Спосіб зрошування штабелів пилуючих навалочних вантажів

1 Спосіб зрошування штабелів пилуючих навалочних вантажів, що включає струменеву подачу води вгору по схилу за допомогою поливної машини, оснащеної далекоструменевим пдромонітором, який відрізняється тим, що виконують фронтальне зрошування з використанням основного і допоміжного сопел, з'єднаних між собою під кутом 5° і розташованих в вертикальній площині, з добором параметрів зрошування шляхом прицілювання вершиною струменя з основного сопла на вершину штабеля, підтримуванням параметрів не менше граничних значень, при цьому параметри зрошування визначають ВІДПОВІДНО ДО залежностей Н1>Ншт+2, L1Q S L M , Z > m x S x U Q, де Н-і і І_і - висота струменя і відстань від гідро м о н ітора до вершини траєкторії у ВІДПОВІДНОСТІ до робочої характеристики поливної машини, м, b і а - ширина штабеля в основі і біля верши Винахід належить до транспортних та виробничих перевантажувальних комплексів, зокрема до технології зрошування штабелів пилуючих навалочних вантажів за допомогою поливних машин, забезпечуючих далекоструменеве дощування, для запобігання викиду пилу внаслідок вітрової ерозії та може бути використано також у гірничій промисловості, дорожньому будівництві, сільськогосподарської меліорації Типова технологія зрошуван ни, ВІДПОВІДНО, м, Н ш т - висота штабеля, м, S - довжина твірної штабеля з одного його боку, м, С - відстань від пдромонітора до крайки штабеля, м, w BaH - швидкість усмоктування води в вантаж, мм/с, Q - витрата води, л/с, І_н - робочий шлях, який проходить поливна машина протягом 1с, м, U - швидкість руху машини уздовж штабеля, м/с, m - поливна норма, л/м2, Z - КІЛЬКІСТЬ проходів машини уздовж штабеля для видачі поливної норми 2 Спосіб по п 1, який відрізняється тим, що граничні мінімальні значення параметрів зрошування складають відношення значень тиску зрошувальної води в кПа і діаметра основного сопла в мм - ЗО, відношення діаметрів основного і допоміжного сопел - 1,5, причому основне сопло знаходиться під допоміжним, товщина поверхневого шару штабеля, в котрому досягається максимальна молекулярна вологоємкість вантажу - 20мм 3 Спосіб по п 1, який відрізняється тим, що використовують робочу характеристику поливної машини у вигляді залежності координат вершини траєкторії струменя від тиску зрошувальної води, діаметра сопла і кута нахилу ствола пдромонітора, при цьому похибка підбору параметрів по висоті і відстані не перевищує 1м ня штабелів пилуючих навалочних вантажів на перевантажувальних комплексах не відпрацьована ДІЮЧІ гідротехнічні системи зрошування штабелів оснащені пдроструменевою технікою суміжних, більш розвинених галузей - пожежної справи, сільськогосподарської дощувальної меліорації, гірничої справи Відомий спосіб зволоження навала гірської маси (див Авторське свідоцтво СРСР №1300154, 0 0 о ю 52408 кл Е 21 F 5/00, ЗО 03 87 Бюл №12), що включає зрошування за допомогою поливної установки, оснащеної далекоструменевим пдромонітором, при котрому навал умовно розбивають на ділянки і здійснюють струменеву подачу води від поверхні у верхньої бровки уступу до поверхні нижньої бровки, витримуючи швидкість струменя на поверхні ділянки (середню по площі зрошування інтенсивність подачі) не більш швидкості просочування води в гірську масу і задаваючи тривалість поливу протягом котрої відбувається зволоження навалу до максимальної молекулярної вологоємкості, причому зрошування кожної ділянки провадиться в кілька заходів з одного положення установки Зрошування здійснюється компактним струменем, на що вказує невелике значення площі активної зони факелу струменя на поверхні навала 0,118м при витраті води ЗОл/с В зв'язку зі значним перевищенням у межах зони контакту швидкості струменя над швидкістю просочування (254 і 7,28мм/с, ВІДПОВІДНО) подача води повинна супроводжуватися інтенсивним стоком води по схилу, його пдророзмивом, а також нерівномірним зволоженням гірської маси і втратами води Найбільш близьким до пропонованого винаходу являється спосіб зрошування навала гірської маси (див с 96-99 розділу «Боротьба з пилом і шкідливими газами при технологічних процесах в кар'єрах » в кн Бересневич П В , Михайлов В А , Филатов С С Аэрология кар'єрів Довідник - М Надра, 1990 - 280 с ), по котрому роблять струменеву подачу води вгору по схилу за допомогою поливної машини, оснащеної далекоструменевим пдромонітором з основним і малим соплами, при значеннях параметрів зрошування, забезпечуючих подачу води з основного сопла у вигляді компактного струменя в пространство над задньою крайкою верхньої площадки навала, а також усмоктування гірською масою води, котра розподіляється по поверхні навала Мінімальний тиск води призначають у ВІДПОВІДНОСТІ до формули, що зв'язує радіус-вектор суцільного струменя, виведений в задану точку над уступом, з тиском води і діаметром сопла Подача поливального насосу не перевищує значення, рівного добутку площі, зрошувальної з одного положення машини, і швидкості інфільтрації верхнього зрошувального шару (див там же вираження 10 21 і 10 22) Серед призначуваних параметрів зрошування відсутнє значення кута нахилу ствола пдромонітора, тому, для забезпечення потрібного розташування активної зони факелу на поверхні зрошування необхідно його установлювати в процесі подачі води у ВІДПОВІДНОСТІ до візуального спостереження за траєкторією струменя Застосовувані поливні машини, наприклад автономні водозрошувальні установки типу АВР на шасі автомобілів БелАЗ (див там же табл 10 6), оснащені далекоструменевим дощувателем з основним і допоміжним соплами, відношення діаметрів котрих знаходиться у межах від 1,5 до 3,4 У ВІДПОВІДНОСТІ до технічної характеристики машин відношення значень робочого тиску води в кПа до діаметру основного сопла в мм складає від 11 до 23 Керування установкою типу АВР здійснюється водієм автомобіля Технічні властивості прототипу відповідають загальній фізичній картині процесу зволоження навала в об'ємі з усмоктуванням води під дією переважно сил гравітації і насиченням гірської маси до максимальної молекулярної вологоємкості, причому допускається самопливний розподіл води по поверхні навала, котрий супроводжується пдророзмивом Процес зрошування навала, фактично, являється статичним, тому що в одної позиції продовжується десятки хвилин і виконується з декількома заправленнями поливної машини Ознаки прототипу, що збігаються з суттєвими ознаками винаходу, наступні зрошування за допомогою поливної машини, оснащеної далекоструменевим пдромонітором з основним і малим (допоміжним) соплами причому відношення діаметрів основного і допоміжного сопел складає від 1,5 до 3,4, струменева подача води вгору по схилу, підбір параметрів зрошування шляхом прицілювання, тобто суміщення характерних точок траєкторії струменя з основного сопла і профілю схилу, причому геометричні параметри навалів гірської маси і штабелів пилуючих навалочних вантажів на транспортних перевантажувальних комплексах приблизно однакові (вишина до 15м і крутизна схилу до 50°), подача води на поверхню зрошування так, щоб інтенсивність зрошування не перевищувала швидкості усмоктування верхнього зрошувального шару Причинами, що перешкоджають при використанні прототипу для зрошування штабелів пилуючих навалочних вантажів одержанню очікуваного технічного результату, являються застосування струменя, котрий характеризується компактністю і низьким ступенем розпаду на краплі, у тому числі в активній зоні факелу на поверхні зрошування, необхідність виставлення деяких параметрів зрошування безпосередньо при подачі води на штабель, відсутність в явному вигляді зв'язку між конструктивними параметрами пдромонітора, параметрами зрошування і геометричними параметрами штабеля, забезпечуючих однозначне завдання положення активної зони факелу на поверхні зрошування, розподіл води по поверхні зрошувальної ділянки самопливом, пдророзмив поверхні штабеля як струменем, котрий ще не розпався на краплі, так і стікаючими по схилу потоками, неможливість керування водієм подачею води в русі поливної машини, тобто коригування параметрів зрошування при фронтальному зрошуванні, наприклад ряду штабелів, що мають різну вишину В основу винаходу поставлена задача в відомому способі зрошування навала гірської маси, що включає струменеву подачу води вгору по схилу за допомогою поливної машини, оснащеної далекоструменевим пдромонітором, шляхом застосування удосконалених конструктивних елементів і оптимізацм технологічних параметрів зрошування забезпечити досягнення технічного результату 52408 здійснити зрошування штабелів пилуючих навалочних вантажів в русі поливної машини при реалізації ефективних механізмів дії зрошувальних струменів, з доданням вантажам СТІЙКОСТІ ДО вітрової ерозії, а також збереженні ЦІЛІСНОСТІ штабелів Поставлена задача вирішується таким чином, що в способі зрошування, що включає струменеву подачу води вгору по схилу за допомогою поливної машини, оснащеної далекоструменевим пдромонітором, роблять фронтальне зрошування з використанням основного і допоміжного сопел, з'єднаних між собою під кутом 5° і розташованих в вертикальній площині, з добором параметрів зрошування шляхом прицілювання вершиною струменя з основного сопла на вершину штабеля, підтримуванням параметрів не менше граничних значень, причому параметри зрошування призначають згідно залежностям (1-4), котрі описують умови прицілювання вершиною струменя з основного сопла на 2-3 метру вище і ближче вершини штабеля (1-2), умови балансу в активній зоні факелу струменя між миттєвою середньою по площині інтенсивністю подачі води і швидкістю усмоктування в вантаж (3), а також умови видачі поливної норми на схил штабеля (4) Ні>Н шт +2, (1) І_іQ S U (3) Z>mxSxU Q, (4) де Н-і і І_і - висота струменя і відстань від гідро м о н ітора до вершини траєкторії у ВІДПОВІДНОСТІ до робочої характеристики поливної машини, м, b і а - ширина штабеля в основі і у вершини, ВІДПОВІДНО, м, Н ш т - вишина штабеля, м, S - довжина твірної штабеля з одного його боку, м, С - відстань від пдромонітора до крайки штабеля, м, w BaH - швидкість усмоктування води в вантаж, мм/с, Q - витрата води, л/с, І_н - робочий шлях, який проходить поливна машина протягом 1 с, м, U - швидкість руху машини уздовж штабеля, м/с, m - поливна норма, л/м, Z - КІЛЬКІСТЬ проходів машини уздовж штабеля для видачі поливної норми Граничні значення параметрів зрошування підтримують не менш відношення значень тиску зрошувальної води в кПа і діаметру основного сопла в мм — ЗО, відношення діаметрів основного і допоміжного сопел —1,5, причому основне сопло знаходиться під допоміжним, товщина поверхневого шару штабеля, в котрому досягається максимальна молекулярна вологоємкість вантажу — 20мм При прицілюванні використовують робочу характеристику поливної машини у вигляді залежності координат вершини траєкторії струменя від тиску зрошувальної води, діаметру сопла і кута нахилу ствола пдромонітора, що дозволяє шляхом геометричного зіставлення координат вершин траєкторії струменя і штабеля задати ВХІДНІ параметри зрошення, які забезпечують задане положення активної зони факелу струменя на поверхні штабеля Зрошування за допомогою двухсоплового пдромонітора, вибраної конструкції, дозволяє при прицілюванні вершиною струменя з основного сопла на 2-3 метру вище і ближче вершини штабеля здійснити подачу зрошувальної води як на передній схил штабеля з крутизною схилу у межах 35 - 50°, так і через вершину на верхню ділянку протилежного схилу При цьому забезпечується положення активної зони факелу струменів по всій твірній переднього схилу з перекриттям на протилежний схил, а також мінімальний вплив вітру на траєкторії струменів і знесення зони дощу (активної зони факелу струменя) Зрошування водою при вказаних мінімальних значеннях параметрів зрошування забезпечує розпад струменів на ВИСХІДНІЙ ДІЛЯНЦІ траєкторії і реалізацію в активній зоні факелу ефективних механізмів дії зрошувальних струменів, при рівномірному розподілі дощу по довжині активної зони факелу, а також безповерхневого стоку і пдророзмиву штабеля Максимальні значення параметрів зрошування не вказуються, тому що вони пов'язані з виявленням ЗОВНІШНІХ ЧИННИКІВ, перешкоджаючих ефективному веденню технологічного процесу, наприклад переходом до режиму розпилення струменя і зниженню и далекості при надмірному збільшенні відношення значень тиску зрошувальної води і діаметру сопла (приблизно більш 80) Механізми дії зрошувальних струменів води на пилуючий вантаж в штабелі, котрі забезпечують підвищення його СТІЙКОСТІ до вітрової ерозії, складаються в змиву пилу з поверхні грудок і винесення пилових частинок в масу вантажу, ущільненні пилової фракції і насиченні вантажу в поверхневому шарі штабеля водою до максимальної молекулярної вологоємкості, при котрої спостерігається найбільша адгезійна зв'язність пилової фракції Достатнім являється зволоження вантажу в поверхневому шарі товщиною 20мм, котре досягається в результаті видачі на штабель поливної норми Заявлений спосіб відрізняється від прототипу наступними ознаками підбором параметрів зрошування з прицілюванням вершиною струменя з основного сопла на 2-3 метру вище і ближче вершини штабеля, використанням робочої характеристики машини у вигляді залежності координат вершини траєкторії струменя від тиску зрошувальної води, діаметру сопла і кута нахилу ствола пдромонітора, використанням основного і допоміжного сопел, з'єднаних між собою під кутом 5° і розташованих в вертикальній площині, причому основне сопло знаходиться під допоміжним, застосуванням фронтального засобу зрошування в русі поливної машини уздовж штабеля, у тому числі з можливістю коригування параметрів зрошування, підтриманням граничних мінімальних значень параметрів зрошування, що складають відношен 52408 ня значень тиску зрошувальної води в кПа і діаметру основного сопла в мм — ЗО, товщина поверхневого шару штабеля, в котрому досягається максимальна молекулярна вологоємкість вантажу — 20мм Між сукупністю суттєвих ознак заявленого винаходу і досягаємим технічним результатом існує причинно-наслідковий зв'язок, тому що саме така сукупність істотних ознак дозволяє здійснити зрошування штабелів пилуючих навалочних вантажів в русі поливної машини уздовж штабелів з забезпеченням рівномірності зрошення поверхні і збереженням її ЦІЛІСНОСТІ Технічні властивості винаходу відповідають загальній фізичній картині процесу зволоження вантажу в поверхневому шарі штабеля під дією переважно капілярних сил, причому рівномірний розподіл води по поверхні навала досягається внаслідок рівномірного розподілу штучного дощу по довжині активної зони факелу Пропонований винахід пояснюється схемою зрошування штабеля (див фіг 1), загальним виглядом фронтального зрошування штабелів вугілля на перевантажувальному вугільно-рудному комплексі морського торговельного порту (див фіг 2), а також таблицею робочої характеристики поливної машини В схемі зрошування штабеля використовується ортогональна система координат, вісь абсцис (відстань) котрої лежить в площині основи штабеля і перпендикулярна його поздовжній ВІСІ, а вісь аплікат (вишина) збігається з віссю обертання гідро м о н ітора Вказані характерні точки на досвідноаналітичних траєкторіях струменів води і на твірній штабелю, координати котрих використовують при підборі значень параметрів зрошування При побудові траєкторій струменів обліковане їх скорочення, внаслідок руху поливної машини На загальному вигляді зрошування штабелів вугілля видко траєкторії струменів води, розташування активної зони факелу на поверхні зрошування по всій довжині твірної штабеля і рівномірний розподіл штучного дощу в ній, а також відсутність стоку води по схилу Робоча характеристика поливної машини являється паспортною характеристикою і відповідає и технічному опису Нахил ствола (колонка З табл) © збігається з положенням бісектриси кута, утвореного поздовжніми висями допоміжного і основного сопел пдромонітору, тобто кути нахилу витікаючих струменів складають © ± 2,5°, ВІДПОВІДНО Зрошування штабелів пилуючих навалочних вантажів по пропонованому способу провадять наступним чином Роблять підбір значень параметрів зрошування згідно залежностям 1-4, з використанням робочої характеристики поливної машини (див табл), вхідних відомостей про розміри штабеля і властивості вантажу (значення швидкості усмоктування води в вантаж і поливної норми), а також з урахуванням вимог до значення граничних параметрів зрошування Шляхом прицілювання вершиною траєкторії струменя води з основного сопла (див фіг 1) - точка Сі (І_і, Н-і) на вершину штабеля -точка А підби 8 рають значення діаметру основного сопла Di , кута нахилу ствола пдромонітору © і тиску зрошувальної води Рр по залежностям (1) і (2), з використанням у ролі вхідних даних розмірів штабеля, а також робочої характеристики поливної машини (див табл) По колонкам 4-6 і 7-8 знаходять рядок, в котрім при однакових значеннях тиску значення вишини і відстані вершини струменя від гідро м о н іто ра найбільш близько відповідають значенням Ні і І_і, розрахованим по (1) і (2) (похибка підбору параметрів по висоті і відстані не повинна перевищувати 1м, ВІДПОВІДНО В сторону збільшення вишини та зниження відстані) Вибраним коміркам відповідають значення діаметру основного сопла D-i, кута нахилу ствола © і тиску Рр Перевіряють ВІДПОВІДНІСТЬ Рр /Di >30 Розраховують діаметр допоміжного сопла за умови Di / D2 > 1,5 і вибирають його з стовпця 2 таблиці по найближчому цілому значенню - D2 Визначають сумарну витрату води через сопла Q при робочім тиску води Рр по витратнонапірній характеристиці сопел 3 використанням робочої характеристики насосу поливної машини і сумарної витратно-напірної характеристики сопел визначають частоту обертання насосу, і відповідну їй швидкість руху машини U, забезпечуючих потрібну витрату води Q По (3) перевіряють для вибраних значень параметрів зрошування (Рр, Q, U, І_н), фактичних розмірів штабеля та властивостей вантажу (wBaH) ВІДПОВІДНІСТЬ умови балансу в активній зоні факелу струменя між середньої по площі інтенсивністю подачі води і швидкістю усмоктування в вантаж Обчислюють КІЛЬКІСТЬ проходів машини уздовж штабеля для видачі поливної норми (КІЛЬКІСТЬ робочих проходів) по (4) з округленням результату до наступного більшого цілочисельного значення Оснащують пдромонітор поливної машини основним і допоміжним соплами діаметром Di і D2, ВІДПОВІДНО, причому основне сопло установлюють під допоміжним Виставляють вхідний кут нахилу ствола пдромонітора Виводять заправлену водою поливну машину в вихідну точку маршруту руху коло штабеля, котрий включає розпнну, робочу і гальмову ділянки В русі на розпнній ДІЛЯНЦІ ДОВОДЯТЬ ШВИДКІСТЬ машини до вхідного значення і запускають поливальний насос, котрий накачує зрошувальну воду з цистерни і подає її під робочим тиском до пдромонітору При в'їзді на робочу ділянку відкривають подачу води на пдромонітор Сформовані в основному і допоміжному соплах пдромонітора струмені спрямовують на штабель Під час руху на робочій ДІЛЯНЦІ підтримують постійними швидкість машини, робочий тиск води і дистанцію машини від крайки штабеля в ВІДПОВІДНОСТІ ЗІ схемою зрошування При зрошуванні ряду штабелів, що мають різну висоту, в залежності від профілю оброблюваного штабеля і у ВІДПОВІДНОСТІ до візуального спостереження за поширенням струменів оператор, що знаходиться в кабіні машини, робить коригування кута нахилу стволу пдромонітору за допомогою механізму керування пдромонітором безпосередньо при русі машини При під'їзді поливної машини до кінцевої точки 52408 маршруту перекривають подачу води на пдромонітор і вимикають поливальний насос Після виконаного циклу зрошування машину виводять в вихідну точку маршруту для повторного проходу вздовж штабелів і так до виконання всієї КІЛЬКОСТІ робочих проходів і видачі поливної норми Приклад здійснення засобу ілюструється загальним виглядом фронтального зрошування штабелів вугілля на перевантажувальному вугільнорудному комплексі морського торговельного порту Южний (див фіг 2), проведеного при планових заходах по запобіганню викиду пилу при статичному зберіганні в відкритих штабелях пилуючих навалочних вантажів Вантаж (вугільна шихта) характеризувався значеннями швидкості усмоктування води в вантаж 1мм/с і максимальної молекулярної вологоємкості 11% Розміри штабеля складали Н шт 16м, а = 0,5м, b = 40м, розрахункове значення довжини твірної з одного боку -25,9м Параметри 10 зрошування складали діаметри сопел Di = 22мм і D2 = 15мм, нахил ствола пдромонітора - 45°, робочий тиск - 700кПа, поливна норма - 2,2л/м2 При підбору значень параметрів зрошування використовувалася приведена в таблиці робоча характеристика поливної машини (див комірки 5-22 і 822) Швидкість руху поливної машини складала 1,3м/с (4,5км / годину), витрата води через сопла 18,7 л /с Видача поливної норми забезпечувалася за чотири проходу поливної машини уздовж штабелю В процесі зрошування здійснювали візуальний контроль положення активної зони факелу відносно твірної штабеля і впливу штучного дощу на вантаж, контролювали і підтримували робочий тиск, швидкість машини і її дистанцію від крайки штабеля Після зрошування визначали вологість вантажу в поверхневому шарі і товщину зволоженого шару шляхом відбору проб у основі штабеля Таблиця Діаметр сопла, мм 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 2 Нахил 600 4 3 12 12 12 12 15 15 15 15 18 18 18 18 35 40 45 50 35 40 45 50 35 40 45 50 13,1 12,9 11,6 8,9 14,1 14,5 14,1 12,7 15,0 16,0 16,2 15,8 20 20 20 20 22 22 22 22 25 25 25 25 35 40 45 50 35 40 45 50 35 40 45 50 13,9 15,7 16,9 17,6 14,3 16,3 17,9 19,0 14,8 17,1 19,1 20,7 Координати Еершини траєкторії струменя води ї Вишина, м Відстань, м Робочий тиск води, кПа 700 800 600 700 5 6 7 8 Допоміжне сопло 13,3 12,6 16,3 16,2 12,2 9,8 12,7 11,3 9,2 Розпил 8,6 5,7 Розпил Розпил 4,5 Розпил 15,1 15,7 18,6 19,9 15,1 15,2 15,5 15,9 13,9 12,9 11,9 11,3 11,3 8,5 8,2 6,7 16,0 17,0 20,7 22,0 16,6 17,3 18,1 18,5 16,2 16,2 14,9 14,4 14,7 13,6 11,5 10,1 Основне сопло 15,0 16,1 23,7 25,7 16,6 17,6 22,2 23,4 17,6 18,2 19,9 20,2 17,6 17,6 17,0 16,4 15,4 16,5 24,9 26,8 17,3 18,3 23,7 24,9 18,6 19,2 21,7 22,0 19,1 19,1 19,0 18,5 16,0 17,1 26,6 28,6 18,2 19,2 25,9 27,2 20,0 20,6 24,2 24,7 21,1 21,2 21,9 21,6 Пропонований спосіб реалізований на вугільно-рудному перевантажувальному комплексі морського торговельного порту Южний з застосуванням створеного пересувного зрошувача штабелів (поливної машини) на базі машини комбінованої КО-713 на шасі автомобіля ЗІЛ-43311 (див фіг 2) Технологія по заявленому способу впроваджена у виробництво в вигляді стандарту підприємства 800 9 14,4 7,6 Розпил Розпил 20,6 15,6 9,8 4,0 23,4 19,0 13,9 8,7 27,8 24,8 20,7 15,9 28,8 26,2 22,4 17,9 30,6 28,4 25,0 20,9 СТП ЦКГЕ 010-2001 "Інструкція по технології зрошування водою пилуючих навалочних вантажів при статичному зберіганні в відкритих штабелях" Пересувний зрошувач штабелів захищений патентом України на промисловий зразок №5163 "Пересувний зрошувачштабелів пилоутворюючих насипних вантажів" 11 12 52408 1 6 20 24 2S 32 36 40 Вщсіань, L, м Фіг 1 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71 12