Разработка способов и средств обеспыливания воздуха турбулентными струями для горнорудных предприятий Андреев, Анатолий Алексеевич

Введение к работе

Актуальность работы. По данным Госкомстата СССР' в птмосфзрньМ воздух страны за год -зыбрасыЕ..этся 64,5 мин,тонн веществ, вредных для здоровья население и окружающей среди. Существенный вклад ? п;\-грязнвние воздуха вносят пклэвкэ частицу горного производства, видное место в обеспыливании технологических процессов которого принадлежит турбулентны" струям.

При взаимодействии струй-с запыленной средой образуются, многокомпонентные смеси. В резу :ьтато многократного ^сличения количества процессов, которые долины быть отражены в уравнениях, замкнут* систему уравнений двкзкені я таких сред на удается, Т.о., ка.с'дальнейшее развитие теоретических основ механик-,; многокомпонентных сред, так и потребности практики в области экологии и борьбы о пылью, требуют проведения дальнейших исследований, нарапгивания объема знаний о многокомпонентных средах.

В связи с э-тим разработка способов и средств сбеспылива-гил воздуха турбулентными струями для горнорудных предприятий являете; актуальной в социальной и научно-техническом аспектах.

Материалы диссертационной работы являют- л составной часть-с исследовании, выполненных в ИГТ.І І*Ч Украины за период с 1975 по 1990 годы и отраженных в соответствующих отчетах (№ госрогистрацик 76067935. 0І6400344І5, OI&500054I7S, 0І670037Ц77, 01870037666).

Цель рдботы - разработка способов и средстз обес^ылизанмя воздуха турбулентными,струями на основе определения связей мегсду параметра запыленного воздуха, струй и кассэебмена з них.

Идея работы заключается в использовании свойства ззсекцик турбулентной струи и эффекта конденсации паров воды дл.; очистки воздуха от пылевых частиц.

Научные почокония, разработанные лично диссертантом и их но-г 1зна:

I.Теоретически и экспериментально установлено, что модель безвихревого движения позволяет математически описач-ь динамику пылевых частиц, эжектируемых струей, адекватно реальности. В ^амках отой модели функция тока течения, индуцируемо, о вертикальной струей в пространстве карьера, зависит от ого геометрических параметров, коэффициента турбулентной структуры, расхода и диаметра струи и начальном сечении.

1. Начальній расход турбулентных газовых струй при обеспылива-н. її среды с использованием аффекта конденсации определяется бапан-cdjj количества очищаемого воздуха и эжектируемого струя'»и через нону с пересыщением паров воды, превышающем единицу.

2. Скорость стефановского течения при вязком обтекании капли жидкости прямо пропорциональна ее радиусу, разности парциальных давлений паров кидкости у поверхности капля л в окружающей среде, коэффициенту молекулярной диффузии и обратно пропорциональна давлении среды и квадрату расстояния от центра капли. При потенциальном обтекании порость зависит от перечисленных параметров и толщины диффузионного пограничного слоя у поверхности колли.

3. Связь между расходом воздуха, эжектируемогг факелом орошении при фиксированном давлении воды, и удалением от корня факела описываемся монотонно возрастающей, с более высоким, чем у газовой струи, градиентом, нелинейной зависимостью, р.ссимптотически стремящейся к постоянной величине.

Обоснованность и достоверность подоконий, выводов и рекомея-іиимі'і подтверждаются: применением комплексных исследований, пклю-ч\ил1х анализ и обобщение научно-технической и патентной инторма-ц'.и. аналити^иские исследования, лабораторный и нромшленшп эксперимент; использованием классических зависимостей и фундаментальных законов гидроапродинампки, мехшгки аэрозолей, теории турбулентных струї; в качестве исходных предпосылок и методов анализа; использованием в теоретических исследованиях общепринятых.и обосно-h:--hhl,x допущений; .статистической обработкой експериментальних данных, достаточностью их объема, обеспечисающих надежность результатов не нико 9Ь %, и удовлетворительной (погрешность менее 15 %) ходимостью расчетных и експериментальних данных; апробацией научных и практических результатов.

йначение работы. Научное значение работы заключается в обосновании, правомерности применения модели потенциального течения при построении расчетных схем взаимодействия турбулентных струй с запыленной средой; в определении функции тока течения, индуцируемого ьертикальной изотермической струей в пространстве карьера, и начального расхода газовых струй при обеспыливании среды с использованием э;фекта конденсации; в установлении ранее неьэвест hjx зависимостей, определяющих скорость сгофановского течения при различных режимах движения капли тндкосги, и оценке влияния маесосіімопа на эффективность улавливания еі) пылепчх частиц; в трактовке фііп;ікп нзаимодей-

"ітвия факела орошения центробежной форсунки с окружающей средой, согласно которой он является специфической струей, выходящей па рамки теории двухфазных струй; в разработке научно обоснованных методов экспериментальных исследований по оценке ожектиругащей способности' факела орошения и определения эффективности пылеподавлз-ния в очаге преобразования в условиях нестабильности концентрации пыли во времени.

Практическое значение работы состоит в разработке на уровне изобретений способа и системы пылеподавле'шя при дроблении горной массы, способа к устройстьа пылоподазленпя при оурзчни взрывных скважин на карьерах; в разработке методов расчета проветривания осесимметричного карьера вертикальной струей и технологических параметров способа л системы пылег.одавления при дроблении горной масс j. Результати исследований могут быть использованы ;сак ірн совершенствовании, так и при создании новых систем обеспыливания различных технологических процессов горного производства, улучшающих экологи- ескую обстановку в тзайоне их нахождения и непосредственно на рабочих местах.

Реализация выводов и рекомендаций работы. На базе исследовании, выполненных в диссертационной работе, разработан руководящий технический материал (РТМ) "Указания по применению системы лылепидазле-ния на базе электрического проточного парогенератора для обеспыливания дробильных агреї ітов цементного производства¹ РЇТЛ 21-026312 2-21-86, который является руководством для проектировьяия и применения подобных систем » введен в действие научно-исследовательским и проектным институтом по газоочиетным сооружениям, технике безопасности и охране труда в промышленности строительных материалов (ііШЮТСТРОМ). На базе способа пылеподавлония при дробленим горной массы ШПИОТСТРОМ разработан проект обеспыливания роторной дробилки СМД-98 Б длт Чечено-йнгулского цементного завода. Кроме того на :аш-г дробильних (КДЗ) и цементных заводах различной ведомственной подчиненности нэ территории Украины и других республик рчедрено более 100 комплектов системы пьыеподазления на бап электрического проточного парогенератора для обеспыливания дробильных агрегатов при сумма^ьом экономическом эффекте І млн.руб., на каждой дробилки исіслючен выброс в окружающую среду примерно 100 тонн пыли в год.

Апрпбсцчя работы. Основные положения и отдельные результаты диссертации докладывались и обсувались на: конференцій молод»- ученых ИГїі/l Ail Украины (г.Днепропетровск, 19?9г ); секции npowm-H-

ностк нерудных строительных матірналов научно-технического Совєїа bhu іромстройматер..алоі, Украины (г.Киев, 1981 г.); Всесоюзной научно-технической конференции "Аэродиспзрсныо системы и коагуль'рш аэрозолей" (г.Караганда, 1982 г.); научно-техническом совете НЙПЖГОТРОМ (г.Новороссийск, IS86 г.); на II Всесоюзной научно-технической конференции "Азродисперсные системы и коагуляция аэрозолей" (г.Караганда, 1968 г.); городской научно-технической конференции по экологии, (г.Днепродзержинск, 1989 г.); на научных сешнаоах отдела Проблем разработки месторождении на больших глубинах ИРШ АН Украины (г.Днепропетровск, 198^-1990 г.г.).

Разработанная с участием автора система пылеподавления для дробильных агрегатов экспонировалась'на ВДНХ СССР. Пос.ановлением ' № 4()7-Н ст 26.06.84 г. он утвержден участником ВДНХ СССР, а в 1986 г. за внедрение указанной системы в промышленность отмечен нагрудным знаком "Изобретатель СССР".

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 18 научных статей и получено 7 авторских свидетельств на изобретения.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, о глав и заключения, изложенных на 212 страницах машинописного гексга, содержит 27 рисунков, 20 таблиц, 2 приложения, а также список попользованных источников из 144 наименований.