Зниження техногенного навантаження на атмосферне повітря шляхом фільтрації шахтових викидів

Abstract

Дисертацію присвячено підвищенню рівня екологічної безпеки шляхом створення комбінованих систем фільтрації. Досліджено та впроваджено кілька розрахункових схем динамічних очисників повітря від пилу. Установлено, що на ступінь очищення впливає діаметр кільцевого каналу, частота його обертання, осьова довжина очисника й розміри порошин. З результатів розрахунків випливає, що запропоноване обладнання має ступінь очищення, характерний для фільтрів бар’єрного типу, причому не видається складним подальше поліпшення їх очисних характеристик. У дисертаційній роботі приведено результати науково-прикладних досліджень із розробки системи вентиляції шахтових комплексів інноваційним способом очистки пилоповітряної суміші, що викидається в атмосферне повітря, з дотриманням вимог екологічної безпеки. Результати роботи пройшли достатню апробацію та мають впровадження, що підтверджено відповідними актами. Проаналізовано методи розрахунку концентрації домішок від точкових джерел викидів за різних умов експлуатації. Проте кожен з цих методів має обмежену галузь застосування. Виявлено, що актуальним завданням є створення універсального методу розрахунку, єдиного для різних типів джерел. Доведено, що фільтрацію забрудненого шахтового пилу при викидах його в атмосферне повітря необхідно проводити у два етапи. На першому слід проводити очищення від частинок пилу великих розмірів, на другому – від дрібних, тим більше, що саме ці частки становлять найбільшу небезпеку для дихальних шляхів. Запропоновано та обґрунтовано спосіб очищення екологічно небезпечних вентиляційних викидів шахтових комплексів шляхом створення комбінованих систем фільтрації. Розроблено інформаційну модель, вирішено важливу і досить складну наукову задачу щодо створення надійних систем спостереження за викидами та забезпечення їх безаварійної роботи. На підставі теоретичного й експериментального дослідження підтверджено, що основна маса шахтового пилу у викидах має розмір часток у діапазоні 1–10 мкм, що зумовлює перевищення гранично допустимої концентрації пилу в 1,2–2,0 рази на границі санітарно-захисної зони шахт. Виходячи з аналізу одержаних даних, стає очевидним, що запропонований спосіб системи фільтрації вентиляційних викидів шахтового повітря є екологічно безпечним та доцільним. Індекс фільтрації вентиляційних викидів шахтового повітря забезпечує ефективне уловлювання дрібнодисперсних часток пилу (1–10 мкм) на 95–99 %.

Диссертация посвящена повышению уровня экологической безопасности путем создания комбинированных систем фильтрации. Исследованы и внедрены несколько расчетных схем динамических очистителей воздуха от пыли. Установлено, что на степень очистки влияет диаметр кольцевого канала, частота его вращения, осевая длина очистителя и размеры пылинок. Из результатов расчетов следует, что предлагаемое оборудование имеет степень очистки, характерную для фильтров барьерного типа, причем не представляется сложным дальнейшее улучшение их очистных характеристик. В диссертационной работе приведены результаты научно-прикладных исследований по разработке системы вентиляции шахтных комплексов инновационным способом, очистке пылевоздушной смеси, выбрасываемой в атмосферный воздух, с соблюдением требований экологической безопасности. Результаты работы прошли достаточную апробацию и имеют внедрения, что подтверждено соответствующими актами. Проанализированы методы расчета концентрации примесей от точечных источников выбросов при различных условиях эксплуатации. Однако каждый из этих методов имеет ограниченную область применения. Выявлено, что актуальной задачей является создание универсального метода расчета, единого для разных типов источников. Доказано, что фильтрацию загрязненной шахтной пыли при выбросах его в атмосферу необходимо проводить в два этапа. На первом следует проводить очистку от частиц пыли больших размеров, на втором – от мелких, тем более, что именно эти частицы представляют наибольшую опасность для дыхательных путей. Предложен и обоснован способ очистки экологически опасных вентиляционных выбросов шахтных комплексов путем создания комбинированных систем фильтрации. Разработана информационная модель, решающая важную и достаточно сложную научную задачу по созданию надежных систем наблюдения за выбросами и обеспечению их безаварийной работы. На основании теоретического и экспериментального исследования подтверждено, что основная масса шахтового пыли в выбросах имеет размер частиц в диапазоне 1–10 мкм, что приводит к превышению предельно допустимой концентрации пыли в 1,2–2,0 раза на границе санитарно-защитной зоны шахт. Исходя из анализа полученных данных, становится очевидным, что предложенный способ системы фильтрации вентиляционных выбросов шахтового воздуха является экологически безопасным и целесообразным. Индекс фильтрации вентиляционных выбросов шахтового воздуха обеспечивает эффективное улавливание мелкодисперсных частиц пыли (1–10 мкм) на 95–99%.

The dissertation is devoted to increasing of the level of environmental safety by creating combined filtration systems. Several calculation schemes of dynamic air purifiers from dust have been studied and implemented. It is established that the degree of cleaning is influenced by the diameter of the annular channel, it’s frequency of rotation, the axial length of the cleaner and the size of the dust. The results of the calculations show that the proposed equipment has a degree of purification characteristic of barrier-type filters, and it does not seem to be difficult to further improvement of their cleaning characteristics. In the dissertation work are given the results of scientific and applied researches on development of system of ventilation of mine complexes by an innovative way of clearing of the dust and air mixtures, which is thrown out in atmospheric air, with observance of requirements of environmental safety. The results of the work have passed sufficient testing and are implemented, which is confirmed by the relevant acts. The methods for calculating the concentration of impurities from point sources of emissions under different operating conditions are analyzed. However, each of these methods has a limited scope. Revealed that the urgent task is to create a universal method of calculation, common to different types of sources. It is proved that the filtration of contaminated mine dust during it’s emissions into the atmosphere must be carried out in two stages. The first one should be cleaned of large dust particles, the second – of small, especially as these particles are the greatest danger to the respiratory tract. A method of cleaning environmentally hazardous ventilation emissions of mine complexes by creating combined filtration systems is proposed and substantiated. An information model has been developed, an important and rather complex scientific task has been solved to create reliable emission monitoring systems and ensure their trouble-free operation. Based on theoretical and experimental research was confirmed that the bulk of mine dust in emissions has a particle size in the range of 1–10 μm, which causes the maximum permissible dust concentration to be exceeded by 1.2–2.0 times at the boundary of the mine protection zone. Based on the analysis of the obtained data, it becomes obvious that the proposed method of filtration of ventilation emissions of mine air is environmentally friendly and feasible. The index of filtration of ventilation emissions of mine air provides effective capture of fine dust particles (1–10 μm) by 95–99%.