Спосіб кондиціонування рудникового повітря

Реферат: Спосіб кондиціонування рудникового повітря передбачає охолодження та зневоложення його в межах заданих рівнів в підземній камері за допомогою артезіанської води, що циркулює в гідравлічних завісах і в контактному вловлювачі вологи. Охолодження рудникового повітря в підземній камері здійснюють за допомогою водоповітряної суміші, яку утворюють пневматичним розпиленням артезіанської води і охолоджують її за рахунок адіабатичного розширення стиснутого повітря. Утворену водоповітряну суміш спрямовують у вигляді душуючих фонтанів до струменя рудникового повітря. Здійснюють зневоложення за допомогою водовловлюючих екранів, в яких циркулює вловлена вода. UA 68698 U (12) UA 68698 U UA 68698 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до гірничої промисловості, а саме до кондиціонування повітря в підземній камері, яке нагрівається від гірських порід, роботи гірничих машин, та окислювальних процесів, і може бути використаним для кондиціонування повітря в глибоких залізорудних, поліметалевих і вугільних шахтах. Відомий спосіб кондиціонування рудникового повітря в зоні гірничих робіт, що передбачає охолодження його в межах заданих параметрів за допомогою води на поверхні шахти. [А. С. SU №1557333 А1. М. кл E21F3/00, 1990]. Недоліком відомого способу є те, що він малоефективний і неекономічний. Надходячи в шахту з поверхні по стволу і виробкам, які прилягають до ствола, охолоджене повітря знову нагрівається від гірських порід і в зоні гірничих робіт, воно приймає первісну температуру до охолодження. Тобто ефект охолодження втрачається. Найбільш близьким для вирішення існуючої проблеми є спосіб кондиціонування рудникового повітря в зоні гірничих робіт, що передбачає охолодження і зневоложення його в підземній камері за допомогою гідравлічних завіс і вловлювачів вологи, в яких циркулює артезіанська вода [A. C. UA №42818 E21F3/00, 2009]. Недоліком цього способу є те, що він передбачає використання для кондиціонування повітря воду, але в глибоких шахтах температура води, близька до температури гірських порід і охолодження нею, не дає бажаних результатів. Задачею корисної моделі, що пропонується, є вдосконалення способу кондиціонування за рахунок охолодження рудникового повітря в підземній камері, що здійснюють за допомогою повітряної суміші, яку утворюють пневматичним розпиленням артезіанської води і охолоджують її шляхом адіабатичного розширення стиснутого повітря, при цьому утворену водоповітряну суміш спрямовують у вигляді душуючих фонтанів до струменя рудникового повітря, після чого здійснюють зневоложення за допомогою водовловлюючих екранів, в яких циркулює вловлена вода. Це дозволяє знизити температуру рудникового повітря в середньому на 10 °C та нормалізувати умови праці в підземних виробках шахт. Поставлена задача вирішується шляхом охолодження рудникового повітря в межах заданих рівнів в підземній камері, за допомогою водоповітряної суміші, температура якої нижче температури води і температури рудникового повітря, а зневоложення здійснюють за допомогою водовловлюючих екранів. Згідно з корисною моделлю, охолодження рудникового повітря в підземній камері здійснюють за допомогою водоповітряної суміші, яку утворюють пневматичним розпилюванням артезіанської води і охолоджують її адіабатичним розширенням стиснутого повітря. При цьому утворену водоповітряну суміш спрямовують у вигляді душуючих фонтанів до струменя рудникового повітря. Зневоложення повітря здійснюється за допомогою водовловлюючих екранів, в яких циркулює вловлена вода. Спосіб ілюструється кресленням, на якій за результатами лабораторних досліджень наведено діаграму I-d в координатах вмісту тепла І, ккал/кг і вологи d, г/кг в повітрі, яка відображає процеси змін його стану при охолодженні за допомогою гідравлічних завіс за кривою 1-2-3-4 при тепловмісті І=const з точки 4 і душуючих фонтанів за кривою 1-2'-3'-4' при тепловмісті І'=const з точки 4'. Початкова температура води, що надходить в гідравлічну завісу, нижче точки роси рудникового повітря, тобто відбувається конденсація вологи. В ідеальному випадку процес охолодження повітря за допомогою гідравлічних завіс мав би відбуватися за прямою 1-5 (креслення.) В реальних умовах цього не відбувається через те, що при контакті з повітрям підвищується температура води, а термін контакту повітря-рідина нетривалий. З початку процесу тепловий обмін між водою і повітрям протікає інтенсивно за рахунок великої різниці температур. Цей процес відображається кривою 1-2-3-4, де відрізок 1-2 інтенсивного теплообміну співпадає з лінією ідеального охолодження 1-5. В наступні періоди з підвищенням температури води відбувається відхилення від ідеальної лінії охолодження 1-5 і процес проходить за кривими 2-3 і 3-4 (креслення), що свідчить про зниження інтенсивності теплообміну. В точці 4 (точка роси) температура повітря стає рівною температурі води і процес теплообміну припиняється (І=const). При охолодженні повітря водоповітряною сумішшю відбувається більш інтенсивний теплообмін. Водоповітряну суміш утворюють пневматичним розпиленням артезіанської води і охолоджують адіабатичним розширенням стиснутого повітря, при цьому утворену водоповітряну суміш, температура якої нижче температури води, спрямовують у вигляді душуючих фонтанів в струмінь рудникового повітря. Як свідчать результати лабораторних досліджень, процес теплообміну (фіг.), що описується кривою 1-2'-3'-4', (І'=const з точки 4'), відбувається за прямою ідеального охолодження 1-5 до точки 2', яка розташована нижче точки 2, а відрізки 2'-3' і 3'-4' значно коротші, ніж відрізки 2-3 і 3-4, що свідчить про більш глибоке охолодження рудникового повітря за рахунок водоповітряної суміші. 1 UA 68698 U Таблиця Результати промислових випробувань ефективності охолодження рудникового повітря в умовах підземної камери Відносна вологість Тип установки Швидкість Температура повітря, °C Ступінь повітря, % охолодження руху повітря, зрошення, після після після повітря в камері м/с г/кг до охолод. охолод. охолод. зневолож. Охолодження за допомогою гідравлічних завіс (відомий спосіб) 2-рядна 0,5-4,0 20-27 15-19 80-95 70-75 20-110 (2 гідрозавіси) 4-рядна 0,5-3,7 18-24 14-17 85-100 75-80 40-220 (4 гідрозавіси) Охолодження за допомогою водоповітряної суміші - душуючих фонтанів (спосіб, який пропонується) 2-рядна 0,5-3,2 18-32 14-16 80-95 60-70 20-110 (2 ряди фонтанів) 4-рядна 0,5-3,2 18-33 13-15 85-100 62-73 40-220 (4 ряди фонтанів) 5 10 15 20 25 30 35 Зневоложення рудникового повітря здійснюють шляхом вловлення крапель води за допомогою водовловлюючих екранів. При цьому відбувається зменшення вологовмісту (Фіг.) за відомим способом з d1 до d2, a за способом, що пропонується, з d1 до d2'. В таблиці наведені результати промислових випробувань ефективності охолодження рудникового повітря за допомогою гідравлічних завіс і душуючих фонтанів, проведених в умовах підземних камер, на горизонті 1240 м шахти "Родіна" і на горизонті 1200м шахти ім. Леніна ПАТ "Кривбасзалізорудком". Результати промислових випробувань свідчать, що рудникове повітря за допомогою водоповітряної суміші - душуючих фонтанів є ефективнішим, чим охолодження за допомогою гідравлічних завіс. Так, при охолодженні водоповітряною сумішшю - душуючими фонтанами зниження температури рудникового повітря відбувається в середньому на 10 °C, а при охолодженні за допомогою гідравлічних завіс - в середньому на 6 °C. Зниження відносної вологості у відомому способі відбувається на 25 %, а в запропонованому - на 35 %. Запропонований спосіб охолодження рудникового повітря з використанням водоповітряної суміші дозволяє знизити температуру повітря підземних виробок в зоні ведення гірничих робіт і зменшити відносну його вологість до встановлених санітарно-гігієнічних параметрів. Крім того, цей спосіб дозволяє використовувати артезіанську воду в режимі замкненого зворотного циклу (вловлена екранами вода безперервно повертається в процес охолодження). Нормалізація атмосфери в гірничих виробках сприяє покращенню умов праці та підвищенню продуктивності при видобутку корисних копалин. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб кондиціонування рудникового повітря, що передбачає охолодження та зневоложення його в межах заданих рівнів в підземній камері за допомогою артезіанської води, що циркулює в гідравлічних завісах і в контактному вловлювачі вологи, який відрізняється тим, що охолодження рудникового повітря в підземній камері здійснюють за допомогою водоповітряної суміші, яку утворюють пневматичним розпиленням артезіанської води і охолоджують її за рахунок адіабатичного розширення стиснутого повітря, при цьому утворену водоповітряну суміш спрямовують у вигляді душуючих фонтанів до струменя рудникового повітря, після чого здійснюють зневоложення за допомогою водовловлюючих екранів, в яких циркулює вловлена вода. 2 UA 68698 U Комп’ютерна верстка Н. Лисенко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3