Снижение запылённости при работе короткозабойных выемочных комбайнов. Скруббер с орошаемой насадкой
Скруббер с орошаемой насадкой
Дистанционное управление позволяет оператору оставаться под укреплённым потолком выработки, и это позволяет комбайну ''заглубляться'' на расстояние до 12 м (если это одобрено MSHA). Это позволяет реже менять положение комбайна, что повышает его производительность. Поэтому в большинстве случаев при добыче угля короткозабойными выемочными комбайнами работают именно так. Но использование дистанционного управления не позволяет оператору комбайна пододвигать вперёд вентиляционную перегородку, способствующую разбавлению метана и пыли в месте разрушения угольного пласта. Для уменьшения этого недостатка устанавливают скруббер с орошаемой насадкой. Всасывающие отверстия вентиляционной системы комбайна находятся вблизи рабочего органа, и они всасывают запылённый и загазованный воздух, направляя его в скруббер, улучшая вентиляцию в месте разрушения угольного пласта и улавливание пыли.
Вентиляционно-пылеулавливающая система комбайна всасывает запылённый воздух вблизи места образования пыли, перемещает его по встроенным в корпус воздуховодам к скрубберу-пылеуловителю, и прокачивает его через фильтрующий элемент, который увлажняется водой, распыляемой форсунками (Фиг. 4-6). Частицы пыли сталкиваются с элементами фильтра и перемешиваются с каплями воды, после чего воздух очищается от них в туманоуловителе. Очищенный воздух выходит из скруббера в атмосферу забоя. На эффективность очистки воздуха от пыли и на расход воздуха через скруббер влияют плотность и вид используемого фильтра / насадки. Режим работы скруббера оптимален, когда весь запылённый воздух от места разрушения угольного пласта прокачивается через скруббер, и улавливается большая доля (>90%) респирабельной пыли [NIOSH 1997].
Было показано, что работу скруббера улучшает:
- Техобслуживание скруббера. После одного цикла работы (cut) расход воздуха через скруббер может снизиться на треть [Schultz and Fields 1999]. Чаще всего это происходит из-за загрязнения пылеулавливающей насадки. Для измерения расхода воздуха нужно использовать трубку Пито. При большой запылённости требуется чаще очищать фильтр (Фиг. 4-7), туманоуловитель (Фиг. 4-8) и воздуховоды вентиляционной системы комбайна. Также нужно проверять сопла форсунок с воздуховодах , чтобы они полностью увлажняли весь фильтр, а не только его середину.
Один из основных изготовителей такого оборудования дал следующие рекомендации:
(1) Два раза за смену - промывать фильтр водой.
(2) Один раз за смену - Заменять фильтр очищенным. Промывать струёй воды, направленной с задней стороны фильтра, и позволить ему высохнуть. После высыхания стряхнуть грязь перед повторным использованием.
(3) Ежедневно - промывать всасывающие отверстия и воздуховоды вентиляционной системы комбайна.
(4) Еженедельно - промывать трубу Вентури, отстойник и модуль туманоуловителя.
Фиг. 4-6. Составные части и конструкция скруббера с орошаемой насадкой
Такое расписание техобслуживания рекомендуется для обычного режима работы. Но исследования в производственных условиях показали, что в некоторых случаях очистку фильтра нужно проводить чаще. В некоторых случаях фильтр должен очищаться промывкой после каждого изменения места работы комбайна. Кроме того, всасывающие отверстия и воздуховоды могут требовать более частой очистки. В утверждённом плане вентиляции шахты должны даваться конкретные указания.
Фиг. 4-7. Очистка панели фильтра скруббера струей воды
Фиг. 4-8. Очистка туманоуловителя струей воды
- Измерения расхода воздуха. MSHA требует, чтобы минимальный расход воздуха при проветривании забоя, в котором производится работа, был не ниже 1.4 м3/сек (3000 куб. футов / мин) (30 CFR 75.325). Но при использовании комбайнов с встроенной вентиляционной системой и пылеуловителями, MSHA обычно рекомендует, чтобы расход воздуха, подаваемого в забой, был немного больше, чем расход воздуха вентиляционной системы комбайна. В этом случае расход воздуха у вентиляционной системы комбайна считается минимальным расходов воздуха, который нужно подавать в забой. MSHA рекомендует измерять оба расхода воздуха, измеряя расход воздуха в забое при выключенной вентиляционной системе комбайна. На практике, в большинстве случаев в забой подаётся больше минимума 85 м3/мин (3000 куб футов/мин), чтобы уменьшить концентрацию респирабельной пыли и метана.
Фиг. 4-9. Эффективность пылеулавливания разных панелей фильтров скруббера
- Толщина панели фильтра. На эффективность улавливания пыли влияет толщина панели фильтра. Имеются панели из 10, 20 и 30 слоёв фильтра, последняя - наиболее эффективная (улавливается более 90% респирабельной пыли) [NIOSH 1987] (Фиг. 4-9). Но нужно заметить, что использование более толстых панелей увеличивает сопротивление, что уменьшает расход отсасываемого запылённого воздуха, пропускаемого через скруббер. Форсунки фильтра должны исправно работать, и обеспечивать равномерное увлажнение фильтра. Для смачивания фильтра обычно используют форсунки с полным конусом при низком давлении воды (<50 psi, 335 кПа).
- Факторы, влияющие на улавливание пыли. Эффективность работы всей вентиляционной системы комбайна зависит от эффективности улавливания скруббера, и от того, насколько хорошо эта вентиляционная система улавливает, всасывает запылённый воздух - расхода воздуха через скруббер [Colinet and Jankowski 2000]. На эффективность вентиляционной системы влияют факторы, относящиеся к комбайну - расположение всасывающих отверстий, расход воздуха. Расход воздуха во всех случаях должен быть максимально возможным, а всасывающие отверстия должны находиться как можно ближе к рабочему органу - насколько это практически возможно. Увеличение плотности фильтра увеличивает эффективность улавливания кварца, но это уменьшает расход воздуха, пропускаемого через скруббер [Jayaraman et al. 1992]. Кроме того, при окончании работы (разрушения угольного пласта) нужно дать скрубберу поработать ещё 10-12 секунд, чтобы он высосал и очистил оставшийся около рабочего органа запылённый воздух.
- Использование поверхностно-активных веществ. Поверхностно-активные вещества могут увеличить смачиваемость пыли, уменьшая поверхностное натяжение воды, и улучшая улавливание частиц пыли. В одном исследовании использование поверхностно-активных веществ в воде, распыляемой форсунками скруббера (концентрация 0.013%) уменьшило запылённость на величину до 31% [Hirschi et al. 2002].
- Изменение направления выброса очищенного воздуха. При проветривании забоя, когда средняя скорость воздуха маленькая, скорость воздуха можно увеличить за счёт изменения направления выпуска очищенного воздуха из вентиляционной системы комбайна - направив его в сторону рабочего органа. Но это зависит от концентрации метана в месте разрушения пласта угля. Предварительное исследование NIOSH показало, что такое изменение направления части выброса в сторону рабочего органа способствует уменьшению концентрации пыли. NIOSH также проводил небольшое исследование изменения направления (выпуска воздуха из) скруббера в шахте в восточной части США, которое показало, что это уменьшает воздействие пыли на оператора транспортной машины на 50%. Влияние на воздействие на оператора комбайна было меньше, что показывает, что нужно взаимно сбалансировать перенаправление потока воздуха из скруббера и работу вентиляции, обеспечивающей проветривание забоя.
Полезная информация: