СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИСПЕРГИРОВАННОЙ ВОДЫ ДЛЯ ПЫЛЕПОДАВЛЕНИЯ Российский патент 1994 года по МПК E21F5/02 

Изобретение относится к способам получения диспергированной воды для пылеподавления. Оно может быть использовано для борьбы с пылью при отбойке, транспортировке и переработке различных материалов в горной промышленности, в частности при добыче калийных руд и строительстве.

Известны и широко применяются способы пылеподавления, основанные на орошении взвешенных частиц пыли каплями воды, образуемыми механическим дроблением струи различными способами. При этом смоченные взвешенные частицы пыли коагулируют и осаждаются под действием сил тяжести.

Способ получения диспергированной воды при помощи форсунок механического действия дает водяной факел низкой плотности, особенно при небольших расходах, и характеризуется грубым распылением воды (70-80% капель имеют размеры более 100 мкм). Так как витающие частицы пыли имеют значительно меньше размеры (менее 25 мкм) и плохо захватываются крупными каплями воды, то применение такого способа приводит к перерасходу воды на пылеподавление при низкой эффективности.

Более эффективны способы получения диспергированной воды, получаемой при помощи устройств для пневмогидроорошения и пневматических форсунок. Однако для их работы необходимы источники сжатого воздуха, которые не всегда возможно иметь [1]. Известен также способ получения мелкокапельного водяного тумана для пылеподавления из пара низких параметров (см. там же, с. 121-125). Суть этого способа состоит в том, что пар, охлаждаясь, образует конденсационный аэрозоль (туман), состоящий из мельчайших капель воды, которые, благодаря своим малым размерам, хорошо смачивают частицы пыли. За счет этого указанный способ обеспечивает наиболее эффективное пылеподавление при минимальном расходе воды.

Однако к недостаткам этого способа относится большой расход энергии на испарение воды и необходимость специальной водоподготовки (снижения жесткости воды) для уменьшения накипеобразования в парогенераторе.

Целью изобретения является получение мелкокапельного монодисперсного водяного факела длительного действия, обеспечивающего эффективность пылеподавления на уровне водяного тумана, получаемого из пара, но при этом более дешевого, менее энергоемкого и легко реализуемого в горных условиях.

Указанная цель достигается тем, что вода, подаваемая на пылеподаваление, находится под абсолютным давлением 2-11 кг/см² и нагревается до температуры 120-180^оС, превышающей точку ее кипения при нормальном атмосферном давлении. Приняты параметры нагрева: при температуре нагрева меньше 120^оС диспергирование струи воды будет недостаточным (размеры капель больше 100 мкм), а при температуре нагрева 180^оС размеры капель составляют 25 мкм и менее, т.е. они имеют оптимальные размеры для пылеподавления мелкодисперсной пыли. Дальнейшее повышение температуры приведет только к перерасходу энергии и опасности воспламенения и взрыва метана, который может содержаться в воздухе горных выработок шахт и рудников, опасных по газу. Струя воды с температурой 120-180^оС, попадая в атмосферу, мгновенно переходит в перегретое состояние, вскипает по всему объему и образующийся пар разрывает струю, превращая ее в факел мелкокапельного диспергационного водяного аэрозоля. При этом сам пар, охлаждаясь, образует капельки конденсационного тумана, таким образом этот факел представляет смесь диспергационного и конденсационного (до 20% по объему воды) аэрозолей, соотношение между которыми легко регулировать степенью нагрева воды, обеспечивая оптимальные условия для смачивания частиц пыли.

Известно использование взрыва перегретой воды (см. авт.св. N 612048, кл. Е 21 F 5/10, 1974) для мгновенной инертизации воздушной среды в горных выработках.

В предлагаемом способе он используется для создания водяного факела длительного действия при пылеподавлении в горных выработках.

Известно применение эффекта взрыва перегретой жидкости для распыления различных веществ в аэрозольных баллонах, где в качестве пропеллентов используются сжиженные газы (фреоны, пропан и т.д.) (см. Цетлин В.М. Аэрозоли в быту. М.: Наука, 1978). В отличие от аэрозольных баллонов перегретая вода в нашем случае является одновременно и пропеллентом и полезным агентом.

Таким образом, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".

Сущность предлагаемого способа реализуется с помощью установки, принципиальная схема которой изображена на фиг.1.

Установка состоит из герметично закрытой емкости 1 с входным и выходным патрубками, нагревателя 2, выпускного клапана 3, сопла 4, насоса 5 и бака 6 для запаса воды. Между насосом и емкостью встроены переливной клапан 7 и обратный клапан 8.

Работает установка следующим образом: вода в емкость 1 закачивается насосом 5 из бака 6, после чего включается нагреватель 2, клапан 3 при этом закрыт. После заполнения емкости 1 водой и достижения в ней давления, на которое отрегулирован переливной клапан 7 (3-10 кг/см²), он открывается и излишки воды переливаются обратно в бак 6. После нагрева воды в емкости 1 до заданной температуры (120-180^оС) открывается клапан 3 и нагретая вода истекает из сопла 4, мгновенно переходя в перегретое состояние, и вскипая.

Хотя дробление струи воды начинается сразу по выходу ее из сопла, это не происходит мгновенно - распад продолжается и в процессе удаления от сопла и заканчивается на некотором расстоянии, зависящем от мощности выходящей струи. Так как давление в емкости 1 несколько понизится после открытия клапана 3, то клапан 7 закроется и насос 5 начнет подавать воду в емкость 1, компенсируя ее убыль и обеспечивая постоянство параметров факела и стабильность работы установки. Клапан 8 препятствует прорыву нагретой воды и пара из емкости 1 в бак 6 при остановке насоса 5.

Данный способ диспергирования воды позволяет распылять в единицу времени значительное количество ее с получением при этом факела монодисперсного мелкокапельного аэрозоля для подавления пыли с минимальными затратами энергии.

Так, например, по сравнению с конденсационным аэрозолем (способ пылеподавления паром) расход энергии на образование аэрозоля снижается в 3 раза, как минимум, при сохранении высокой эффективности пылеподавления.

Использование: для борьбы с пылью при отбойке, транспортировке и переработке различных материалов в горной промышленности и строительстве. Сущность изобретения: воду с тумпературой 120 - 180°С и абсолютным давлением 2-11 кг/см² выпускают в атмосферу. В атмосфере такая вода мгновенно переходит в перегретое состояние и вскипает по всему объему. Образующийся пар разрывает струю и превращает ее в факел мелкокапельного диспергационного водяного аэрозоля. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИСПЕРГИРОВАННОЙ ВОДЫ ДЛЯ ПЫЛЕПОДАВЛЕНИЯ, включающий нагрев воды и получение пара, отличающийся тем, что, с целью создания стабильного мелкокапельного монодисперсного водяного факела длительного действия и экономии электроэнергии, воду, находящуюся под давлением выше атмосферного, нагревают до температуры выше точки ее кипения при атмосферном давлении, после чего выпускают ее в атмосферу и создают взрыв перегретой воды с ее аэрозольным распылением, при этом постоянство параметров факела поддерживают питательным насосом. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нагрев воды осуществляют при абсолютном давлении 2 - 11 кг/см² до 120 - 180^oС.