Современные достижения в гидроприводе мобильных машин (ч. 2)
Выбираем лизинговую компанию
Как правильно выбрать лизинговую компанию и получить оптимальный эффект от финансовой аренды
КДМ российского производства
Отечественные комбинированные дорожные машины и сменное рабочее оборудование для них
Гибридный троллейбус
Реальный конкурент городского автобуса
Конструкции автобусов для линий BRT
 1
Надежный гидропривод зимой
«Зимнее» гидравлическое масло МГ-15В (ВМГЗ)
 1
Чтобы колеса не оторвались
Полезные советы
Прокладка стальных футляров
Технологии закрытой прокладки защитных кожухов при бестраншейной прокладке трубопроводов
Гидравлика «в возрасте»
Сложности ремонта
Из истории создания гидравлических молотов
 1
Регуляторы расхода рабочей жидкости для гидроприводов мобильных машин (ч.2)
Современный инструмент диагностики (ч. 1)
Анализ рабочих жидкостей
Стационарная система орошения

Эх, дороги, пыль да туман.. (Часть 1)
Современные технологии и оборудование для подавления пыли

Для борьбы с пылью используются разнообразные способы и оборудование – от сложных стационарных вытяжных вентиляционных систем, сепараторов-циклонов и электростатических пылеуловителей до дождевальных установок, гидромониторов и туманообразующих пушек, распыляющих воду, химические вещества и пену. Темой данной статьи стали методы пылеподавления, применяемые в основном в горнодобывающей и строительной отраслях.

Часть 1         Часть 2

Имеются данные исследований, что при поступлении пыли более 58 кг/ га в месяц наблюдается эффект угнетения жизнедеятельности большинства растений и животных в данном районе. Вдыхаемая пыль вызывает острые заболевания верхних дыхательных путей. Особенно опасны частицы диаметром меньше 10 микрон (мкм), (по принятому в США обозначению – РМ10), а также менее 2,5 мкм (РМ2.5). На каждые 10 микрограмм (1х10-5 г) на 1 м3 увеличения концентрации в воздухе этих частиц количество пациентов лечебных учреждений с хроническими респираторными заболеваниями возрастает на 7%, из них 3,5% приходится на респираторные заболевания в острой форме и 3% – на сердечно-сосудистые заболевания, а смертность от рака легких возрастает на 8%.

Технологические подъездные дороги – один из основных источников пыли в карьерах

Как установили исследователи, пыль, и конкретно частицы РМ10, играет большую роль в образовании облаков смога, нависающего над Москвой и другими крупными городами каждую зиму. Источники сдуваемой пыли поставляют в воздух 92% от всего содержания частиц РМ10, причем 28% всей сдуваемой пыли происходит от грунтовых дорог и от 23 до 30% – от строительных объектов. Определенную часть частиц РМ10 также выбрасывают в воздух мощные дизельные двигатели.

Механизм взаимодействия капель водяного тумана и частиц пыли в воздухе: 1 – если размер частиц пыли и капель близок, то вероятность их соединения очень высока; 2 – если капли намного больше частиц пыли, пыль будет обтекать капли вместе с потоками воздуха и не соединится с водой

Пыль ухудшает видимость на дороге, увеличивая риск аварий и снижая скорость движения. Накопление в воздухе пыли взрывоопасных и горючих материалов грозит опасностью взрыва или возгорания. Повышенное количество пыли отрицательно сказывается на состоянии техники. Помимо чисто механического износа (попадание абразивных частиц в трущиеся детали) возможны сбои систем управления машиной, так как повышенное количество пыли попадает в электронные блоки управления. Ресурс двигателей, работающих в условиях запыления, сокращается в 2–3 раза. Воздействие пыли увеличивает интенсивность процесса коррозии, обслуживание и ремонт техники становятся сложнее и продолжительнее по времени.

Поэтому подавление пыли – чрезвычайно важное мероприятие, которое применяется во многих отраслях. Пылеподавление – очень широкое понятие. Мы рассмотрим в данной статье только часть этого вопроса – комплекс способов и средств предупреждения загрязнения атмосферы пылью в строительной и горнодобывающей отраслях за счет снижения пылевыделения и осаждения пыли из воздуха.

Огромное количество пыли образуется при разрушении сооружений

Источники пыли

В процессе добычи полезных ископаемых всегда образуется пыль – при дроблении, взрывных работах. Золошлакоотвалы металлургических комбинатов и ТЭЦ, а также открытые горнодобывающие карьеры выделяют в атмосферу с одного гектара до 2–5 т пыли в сутки, пыль распространяется ветром на большие расстояния. Немало пыли попадает в воздух из открытых складов руды и угля в портах.

В открытых карьерах и на стройках 19% пыли возникает из-за ветровой эрозии почвы. Транспортные средства и спецтехника, движущиеся по технологическим дорогам, поднимают в воздух 52% пыли. В результате давления и перемещения шинами при скорости движения свыше 20 км/ч мелкие камни на технологических дорогах разрушаются, и образующаяся пыль поднимается в воздух.

Немалое количество пыли образуется и при строительных работах, например экскавационных. При отделочных работах больше всего пыли создают дисковые пилы и шлифмашинки. Если необходимо снести огромное здание, следует тщательно защищать окружающие территории от пыли. Очень важны пылеподавление и защита от испарений на полигонах с вредными отходами.

Это лишь краткий и неполный перечень источников пыли.

Многие горнопроходческие машины оснащаются дождевальными системами

Способы и оборудование для пылеподавления

Большинство специалистов сходятся во мнении, что не существует единого решения всех сложных проблем борьбы с пылью и универсального, полностью безопасного и продуктивного метода обеспыливания. В каждом конкретном случае эти вопросы решаются индивидуально.

Орошение штабеля с помощью гидромонитора

При выработке метода пылеподавления рекомендуется проанализировать следующие вопросы: что является основным источником образования пыли и где он находится, за счет какого процесса создается наибольшее количество пыли, попадающей в воздух, и где располагаются наиболее чувствительные к воздействию воздушной пыли зоны?

Орошение водой, дождевальные установки

Давно известным общепринятым способом пылеподавления является орошение путем распыления воды стационарными и мобильными дождевальными (поливальными) установками и гидромониторами.

Стационарные дождевальные установки применяются как основной способ пылеподавления при работе горнопроходческих комбайнов. Многие комбайны оснащаются собственными дождевальными системами – они смачивают поверхность породы. Для помещений и подземных технологических дорог используются дождевальные установки на потолке или стенах штольни. Обладающие большой дальностью действия дождевальные установки применяются для пылеподавления штабелированных материалов. Немало летучей пыли образуется при разгрузке самосвалов в бункер дробилки или в отвалы пустой породы. Для ее подавления рекомендуют использовать систему орошения, которая монтируется «на упоре зад­них колес» разгружающегося самосвала и во время выгрузки интенсивно увлажняет выгружаемый материал.

Туманообразующие пушки на мачтах

В состав дождевальных систем входят нагнетающий водяной насос, дозирующий насос (подающий в воду присадку), насосы для подачи воды или раствора под давлением в форсунки, форсунки и система управления (датчики и пульт управления). Дождевальные системы управляются вручную или автоматически. Датчик измеряет количество воды в резервуаре, и насос автоматически подает воду, когда ее уровень уменьшается. Дозирующий насос прекратит работу, когда уровень химического вещества в баке понизится до критического уровня. Если, например, загрузка горной массы в бункер прекращается, дождевальная установка автоматически прекращает работу.

Регулируемые туманообразующие форсунки из нержавеющей стали и латуни

Традиционно с пылью на технологических дорогах в карьерах и на стройках борются с помощью специализированных поливальных машин с дождевальными установками. Применяются также дождевальные установки с цистернами различной емкости, которые можно устанавливать в кузова карьерных самосвалов с жесткой и сочлененной рамой. Карьерная поливальная машина может оснащаться гидромонитором, управляемым из кабины, который способен точно распылять воду на расстояние до 50–60 м. Функция регулирования объема воды в баке позволяет задавать нужное количество, чтобы не во­зить лишней массы, если в данный день не требуется много воды. 

Стационарная дождевальная система

Недостатки. Обслуживание дождевального оборудования, энергозатраты и рабочая сила стоят недешево. Доставка воды для дождевальных установок может быть серьезной проблемой в засушливой безводной местности. Но даже если вода в данной местности легкодоступный и дешевый продукт, она испаряется (а с ней и деньги, затраченные на обеспыливание) и позволяет подавить пыль лишь на очень непродолжительное время, которое зависит от типа грунта и климатических условий, поэтому процесс увлажнения пыльной поверхности бесконечен, как и затраты на него. Для дробилки применение воды может быть проблематичным, если ее применять в количествах, необходимых для полного подавления пыли. В дробилках образуется настолько мелкая пыль, что при попытке связать ее чистой водой могут засориться грохоты, и установку придется останавливать на обслуживание. К тому же вода с каменной пылью действует как агрессивный абразив, изнашивает оборудование и увеличивает затраты на ремонт.

Поливальные машины используются для подавления пыли

И один из самых главных недостатков: орошение неэффективно в подавлении вдыхаемой пыли, т. е. не уменьшает концентрацию опасной для здоровья пыли в воздухе, так как размер капель составляет от 200 до 600 мкм, что значительно больше, чем размер частиц вдыхаемой пыли (2–10 мкм).

Механизм осаждения пыли из воздуха заключается в том, что капли воды, соединяясь с частицами пыли, увеличивают их вес, в результате пыль оседает на землю. Однако исследования показали, что в случае, если размеры капель воды существенно превышают размеры частиц пыли, частицы пыли будут двигаться вокруг капель воды вместе с потоками воздуха, обтекающими каплю, и не соединятся с водой (см. рис.-схему). Таким образом, если ввести в воздух достаточное количество капель воды примерно такого же размера, как частицы пыли, вероятность столкновения между каплями воды и частицами пыли будет очень высокой. Кроме того, на интенсивность соединения капель воды и частиц пыли влияют следующие факторы: склонность частиц пыли к растворению в воде, гидрофобность или гидрофильность (способность к смачиванию), присутствие гигроскопичных солей, электрический потенциал частиц пыли и капель воды, температура, влажность воздуха, атмосферное давление, наличие и влияние электрических полей.

Пушка пылеподавления при разрушении здания

Туманообразующие системы и пушки, генерирующие туман

Мелкую вдыхаемую пыль из воздуха можно осаждать с помощью водяного тумана. Использование водяного тумана, который генерируется оборудованием различных типов, является еще одним современным развивающимся способом пылеподавления. Туманообразующие установки рекомендуется использовать там, где дождевальные установки не могут применяться или недостаточно подавляют образование пыли, например для создания туманной завесы вблизи бункеров дробилок.

Стационарные и мобильные. Туманообразующее оборудование может монтироваться на стационарном основании, например на колонне («мачте», если необходимо распылять туман сверху на обрабатываемую территорию, не позволяя пыли и запахам подниматься в воздух, к тому же при распылении тумана сверху не образуются воздушные потоки, которые могли бы поднимать пыль), а также на колесных тележках, кузовах грузовиков, на поливальных машинах и даже на стреле телескопического погрузчика.

Пушка туманообразования в щебеночном карьере

Стационарные системы туманообразования используются в местах постоянного пылеобразования, например на производстве строительных материалов, у ленты транспортера, перемещающего сыпучие материалы, и т. п. Подобные системы состоят из насосов высокого давления (до 120 бар), нагнетающих воду в распыляющие форсунки (т. н. «гидравлические», давление в которых составляет 10–20 бар), вода очищается фильтрами, предотвращающими засорение форсунок.

Ультразвуковые генераторы тумана – это сравнительно новая технология, в форсунку одновременно подаются под низким давлением (2–5 бар) вода и сжатый воздух. Система состоит из воздушного компрессора, форсунок и системы управления с электропитанием. Форсунка ультразвукового генератора тумана сконструирована по принципу свистка: сжатый воздух разгоняется в сужающемся канале сопла и затем расширяется в его расширяющейся части, попадая в камеру резонатора, усиливающего действие волн. В результате возникают мощные ударные волны, веерообразно распространяющиеся со скоростью звука. Вода или иная жидкость, введенная в поле этих волн, дробится на мелкие и однородные по размеру капли порядка 1–10 мкм (более мелкие по сравнению с «гидравлическими» форсунками) и с низкой скоростью движения, которые лучше осаждают вдыхаемую пыль без дополнительного использования в процессе другой влаги. Воды потребляется относительно мало, и окружающие предметы и грунт не увлажняются. За счет изменения давления воздуха можно регулировать размер капель.

Пылеподавление гидромонитором

Исследования показали, что в работе ультразвукового генератора тумана действует еще одно физическое явление: возникает эффект, подобный действию электростатического пылеуловителя. Выяснилось, что частицы пыли в основном имеют отрицательный заряд, который зависит от природы пыли и действия окружающей среды. Капли тумана, генерируемые форсункой, имеют сильный положительный заряд. В результате вероятность соединения капель и частиц многократно возрастает, а количество капель (и расход воды), необходимых для осаждения пыли, соответственно уменьшается.

Форсунка туманообразующая

Преимуществом является то, что форсунка не имеет движущихся деталей, вода подается под низким давлением, отверстие форсунки имеет большой диаметр, благодаря чему меньше вероятность засорения. Система может дополняться специальным продувочным клапаном, который после окончания работы установки выдувает из форсунки воду, значительно уменьшая таким образом количество отложений, выпадающих при испарении воды. Такие системы недорого стоят и дешевы в эксплуатации, при этом высокоэффективны в пылеподавлении. Недостаток – необходимость подавать также сжатый воздух.

Специалисты считают, что применение систем туманообразования в помещениях в ряде случаев намного выгоднее использования вентиляции: системы туманообразования потребляют примерно 5% от энергии обычной системы вентиляции, а стоимость установки системы туманообразования составляет всего 40% от стоимости установки обычной системы вентиляции.

Пушки пылеподавления – более мобильное оборудование, скорее ориентированное на периодическую, временную работу. Обычно их применяют для подавления пыли и создания «туманных завес» на больших открытых строительных площадках или в карьерах.

«Пушка» представляет собой направляющий кожух, в который заключен мощный электровентилятор. Форсунки располагаются по окружности края кожуха на специальном кольце. Они генерируют миллиарды мельчайших водяных капель, которые подхватываются потоком воздуха, создаваемым вентилятором. Кольцо может состоять из отдельных секторов, положение каждого из которых регулируется отдельно, таким образом, форма облака тумана может настраиваться по потребности.

Для увеличения производительности пушки колец с форсунками может быть два или три. Крыльчатка вентилятора тоже может быть сдвоенной. От мощности вентилятора зависит дальность распространения струи тумана: от 15 до 250 м и более в длину и на 15–20 м в высоту. Кожух с вентилятором и форсунками может устанавливаться неподвижно, угол наклона может изменяться от 0 до 50° либо пушка может автоматически совершать возвратно-поступательные движения вокруг вертикальной оси по дуге до 360°, распределяя туман по большой площади. Одна такая установка может накрывать туманом площадь более 12 000 м2.

Давление подачи воды в системе пушки – генератора тумана может быть различным. В основном представленные на рынке установки работают при давлении в форсунках до 10–20 бар, но существуют пушки с рабочим давлением и в 70 бар, за счет чего установка оснащается намного большим количеством форсунок, чем обычные генераторы тумана. Например, вместо 30–64 форсунки, а некоторые установки – три кольца с общим числом 156 форсунок. Установка также может быть оснащена дозирующим насосом, чтобы подавать присадки к воде для подавления резких запахов или ПАВ для увеличения связывания частиц пыли.

Форсунка дальнего действия

Используя форсунки разной размерности, формы, типа распыления и производительности, с отверстиями разного диаметра, можно подобрать туман для частиц пыли любого размера и любых условий работы. Возможна установка форсунок на поворотные шарниры, чтобы менять направление струи, а также с регулировкой давления воды, также для изменения траектории струи. Все форсунки данной установки должны быть одного размера, чтобы генерировать капли тумана одинакового размера. Форсунки могут изготавливаться из латуни или нержавеющей стали, легко демонтируются и очищаются с помощью простого инструмента. Использование стали уменьшает износ и коррозию и обеспечивает годы эксплуатации без обслуживания даже при использовании воды плохого качества.

Питание и привод. Стационарные установки обычно питаются от трехфазной электросети либо могут иметь универсальное питание – от любого стандартного напряжения. Мобильные установки также могут подключаться к местной электросети или оснащаются автономным дизель-генератором.

Управление современным туманообразующим оборудованием может осуществляться дистанционно через компьютер либо от пульта дистанционного управления, с помощью которого можно задавать диапазон углов поворота пушки в зависимости от конкретных условий. В систему управления могут входить датчик давления на выходе из форсунки и измеритель расхода воды, счетчик моточасов, система безопасности, выключающая установку в случае отсутствия воды.

Чтобы туманообразующее оборудование оптимально удовлетворяло требования каждого клиента, современные производители разрабатывают модульные конструкции, позволяющие собирать эксклюзивные установки из серийных компонентов.

Поскольку туманообразующее оборудование постоянно контактирует с влагой, все его металлические детали должны изготавливаться из коррозионно-стойких материалов и иметь качественное порошковое покрытие.

Особенности и преимущества. Размер капель в тумане можно регулировать от 0,1 до 1000 мкм в зависимости от размеров частиц пыли. Тумано­образующие системы кроме подавления пыли способны нейтрализовать неприятные запахи, подавляя деятельность вызывающих его патогенных организмов. Аэрозольные облака применяют для защиты растений от вредителей, борьбы с мухами и другими летающими насекомыми. Во время превращения воды из жидкости в пар поглощается энергия, это позволяет охлаждать воздух посредством тумана.

Несмотря на большую производительность, «пушки» нуждаются лишь в минимальном обслуживании: например, подшипники вентилятора рекомендуется смазывать каждые 10 000 ч, мотор, осуществляющий повороты из стороны в сторону, не нуждается в смазке. Туманообразующее оборудование имеет невысокий уровень шума. Ряд производителей предлагают туманообразующее оборудование во взрывобезопасном исполнении, с пневмоприводом.

Применение пены

В некоторых случаях более эффективным средством пылеподавления, чем водяной туман, оказывается распыление пены, покрывающей материал. При подаче пены в места разрушения массива уменьшаются доступ воздуха к очагу пылеобразования и возможность прорыва частиц пыли в атмосферу выработки. Пена может наноситься, например, на большие каменные глыбы, поступающие в дробилку, таким образом, конечный продукт оказывается уже обработанным, в результате меньше пыли поднимается в воздух на выходе из установки. Для генерации пены применяются пеногенераторы со специальными форсунками, распыляющие воду с пенообразующей присадкой, которая деполяризует воду, создавая миллионы мелких пузырьков пены. 

 

Некоторые ошибочно считают, что пылеподавление – это когда редкие струи воды распыляются по воздуху большим вентилятором. Это абсолютно не так. Пылеподавление – это целая наука, включающая в себя решение множества технических вопросов, позволяющих добиться максимальной эффективности при минимальных затратах.

В следующей статье мы рассмотрим применение химических веществ для пылеподавления

ТЕХНИКА (обзоры) СТРОИТЕЛЬСТВО ДОРОЖНОЕ ХОЗЯЙСТВО КОММУНАЛЬНОЕ ХОЗЯЙСТВО КАРЬЕРЫ/ГОРНЫЕ РАЗРАБОТКИ
Владимир Шляховой Основные Средства 01'2015 17 декабря 2015

Комментарии (0)

Компании
ООО «Завод «Дорожных машин» (4855)28-79-76, 26-26-41 www.dormashina.ru