автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.01, диссертация на тему:Разработка технологии сухого улавливания и утилизации пыли на пылящих объектах угольных предприятий

(

Российская академия наук Министерство топлива и энергетики Российской Федерации Институт горного дела им. А. А. Скочинского

РГ5 ОД

~ • . . " На правах рукописи

Павгл Алексеевич ДАНЧУК

УДК 622.807

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СУХОГО УЛАВЛИВАНИЯ И УТИЛИЗАЦИИ ПЫЛИ НА ПЫЛЯЩИХ ОБЪЕКТАХ УГОЛЬНЫХ ПРЕДПРИЯТИИ

р

Специальность 05.26.01 — «Охрана труда

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1995

Работа выполнена в Институте горного дела им. А. А. Скочинского'.и Донбасском горно-металлургическом институте' , ,

Научный руководитель — Действительный член АГН, проф., докт. техн. наук И. Г. Ищук

Официальные оппоненты:

проф., докт. техн. наук В. В. Кудряшов;

канд. техн. наук М: Д. Брагинский , !1

\ .Ведущее-предприятие — ПО «Стахановуголь»

Автореферат разослан ¿¿^¿^¿^ 1996 г.

Зашита диссертации состоится /^//^У^О 1995 г.

в /у ч ;на заседании диссертационного совета К-135.05.03. Института горного дела им.-А. А. Скочинского, ....

С диссертацией можно ознакомиться в секретариате ученого совета института.

Отзывы" в двух' экземплярах просим направлять по адресу: 140004, г. Люберцы Московской обл., ИГД им. А. А. Скочинского.

Ученый секретарь диссертационного совета действительный член Академии горных наук,

докт. техн. наук, проф. И. Г. Ищук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. На поверхностных комплексах угольных предприятий (шахт, разрезов, обогатительных фабрик, тепловых электростанций) конвейерный транспорт получил широкое распространение благодаря преимуществам перед другими видами транспорта: высокой производительности, простоты, надежности и др. Однако при его работе выделяется значительное количество пыли, особенно в местах перегрузки, что оказывает вредное влияние на работающих. При этом доля пыли от этого источника составляет от 30 до 80% общего выделения пыли по технологической цепочке.

Применение орошения на перегрузочных пунктах конвейеров требует значительных расходов воды, малоэффективно и возможно только при положительной температуре. Более эффективен в этих условиях сухой способ пылеулавливания.

Получившие широкое распространение на высокопроизводственных конвейерных лш!иях (до 5000 т/ч) системы аспирации с улавливанием пыли в циклонах не обеспечивают необходимой эффективности, выбрасывая в атмосферу воздух с концентрацией

пыли 2,10"3 кг/м3 и более. Кроме того, они являются весьма энергоемкими.

Уловленная сухим способом пыль скапливается в бункере, из которого, как правило, периодически выгружается на конвейер, и на следующем перегрузочном пункте вновь выделяется в окружающую среду, загрязняя ее практически в тех же объемах. Технических решений утилизации уловленной пыли в угольной промышленности нет. Спектральный анализ группы угольных предприятий показал, что в уловленной пыли могут находиться такие элементы, как Мп, Ва, Сг, Т1 в концентрациях, соизмеримых с содержанием их в естественных рудах, т.е. уловленная с помощью сухого способа пыль может служить исходным сырьем для их получения. Все это указывает на необходимость дальнейшего совершенствования систем сухого пылеулавливания и решения вопроса утилизации уловленной угольной пыли с целью исключения ее вторичного выделения. Разработка указанных

проблем является актуальной и требует проведения специальных научных исследований.

Целью работы является разработка новых технических решений, обеспечивающих повышение эффективности сухого пылеулавливания на перегрузочных пунктах, и утилизации уловленной угольной пыли в непылящем агрегатом состоянии.

Идея работы заключается в локализации источника образования пыли при перегрузке горной массы с одного ленточного конвейера . на другой, использовании энергии перегружаемого материала и многократной очистке запыленного воздуха с помощью центробежного аппарата сухого пылеулавливания в рециркуляционной схеме укрытия с обводным каналом, а также в дальнейшем переводе уловленной пыли в непылящее состояние.

Методы исследований включают в себя анализ и обобщение научно-технической литературы по рассматриваемым вопросам, теоретическое обоснование процесссов сухого улавливания, гранулирования и пастирования угольной пыли, лабораторные и промышленные исследования, обработку экспериментальных данных методами математической статистики с применением ПЭВМ.

Основные научные положения, выносимые на зашшу: установлено, что процессы сухого пылеулавливания, гранулирования и пастирования являются физико-механическими и повысить их эффективность возможно с помощью водных растворов связующих веществ и пластификаторов определенной природы;

основные требования к связующим составам, предусматривающие взаимодействие "вяжущих" веществ и пластификаторов с пылящим материалом в результате свободного окатывания на таре л и грану лятора, при котором образуются досрочно прочные угольные гранулы или стабильные во времени пасты;

с целью достижения предельно допустимых концентраций пыли предложены методики расчетов основных параметров более эффективного оборудования сухого улавливания (центробежный аппарат) и утилизации (тарельчатый гранулятор), предложены пылеулавливающие составы на основе клеев карбоксиметилцел-люлозы (КМЦ) и поливинилового, бентонита и др., разработана технология сухого улавливания и утилизации уловленной пыли в пиле гранул и паст.

Досторерность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

результатами теоретических исследований процессов сухого пылеулавливания, гранулирования н пастирования и достаточным объемом лабораторных и промышлешгых испытаний;

удовлетворительной сходимостью результатов лабораторных и промышленных экспериментов с выводами теоретических исследований (с погрешностью ±12% при степени надежное™ 0,95);

результатами апробации разработанных рекомендаций по сшскешпо запыленности воздуха в рабочих зонах;

получением достаточно прочных механических угольных гранул и стабильных угольных паст.

Научное значение работы заключается в применен™ физико-иеханичсскою подхода к количественному и качественному описанию процессов сухого пылеулавливания, а также жидкостного гранулирования и пастирования веществами различной природы и в выборе оптимальных составов с учетом их физико-химических свойств.

Практическая ценность работы заключается в разработке методик расчета основных параметров и создании оборудования сухого улавливания и утилизации пыли, разработке оптимальных составов для связывания уловленной угольной пыли на основе водных растворов (эмульсий) высокомолекулярных соединений (ВМС) и разработке технологии получения гранул и паст.

Реализатст результатов исследования. Разработанная технология сухого пылеулавливания перегрузочных пунктов ленточных конвейеров внедрена на шахте им. В.И.Ленина ПО "Ростовуголь", в Луганской области - на коксохимическом и асфальто-бетонных заводах, а также на заводе стройконструкций, на шахте "Украина" ПО "Луганскуголь". Технология сухого пылеулавливания и утилизации угольной пыли внедрена на ЦОФ "Несветай" ПО "Ростовуголь". Разработаны проекты применения этой технологии и изготовлено оборудование для разрезов "Восточный" ПО "Экибастузушль" и "Березовский-1" ПО "Красноярскуголь".

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на научно-технических конференциях (г. Новошахтинск Ростовской обл., 1991 г., г. Алчевск Луганской обл., 1991-1992 гг.: г. Ижевск, 1992 г); технических совещаниях шахт

им.Ленина, "Украина", ЦОФ "Несветай", металлургического комбината и коксохимического завода (1993-1995 гг.); заседании школы-ссминара по проблемам безопасности жизнедеятельности (г.Туапсе, 1994 г.); научных семинарах лаборатории борьбы с пьшыо на угольных шахтах и разрезах отделения рудничной аэрологии и борьбы с внезапными выбросами ИГД им. А.А.Скочинского (гЛюберцы, 1994-1995 гг.).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 5 печатных работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 152 страницах машинописного текста, и содержит 53 рисунка, 8 таблиц, список литературы из 106 наименований и 17 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Наиболее интенсивными источниками пылевыделения на технологических комплексах угольных шахт и разрезов являются перегрузочные пункты ленточных конвейеров. Количество пьши, выделяемое в атмосферу угольной шахтой средней производительности (3500 т/сут), составляет 1,7-2,8 т в сутки. На шахтах производственных объединений "Ростовуголъ", Туковуголь", "Луганску голь" и "Сгахановуголь" суточное выделение пыли составляет 1,9-2,8 т на предприятие. Из этого количества на долю перегрузочных пунктов ленточных конвейеров приходится около 60%, дробильного и сортировочного оборудования - 20-25%; при погрузке угля в железнодорожные вагоны и автотранспорт выделяется около 15% от пылевой массы. Остальная часть приходится па долю просыпей при работе технологического оборудования, взметывание пыли и др.

Основными источниками пылевыделения в дробильных цехах обогатительных фабрик являются места перегрузки сыпучих материалов. Исследования показывают, что количество выделяемой пыли в узлах перегрузки ленточных конвейеров составляет в среднем 70-80% общей запыленности воздуха в галереях.

На угольных разрезах, кроме перегрузочных пунктов ленточных конвейеров, доля которых в общем пылсвыдслении составляет

около 30%, интенсивными источниками пыли являются добычные комплексы, при работе которых запыленность достигает

3,10"3 кг/м3.

Значительный вклад в решение проблемы нормализации условий труда на горных предприятиях вносят коллективы ИГД им. Л.А.Скочинского, МакНИИ, ВостНИИ, ИПКОН РАН, Гипро-углемаша, а также ведущие специалисты в области охраны труда: В.В.Кудряшов, В.П.Журавлев, И.Г.Ищук, А.А.Цьгцура, Г.А.Поздняков, Г.С.Забурдяев, Б.Ф.Кирин и др. Результаты исследований, полученные ими, а также информационные и патентные материалы легли в основу анализа средств борьбы с пылью и ее утилизации. Установлено, что наиболее перспективным способом, обеспечивающим снижение запыленности на рабочих местах перегрузочных пунктов ленточных конвейеров, является сухое пылеулавливание с помощью центробехсных аппаратов в схеме укрытия рециркуляционного типа с обводным каналом и утилизация уловленной пыли путем превращения ее в гранулы или пасты.

Вопросами утилизации угольной пыли путем перевода ее в гранулы или пасты, характеризующиеся механической прочностью, достаточной для транспортирования, хранения и перегрузки без разрушения и вторичного пыления, до настоящего времени практически не занимались, В мировой практике отстуствуют фундаментальные исследования и какие-либо приемлемые решения в этом направленшг.

На основании изложенного в работе решались следующие задачи:

исследование процессов сухого улавливания и осаждения были с использованием центробежных, гравитационных и других сил;

исследование процессов перевода угольной пыли, уловленной сухим способом, в гранулы и паста;

разработка методик расчетов параметров аппаратов сухого обеспыливания центробежного типа и устройств перевода уловленной пыли в гранулы и пасты;

разработка технических средств и технологии сухого пылеулавливания и утилизации в условиях перегрузочных пунктов ленточных конвейеров на угольных предприятиях.

Анализ способов и средств борьбы с пылью на угольных

предприятиях показал, что наиболее приемлемым в условиях персфузочных пунктов является эжекционный пьиеотсос с использованием энергии падающего материала «г последующа осаждением пыли с помощью центробежного аппарата.

В конструктивном отношении система сухого пылеулавлигч-шия представляет собой замкнутый аэродинамический контур со встроенным центробежным аппаратом (рис.1). Через любое его сечение проходит воздушный поток, направленное движение

которого создается за счет эжекции падающим материалом „ и

при необходимости за счет энергии вентилятора <ЗЭЖ ф.

В замкнутом аэродинамическом контуре герметичного укрытия перегрузочного пункта воздух находится в постоянном движении, что оказывает влияние на процесс эжекции. Количественную оценку эжекционной способности материала можно выполнить, используя общие уравнения динамики двухкомпонентного потока.

При движении материала по каналу-течке его частицы передают воздушному потоку часть своей энергии \У(Вт):

= (1) где п = рРт1х /Уы - количество частиц материала в канале; Р = шм ¡ри1и?Уи - объемная концешрация материала в канале-течке; т„ - общая масса частиц материала, кг; рм- плотность частиц материала, кг/м3; 1м -время движения частиц в канале-течке, с; Р, -площадь поперечного сечения канала-течки, м2; = лс!I /б - объем частицы перегружаемого материала,м3; 1х -

ллнна образующей желоба, м; с!э - эквивалентный диаметр час-типы, м.

Мощность воздушного потока при изменешш относительной скорости движения материала по наклонному желобу меняется согласно уравнению

<1„ = пКйЫм. (2)

Проинтегрировав уравнение (2) с учетом выражения (1) и произведя преобразования, получим:

Рис. 1. Рециркуляционная систола сухого обеспыливания перегрузочных пунктов: ' 1 • подающий конвейер; 2 - верхнее укрытие; 3 - криволинейный канал-течка; 4 - нижнее укрытие; 5 - подводящий канал запыленного воздуха; 6 - аппарат улаживания и осаждения пыли центробежного или ротационного действия; 7 - отводящий канал очищенного воздуха; 3 - воздухообменное окно; 9 - шлюзовая

камера; 10 - приемный буихар; 11 - конвейер

* = 0,375(^-у?)С1РЛ/(Р,А), (3)

где - V, - максимальная скорость движения материала в канале-течке, м/с; У0 - скорость транспортирования частиц материала подающим конвейером, м/с; Оы = тм Дм - массовый расход материала, кг/с; С, - коэффициент лобового сопротивления; рв - плотность воздуха, кг/м3.

При наклонном желобе скорость движения частиц материала v (м/с) определяется по формуле

V, = ув„ = +2дН(1(4)

где Н - высота перефуза м; ( - коэффициент трения скольжения; а, - угол наклона желоба к горизонту, рад. ■

Расход воздуха и мощность воздушного потока в канале течке связаны уравнением

* = (5)

где 11с - аэродинамическое сопротивление желоба с учетом его

заполнения материалом, Н.с2/м®.

В свою очередь

Лс = Цр./(2РТ'), • (6)

где = - суммарный коэффициент местного сопро-

тивления желоба, м; - 2,4(ГТИ /Рт)2 - коэффициент сопротивления канала, пршиггый как для отверстия с отнесением к расчетному сечению, м; - коэффициент сопротивления желоба,

м = 1,5); РТ М - площадь поперечного сечения канала-течки с учетом площади, занимаемой перегружаемым материалом, м2.

Тогда количество воздуха (Зэжм (м}/с), эжектируемого перегружаемым материалом, определится по следующей формуле:

- З/О,75(7)

V

При равноускоренном даижешш кусковой массы в желобе коэффициент лобового сопротивления С., ('м) будет равен

Сх = С0 = 0,45Ф, (8)

где С0 - коэффициент лобового сопротивления частицы в автомодельной области чисел Рейнольдса, м; Ф - динамический коэффициент формы частиц.

С учетом уравнения (8) выражение (7) можно записать следующим образом:

<2эж„ = 1,0561ф1-у1)рт0и1^/(рн<1^), (9)

где К - коэффициент, уч1ггьтающий влияние слоев частиц материала и конструктивных особенностей образующей желоба на эжекцгао воздуха перегружаемым материалом (К=0,2:1,0).

Как показали лабораторные исследования, количество эжектируемого воздуха в каналах локализирующего укрытия увеличивается с увеличением высоты перегруза и площади сечения входного канала. Эффективность работы устройства обеспыливания обратно пропорциональна величине технологического зазора.

Уловленная сухим способом угольная пыль представлена, как правило, дисперсным (фракция 0 - КГ3 м) гидрофобным материалом. Поисковые работы показали, что наиболее рациональными способами утилизации этой пыли являются жидкостное гранулирование и производство угольных паст.

Процесс жидкостного гранулирования основан на взаимодействии твердых частиц с жидким реагентом, обеспечивающим достаточную силу сцепления между частицами. Чтобы обеспечить такую силу, жидкость должна обладать свойствами, которые компенсировали бы уменьшение толщины поверхностного слоя и увеличивали эффект взаимодействия между частицами. Такими свойствами обладают жидкости с полярными молекулами (например, вода).

При исследоваших процессов гранулирования и пастирования в качестве рабочей жидкости применялась техническая вода. Для

увеличения степени гидрофильности угольной ньши использовалось поверхностно-активное вещество ПО-1. Для выбора связующих проводились эксперимент с клеями карбокси-метилцеллюлозы (КМЦ) и поливиниловым, латексом СКМСЗОрП, кубовыми остатками альфаметнлетирола (КО-а-МС), бентонитом, жидким стеклом "и отработанными смазочно-охлаждающими жидкостями (МСОЖ) в ввде водных растворов и эмульсий различной концентрации при гранулировании и с водными эмульсиями латекса и МСОЖ - для получения угольных паст.

При влажном гранулировании происходит взаимодействие угольных частиц с жидкостью. Сила сцепления двух сферических частиц с прослойкой жидкости между ними равна сумме сил

поверхностного натяжения Рп (Н) и капиллярного давления Рк

(Н):

Рв =' оП = 2ода, ; (10)

Р* = Р*5 = ело-,2

'1-1 ЧГ2 Г!

(11)

где П - периметр сечения манжеты, м; с- коэффициент поверхностного натяжения жидкости, Н/м; Р, - стягивающее капиллярное давление, определяемое по формуле Лапласа:

Р, = <т(1/г, +1/г2) ,Па; Б - площадь поперечного сечения манжеты, м3; г, - радиус кривизны кольца манжеты, м; тг - радиус кривизны мениска кольца, м.

Прочность когезионной связи обусловливает устойчивость гранул к воздействию механических нагрузок и зависит от химического состава связующего вещества и свойств стольной ныли.

Связующее йсщество должно соответствовать следующим требованиям: обладать хорошим связыванием угольной пыли; иметь достаточно высокую скорость ее смачивания н оптимальные вязкостно-тсмнературные показатели; соответствовать требованиям санитарной безопасности, быть экономичным н недефицитным. В соответствии с этими требованиями подбирались вещества в качестве нотенциальных связующих.

Сила сцепления Р(Н) между частицами угольной пьип! с учетом сил поверхностного натяжения, капиллярной и когезии может быть определена по фор? гуле

Р - кстлг,(1, (12)

где К - коэффициент когезионной связи, учитывающий "вяжу-шие" свойства рсщсства (К=1,5^3,5).

Процесс образования гранулы из пылевой массы можно представить следующим образом. При вращении тарели с постоянной скоростью подаваемая обычно в правый нижний квадрат пылевая масса поднимается почти до верхнего края тарели, откуда под собственным весом отрывается и скатывается вниз. При ссыпании пыли под действием орошающей жидкости происходит образование зародышей гранул. При повторном подъеме эти образования отрываются от борта тарели несколько раньше, чем остальная масса. Скатываясь по днищу, зародыши увеличиваются в размерах, благодаря чему при очередном подъеме они отрываются от борта еще на меньшей высоте. Как показали наши исследования, траектория формирующейся гранулы представляет собой сходящуюся неправильную спираль, витки которой приближаются к борту тарели, удаляясь от днища. При достижении заданного размера гранула оказывается на поверхности слоя, откуда и "сходит" с тарели, "выжимаясь" под действием непрерывно поступающей пылевой массы.

Тарель вращается с постоянной угловой скоростью, гранула совершает сложное движение относительно тарели с относительной скоростью уст вдоль радагуса и переносной скоростью перпендикулярно радиусу тарели.

Принятые допущения: масса формирующейся гранулы считается сосредоточенной в точке, гранула увеличивается по массе лишь при скатывании, силы взаимодействия гранулы с окатываемой массой не увеличиваются, гол ¡гула движется по плоской поверхности. Расчетная схема процсссоз гранулирования с указанием проекций активных сил и сет инерции, действующих на формирующуюся гранулу, на естественные оси, приведена на рис.2. Прн расчете использован принцип Даламбера, для чего ко всем активным силам присоединены силы инерции:

= тсо г ; = тЕГ = 0, так как с = О;

_кн с!У д21 Р"н =П1 — = т

<11 (И2

Б^р = 2то)Уоти вш^ы" у0т^ = 2та>

(14)

(15)

(16)

Рис. 2. Силы, действующие на гранулу в процессе ее формирования ■

Проектируя приложенные к формирующейся грануле силы на естественные оси, можно получить систему уравнений:

1Р, « -тв ал а &ш р - т^ сова - Р^, - Р™ = 0 ; (17) - -тввтасовр + Ш8Гсоаа - Р™.НРДН = 0 ; (18) ЕР» = N - гп^соза = 0 ; (19)

Р^^п^соза,

где а - угол наклона тарели к горизонту, рад; (3 - угол отрыва гранул от борта, рад; Я - радиус тарели, м; }> - гравитационное

ускорение, м/с2 (в="-9,8м/с2); Г - коэффициент трения скольжения; г - радиус-вектор движения гранулы, м; п - число оборотов тарели, мин"1.

В результате решения системы уравнений (17)-(19) получено уравнение для расчета траектории движения гранулы на участке подъема:

г = -0,7.10-3еш,(1+,') +0,Зе<л(,-¥') - (20)

2&

На участке скатывания начинается движение с переменной массой и в данной работе не рассматривается.

Из уравнения (18) с учетом того, что в момент отрыва гранулы

егг борта = 0 и 2 = И, следует

тдапасовр - пц^соза - тсо2К. = 0; (21)

а = ^-(втассгар-Гсоза). (22)

Реитв уравнение (21) относительно созр, получим:

совр = й^а + (23)

Из выражения (23) видно, что гранулы разных размеров, обладающие разным коэффициентом трения, имеют определенный угол отрыва от борта.

Подставив в уравнение (23) р = 0 (площадь тарели используйся максимально), получим:

Г и2К /1А\

5т а - I соэа =-. (24)

В

Выражение (24) указывает на связь между угловой скоростью вращения тарели и углолг ее наклона, обеспечивающих макси-

мольную производительность гранулятора. При скорости вращения тарели, меньшей оптимальной, ¡ранулы не достигают верхней точки тарели, при большей - скапливаются возле скребка, но в обоих случаях производительность гранулятора падает из-за недоиспользования площади тарели.

Исследовался также способ утилизации угольной пыли в виде паст. Для количественной оценки силы притяжения между частицами в настах можно воспользоваться уравнением

N = пШ^ , (25)

где N - сила сцепления, равная внешней силе, которую необходимо приложить к частицам для отрыва их друг от друга, Н; п - количество контактов между частицами; Я -коэффициент

жидкостной связи между пылевыми частицами; Руд - удельная

энергия сцепления, Дж/м.

Устойчивость паст характеризуется неизменностью во времени дисперсности частиц и равновесного распределения дисперсионной фазы в среде. Между частицами дисперсионной фазы, как и между молекулами, действуют силы взаимодействия, зависящие от природы частиц и окружающей их дисперсионной среды. В концентрированных пастах образуется пространственная структурная сетка, препятствующая седиментации, но со временем вдет самопроизвольное выделение жидкости (сенерезис).

Для подтверждения теоретических исследований были проведены экспериментальные работы. .Исследованиям подвергались угольные суспензии с различными концентрациями пыли для определения оптимальной концентрации при сохранении устойчивости и текучести. Исследовалось также влияние концентрации латекса С КМ С и ПО-1 (в отдельности и совместное) на свойства угольной пасты. Определены оптимальные концентрации латекса, ПО-1 и угольной пыли в пасте. Как показали результаты исследований, оптимальной является следующая композиция для пасты: угольная пыль - 50% (масс), латекс СКМС-30 РП - 0,5% (объем), ПО-1 - 1,2% (объем), остальное - вода.

Наиболее предпочтительными связующими для производства угольных гранул являются клеи КМЦ и поливиниловый, а также бентонит. Согласно нашим исследованиям, оптимальный расход водного раствора связующего на одну тонну сухой пыли составляет

0,11 м3. Концентрация раствора связующего для клея КМЦ - 3%, бентонитовой глины - 5%, поливинилового клея - 4%. При исследованиях со всеми связующими в качестве эмульгатора добавлялся ПО-1 с концентрацией 1%.

Результаты получены при лабораторных испытаниях в ДГМИ и промышленных - в условиях ЦОФ "Несветай". Полученные гранулы испытывались на раздавливание и ударную прочность в сыром и высушенном виде. С учетом полученных результатов определялись состав растворов связующих и его расход на одну тонну сухой угольной пыли.

По результатам испытаний разработаны методики расчетов основных параметров и созданы прототипы центробежного аппарата сухого обеспыливания и устройства для перевода угольной пыли в гранулы и пасты - гранулятора. Разработаны техническое задание и конструкторская документация на устройство по переводу угольной пыли в гранулы.

В результате лабораторных и промышленных исследований создана автоматизированная установка по производству угольных гранул и паст и разработана технология их получения.

Внедрение данной технологии позволило снизить запыленность воздуха на рабочих местах участка 1-й технологической цепи ЦОФ

"Несгстпй" с 73-131 до 9-15 мг/м3 при фоновой запыленности 5,4

мг/м3; уменьшить увлажнение транспортируемого угля на 1,5-2% по сравнению с применяемых до этого орошением; в результате ежесуточного улавливания 820 кг угольной пыли получат 918 кг гранул или 1643 кг пасты при использовашш в качестве связующего компонента клея КМЦ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные и практические выводы заключаются в следующем.

1. Установлено, что наиболее интенсивными источниками пылевыделения на поверхностных комплексах угольных предприятий являются перегрузочные пункты ленточных конвейеров. Существующие средства и способы борьбы с гтылыо наряду с

пылеподашшющим эффектом имеют ряд существенных недостатков и нуждаются в теоретическом обосновании и технологическом усовершенствовании. Задача исследований состояла в разработке более эффективной технологии сухого пылеулавливания и утилизации уловленной пыли путем ее перевода в непылящее агрегатное состояние.

2. Теоретически обоснованы конструктивные решения устройств для сухого обеспыливания перегрузочных пунктов ленточных конвейеров и утилизации уловленной пыли, разработаны методики расчетов основных параметров и испьгганы прототипы устройств.

3. Выявлен механизм взаимодействия частиц уловленной пыли с водными растворами (эмульсиями) различных ВМС при свободном окатывании натарели гранулятора. Определены силы, действующие на гранулу в процессе ее формирования, получено уравнение траектории гранулы на участке подъема. Исследованы условия взаимодействия угольных частиц с водными эмульсиями латекса и МСОЖ в процессе получения паст.

4. Определены оптимальные композиции:

при производстве гранул: клей КМЦ (0,3%), ПО-1 (0,1%), угольная пыль (90%), вода (9,6%); бентонит (0,5%), ПО-1 (0,1%), угольная пыль (90%), вода (9,4%):

при производстве паст: латекс СКМС-30 РП (0,5%), ПО-1 (1,2%), угольная пыль (50%), остальное - вода.

5. По результатам лабораторных и промышленных исследований разработана компактная установка для получения гранул и паст из уловленной сухим способом угольной пыли. Стендовые и промышленные испытания установки показали следующие результаты: производительность - 0,12-0,15 кг/с; длительность цикла при гранулировании - 400-440 с; при пастировашш -310-340с; размер полученных гранул - 12-25 мм.

6. Предложена технология с использованием локализирующего укрытия в системе сухого обеспыливания с центробежным аппаратом, обеспечивающая снижение запыленности на выходе из укрытия на 93%.

7. Полученные гранулы и пасты в зависимости от результатов спектрального анализа уловленной пыли могут бьпъ использованы как энергетическое топливо (для гранул), не требующее специальных устройств для сжигания, как связующее при брике-

тировании угольной мелочи (для паст) или как исходное сырье для получения таких элементов, как Мп, Ва, Сг, Ть

8. Разработанная технологическая схема сухого обеспыливания и утилизащш уловленной пыли прошла промышленные испытания и внедрена на ЦОФ "Несветай" ПО "Ростовуголь". Применение данной технологии позволило снизить запыленность воздуха на

рабочих местах 1-й технологической цепи с 73-131 до 9-15 мг/м3

при фоновой запыленности 5,4 мг/м3, уменьшить увлажнение угля на 1,5-2% по сравнению с орошением.

Экономическая оценка внедрения технологии не производилась, удельные энергозатраты же составили от 6,5 до 7,4 кВт.ч на 103 кг агрегатиросанной пыли.

9. Разработанная технология сухого пылеулавливания внедрена на шахте им.В.И.Ленина ПО "Ростовуголь", в Луганской области -на коксохимическом, асфальто-бетонных заводах и заводе стройконструкций, на шахте "Украина" ПО "Луганскуголь". Разработаны проекты применения этой технологии и изготовлено оборудование для разрезов "Восточный" ПО "Экнбастузуголь" и "Березовский-1" ПО "Красноярскуголь".

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работа ангора;

1. НекоторыЬ вопросы утилизации уловленной промышленной пыли /Дез. докл. научно-практич. семинара "Улучшение экологических условий в сталеплавильном производстве. Челябинск: Урал, дом науч.-техн. пропаг., 1992. - С.66,67 (соавтор Г.Г.Шальский).

2. Практика улавливания промышленной пыли центробежными аппаратами /Дез. докл. научно-пракпи. семинара "Улучшение экологических условий в сталеплавильном производстве". - Челя-бшгск Урал, дом науч.-техн. пропаг., 1992. - С.68,69 (соавтор В.АЛактионова).

3. Экологическая обстановка и пути создания экологически чистых поверхностных комплексов угольных шахт /Друды школы-семинара по проблемам безопасности и жизнедеятельности "Черноморские звезды". - Туапсе, 1993. - С.218-223 (соавтор Г.Г.Шальский).

4. Теоретические основы разработки гранулирования угольной

пыли //Рудничная аэрология и борьба с внезапными выбросами: Науч.сообщ. / ИГД им. А.А.Скочинского. - М., 1994. - С.168-177 (соавторы И.Г.Ищук, Г.Г.Шальский).

5. Технологическая схема афегатирования пили в фанулы или пласты // Пылеулавливание, пылеочистка, рассеивание пыли: Альбом технических решений. - Луганск: "Свгглиця", 1995. -С. 134,135, (соавторы И.Г.Ищук, Г.Г.Шальский, А.Д.Буянов).

Павел Алексеевич ДАН ЧУК

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СУХОГО УЛАВЛИВАНИЯ И УТИЛИЗАЦИИ ПЫЛИ НА ПЫЛЯЩИХ ОБЪЕКТАХ УГОЛЬНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Редактор Л.П. Петрамович Компьютерная верстка Н.М. Карасева, А. Б. Шумаков

Подписано к печати 24.11.95 г.

Формат 62,5x84 1/16. Бум. писчая №1

Уч.-изд.л. 1,1. Тираж 100 экз.

Изд. №10090. Тип. зак. 3//

Институт горного дела им. А.А. Скочинского,

140004, г. Люберцы Московской обл.

Типография: 140004, г. Люберцы Московской обл.