорта в сравнении.
Ключевые слова: Карьер, ЦПТ, Отвалообразования, Обогащения, электрической энергии, конвейерный транспорт, железнодорожный транспорт
GENERAL PRINCIPLES OF ENERGY ASSESSMENT OF TECHNOLOGICAL PROCESSES IN QUARRY TRANSPORT SYSTEMS
In modern conditions, when the cost and even the shortage of fuel and energy resources are increasing, the assessment of the energy efficiency of industrial technologies is of particular importance.
This article discusses the general principles of scientific substantiation of the energy efficiency of quarry transports and their evaluation by criteria for reducing specific energy consumption in the management of drilling, explosion protection, and excavation processes. the consumption of motor transport is solved in connection with the consideration of the thermal energy of diesel fuel in the calculation and the electric energy of conveyor transport and rail transport in comparison.
Keywords: Quarry, CFT, Dumping, Enrichment, electric energy, conveyor transport, railway transport
АННОТАЦИЯ
ABSTRACT
ВВЕДЕНИЕ
В последние годы энергетический метод оценки открытых горных работ получил наибольшее развитие в трудах проф. И.А.Тангаева. В любом технологическом процессе он выделяет три энергетические составляющие:
Теоретическую энергоемкость процесса - расчетное удельное количество энергии, необходимое для заданного изменения физического состояния и пространственного положения объекта.
Удельное энергопотребление - полное количество энергии, израсходованной в данном технологическом процессе на единицу продукции.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
Удельную энергоемкость процесса - физическое удельное количество энергии, расходуемой в реальном технологическом процессе на изменение физического состояния и пространственного положения единицы массы или
"5
объема породы. При этом удельную энергоемкость процесса Эф (МДж/т, МДж/м ) рекомендуется определять в виде разности
ЭФ = Э-^ [ 1 ]
"5
где Э - удельное энергопотребление, МДж/т (МДж/м );
Кхх - мощность холостого хода системы, кВт;
К - коэффициент пропорциональности;
Т - время проведения измерений, ч;
-5
Р - фактическая производительность, т (м ).
Как видим, под удельной энергоемкостью автор понимает разность между полным количеством энергии, из расходованной в данном процессе на единицу продукции, и количеством энергии, затраченной на холостой ход системы. Такая трактовка не является удачной и поэтому не нашла практического применения. В машинах цикличного действия, преобладающих на карьерах, так называемый холостой ход является неотъемлемой составляющей технологического процесса. Более того, затраты энергии на холостой ход могут быть в ряде случаев преобладающими. Так на схемах перевозки горной массы сверху-вниз при движении груженых автосамосвалов на спуск основные затраты дизельного топлива приходятся на подъем порожних автосамосвалов к месту погрузки, т.е. на ту часть технологического цикла, которую автор считает холостым ходом. С другой стороны, в ряде технологических процессов (например, взрывные работы) холостой ход практических невозможно выделить.
В связи с этим в дальнейшем под удельной энергоемкостью мы будем понимать полное количество энергии, израсходованной в данном
технологическом процессе на единицу продукции, т.е. то же, что удельное энергопотребление.
Весь опыт исследований, подкрепленный анализом технической литературы, свидетельствуют о том, что этот критерий действительно является универсальным и может быть применен в самых различных сферах материального производства. Такой подход получил наибольшее распространение в практике открытых горных работ.
Удельная энергоемкость технологической схемы горных работ определяется суммой удельных энергоемкостей отдельных технологических процессов.
ютс = 2^ =^б +&э +шт +адр +ап +а0
7=1
[ 1 ]
п
где - удельная энергоемкость технологического процесса, кДж/т ; п - количество технологических процессов;
ф6 <°в аэ ат, юд1> °п <°0 - удельная энергоемкость, соответственно, процессов
бурения, взрывания, экскавации, транспортирования, перегрузки и отвалообразования, кДж/т.
Состав технологических процессов определяется структурой комплексной механизации горных работ и видом добываемой горной массы (руда или вскрышные породы). Так, при комбинированном транспорте технологическая схема выемки с бурением, взрыванием, экскавацией и транспортированием включает также процесс перегрузки горной массы со сборочного на магистральный транспорт, при ЦПТ - процесс крупного дробления (1-я и 2-я стадии), на выемке вскрышных пород и некондиционных руд - процесс отвалообразования и складирования.
Если горные работы в карьере ведутся по нескольким технологическим схемам, то общая удельная энергоемкость определяется из выражения
т о • V
^ °те] г л
m
J=1 \ _ J =1
-1 XV
где °тсс - удельная энергоёмкость j-й технологической схемы горных работ, кДж/т;
т - количество технологических схем;
У| - объём выемки и транспортирования горной массы по j-ой технологической схеме, т/год;
т
Ъ^ = Пк
]= - производительность карьера по горной массе, т/год.
Таким образом, удельное энергопотребление является количественной мерой, характеризующей свойства объекта разработки и параметры сопряженных технологических процессов.
Современные открытые горные работы и комплексы по переработке руд характеризуются большими масштабами и мощностью используемого оборудования. В условиях растущего дефицита энергетических, материальных, трудовых и других видов ресурсов, важным остаётся фактор времени на выполнение технологических процессов.
В квантовой механике известен принцип Гамильтона, согласно которому, все элементарные частицы при своем движении выбирают траекторию, характеризующуюся наименьшим действием. Этот принцип можно применить с определенной корректировкой и для макросистем, которыми являются транспортные системы глубоких карьеров. Таким образом, в качестве дополнительного критерия для сравнения энергоемкости различных технологических процессов может быть принята величина удельного действия, представляющая собой произведение количества энергии, расходуемой данным технологическим процессом, и времени, необходимого на выполнение этого процесса.
п
й = Ъ Ю • I
тс / 1 те/ /
]=1
где Ютс - удельная энергоемкость , кДж/т;
1] - время на выполнение ьго технологического процесса.
Таблица 1
Энергетически показателе шарошечного станки
Станки шарошечного бурения СБШ-320 и СБШ-250 МН характеризуются следующими энергетическими показателями:
Средняя объемная скорость -5 бурения, м /ч 13,5-20,0
Расход энергии на выбуривание 1 м породы, кВт . ч 25,5-34,0
Действие станка при -э выбуривании 1 м породы, кВт . ч 1,9-1,7
Анализ приведенных данных позволяет сделать ряд выводов относительно энергетических показателей буровых станков СБШ-320 и СБШ-250 МН:
"5
- расход энергии на выбуривание 1м породы буровым станком СБШ-320 на 30% больше, чем при использовании станка СБШ-250 МН;
- действие станка СБШ-250 МН при выбуривании 1 м породы больше на 12%, чем при бурении буровым станком СБШ-320.
Однако дополнительный технико-экономический анализ позволил сделать вывод о целесообразности использования буровых станков СБШ-
250 МН.
Анализ научных исследований показывает, что критерии энергетической эффективности - удельная энергоемкость и удельное действие - могут быть использованы в качестве критериев оптимизации технологических процессов открытых горных работ. Основные технологические процессы добычи и переработки по признакам вынужденной и совокупной оптимизации могут быть классифицированы по следующей схеме: оптимизируемые по собственному критерию минимума энергозатрат за счет выбора режимных и технологических параметров процесса -бурения, взрывания, транспортирования горной массы, отвалообразования и обогащения; оптимизируемые по совокупному критерию минимума удельного действия за счет выбора режимных и технологических параметров предшествующих процессов. Такими взаимосвязанными процессами являются БВР и экскавация; БВР - экскавация-транспорт; БВР - механическое дробление; БВР - самоизмельчение. [ 2 ]
Представленные виды энергии, применяющиеся в практике открытых горных работ, характеризуются разной удельной стоимостью. Поэтому появляется возможность в качестве комплексного критерия оптимизации использовать стоимостную оценку энергозатрат.
ю $ = \(ю + ю + ю + ю + ю + ю )$ + ю $ + с $ 1 ^ min
тс^ mc W б э т д п оУ^э в^в дт^тл
d $ = \(d. + d + d + dл + d + d )$ + d $ + dл $ 1 ^ min
тс^ mc LV б э т д п оУ^э в^в дт^т!
где юб ,юэ ,ат ,юд ,юп ,юо, d6, d3, dM, dd, dn, do удельные значения энергоемкости и действия, соответственно, процессов бурения, экскавации, дробления, обогащения, взрывания и транспортирования горной массы. $э - стоимость электроэнергии, руб.; $ - стоимость химической энергии, руб.; $т - стоимость тепловой энергии (энергии ДТ), руб.
Показатель стоимости $i имеет динамический характер и зависит от конъюктуры рынка. Поэтому произведения ю i $i и dt $i являются автономными дня каждого процесса и гибким элементом целевой функции оптимизации.
Таким образом, главными показателями любого производственного процесса, которыми следует управлять и которые необходимо контролировать, являются количество произведенного кондиционного продукта и количество израсходованной энергии за время производства технологического процесса. В связи с этим можно сделать вывод об универсальности этих показателей, что в принципе не противоречит ни физическому, ни философскому пониманию энергии как формы движения и работы, как меры механического взаимодействия физических цел.
При энергетической оценке транспортных систем глубоких карьеров возникают два ключевых вопроса, требующих решения.
Первый связан с приведением тепловой энергии дизельного топлива, потребляемой автотранспортом, и электрической энергии, расходуемой конвейерным и железнодорожным транспортом, в сопоставимый вид. В этом направлении в отечественной литературе существует несколько подходов. Один из них, предложенный проф. Тангаевым И.А., заключается в переводе расхода дизельного топлива автосамосвалами из натуральных единиц (г, кг) в кДж или кВт.ч путем умножения на удельную теплоту сгорания дизтоплива (( д _ т ( (( д _ т= 43,5 кДж/г = 12,08 кВт.ч/кг) и сравнении с фактическим расходом электроэнергии электрифицированными видами транспорта.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Такой подход нельзя признать методически правильным, так как он приводит к энергетической "дискредитации" автомобильного транспорта. Здесь мы сравниваем дизельное топливо - источник энергии, максимально приближенный к первичному (сырой нефти), с электроэнергией, являющейся вторичным источником энергии и вырабатываемой на тепловых и гидроэлектростанциях. При другом подходе, получившем достаточно широкое распространение в практике, расход электроэнергии приводится к расходу дизтоплива путем умножения на коэффициент, характеризующий удельный расход топлива на выработку 1 кВт.ч электроэнергии на дизельных электростанциях (230-250 г/кВт . ч). Здесь мы явно завышаем энергоемкость электрифицированных видов транспорта, поскольку основной объем электроэнергии горнодобывающие предприятия получают с электростанций, работающих на природном газе, угле и мазуте. Разница в оценках удельной энергоемкости отдельных видов транспорта глубоких карьеров при использовании указанных методик составляет 3,0-3,5 раза.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ (REFERENCES)
1. Тангаев И.А. «Энергоемкость процессов добычи и переработки полезных ископаемых» Москва 1986
2. Аbdusamatova N.S., Abiyev O.H, The research of freight flow non-uniformity on the belt conveyor // European Journal of Research Development and Sustainability (EJRDS)- Vol. 2 №3 March 2021, ISSN: 2660-5570
3. Абдусаматова Н.С. / Сопоставательный анализ доставки руды различными видами транспорта из месторождений с глубоких горизонтов // Oriental renaissance. №4,VOL 1. ISSUE 4. ISSN 2181-1784. SJIF 2021. C 463-469
4. Бердиева Д.Х, Совершенствования закладочных работ в системе разработки месторождения ^ульди //Экономика и социум-2020 C. 509-513
5. Шакаров Б. Ш., Рахматуллаев И. М. Регулирование режима горных работ и экономические показатели планирования. // Uz ACADEMIA Том 1. 2021
6. Шамаев М.К., Ташкулов А.А. Требования к решениям по выбору методов и средств освоения месторождений для горного производства.// International journal of advanced technology and natural sciences. 2021
7. Аbdusamatova N.S., Abiyev O.H. Use of inclined lifts in the development of environmentally friendly transport technologies for deep quarries.// European Journal of Research Development and Sustainability (EJRDS) Vol. 2 №.4, April 2021
