Способ рециркуляционной очистки воздуха Советский патент 1992 года по МПК E21F1/00 

Изобретение относится к вентиляции и охране окружающей среды и может использоваться для очистки воздуха от вредных примесей при проветривании горных выработок и в промышленности для проветривания производственных помещений, а также для очистки потоков воздуха и вообще для любых гидравлических потоков выбрасываемых в атмосферу или в окружающую среду из рудников, заводов, теплоэлектростанций и других производств°

Цель изобретения - повышение эффективности очистки воздуха от вредных примесей и обеспечение возможности ее регулирования.

Для осуществления поставленной цели в известном способе, включающем отвод части загрязненного воздуха из канала с исходящей струей в обводной канал очисг- ку в нем загрязненного воздуха и подачу очищенного воздуха вновь на вход в провечриваемую выработку, выполняют дополнительный обводной канал. Вход его соединяют с выходом основного обводного канала, а выход - с входом этого же канала. При этом часть очищенного воздуха возвращают через дополнительный обводной канал на вход в основной обводной канал и совместно с загрязненным воздухом, отбираемым из исходящей струи, вновь подают на очистку в основной обводной канал. Количество воздуха, направляемого в дополнительный обводной канал, должно быть больше или равно количеству воздуха, отбираемого из исходящей струи. Регулирование количества очищаемого и подаваемого на проветривание выработки воздуха осуществляется путем изменения соотношений количеств воздуха на входе в систему очистки и циркулирующих в основном и дополнительном обводных каналах путем изменения аэродинамических параметров этих каналов и исXI

4

€Ъ 00 NJ

точников тяги. Количество дополнительных обводных каналов определяют из условия достижения требуемой степени очистки.

На фиг.1 и 2 схематически показана обычная система очистки.

Схема включает в себя воздухоподаю- щ-ую 1 и очистную 2 выработки, в которой расположены место ведения работ (источник загрязнения воздуха) 3 и воздуховыда- ющая выработка А. Причем выработка 2 может представлять систему выработок, расположенных между узлами 5 и б, Воздух, направляемый на очистку, отбирают из исходящей струи 4 с узле 6 и по выработке или любому другому каналу 7 подают в основной обводной канал (ООК) 8 источником 9 тяги и направляют на очистное устройство (фильтр) 10, После него по каналу 11 воздух возвращают к входящей струе в узле 5, где он смешивается с входящей струей 1 и по- дается в выработку 2 на проветривание очистных работ 3,

В предлагаемом способе (фиг,2) полностью сохраняют ООК 8. Но уже после очистного устройства 10 из узла 12 по каналу 11 к узлу 5 направляют только часть воздуха. .Вторую его часть по каналу 13, который подключают к узлу 12 ООК, направляют в дополнительный обводной канал (ДОК) 14 источником тяги 15. При этом ДОК 14 могут оснащать, а могут и не оснащать очистным устройством 16. Затем воздух по каналу 17 возвращают на вход ООК 8 и по нему источником 9 тяги вновь направляют на очистку в устройство 10,

В общем случае проводят один или более ДОК, при этом вход и выход каждого последующего ДОК соединяют соответственно с выходом и входом каждого предыду- щего. Например, вход второго ДОК соединяют с узлом 20, а выход его - с узлом 19 и т.д.

Для отдельной очистной выработки, например 2 (фиг.1 и 2) или их системы обычно известно количество подаваемого по каналу 1 воздуха О.вх.1, количество воздуха, необходимое для проветривания места ведения работ Qo.2, концентрация вредных примесей во входящей струе Свх.1 и в исходящей Сисх.4. Количество воздуха, проходящее ho остальным каналам, будет равно

О.р.1 Qp.li;

О.вх.1 Qp.n 0.0.2;.

Qp.1 +Qp.17 Qo.8

где Qp.t, Qp.11. Qp.17, Qo.e - количество воз- духа проходящее по каналам, 7, 11, 17 и ООК 8.

Тогда коэффициенты рециркуляции и отношения дебитов составят:

Qp/n „ . QBX.I 1

Qo,2 Qo.2 QC

Ј1

Qp.11 Qo.8

где Ј1 и Ј2 - коэффициенты рециркуляции ООК и ДОК,

которые определяют исходя из условия обеспечения заданной концентрации вредных примесей на выходе из системы очистки СР.11.

Сисх.4 (1 -)-Ср.11m

.-Cp.il) ( 1-37) )

где ц- коэффициент эффективности очистки очистного устройства.

При этом установившемся режиме система очистки работает следующим образом.

Часть воздуха из исходящей струи 4 отбирают в узле 6 и по каналу 7 подают к узлу 18 в количестве, равном

Qp.7 Qo.2 - Qex.1

Ј1 Л(2)

Ј1 Qo.2

QBX

1-ei

и с концентрацией вредных примесей Сисх.4. К этому же узлу 18 через ДОК 13-14-- 17 поступает

Ј1 Ј2

Qp.17

QE

(3)

()(1-Ј2) При отсутствии в ДОК очистного устройства 16 концентрация вредных примесей в этом воздухе в соответствии с требованиями Единых правил безопасности (4б90) должна быть равна

Ср..11 0,6МГ/М3.

В узле 18 происходит смещение потоков и далее по ООК 8 на очистное устройство 10 направляют общий поток, количество воздуха в котором равно

Qo.8 Ову.9 Qp.7 + Qp.17

(4)

Q

вх.

)

а концентрация вредных примесей

г- Сисх.4 Q-P-7 + Ср.17 Qp.17 к

Ссм 18 QP.7 + Qp.17 (5j

где Ову.э - производительность источника 9 тяги,

После очистки концентрация вредных примесей в воздухе составляет

Ср.11 Сисх.4 (1 )

(6)

Часть этого воздуха в количестве Qp.n и с загрязненностью Ср.ц направляют по каналу 11 к узлу 5 и вместе с подаваемым воздухом на проветривание места ведения работ 3. При этом концентрация вредных примесей в данном потоке уже будет равна

Ссм.5 Сах.1 (1 - Јl) + Сисх.4

Вторую часть воздуха в количестве Qp.17 вновь возвращают через ДОК на вход в ООК в узел 18 и далее совместно с Qp 7 вновь направляют на очистку.

При наличии в ДОК своего очистного устройства 16 концентрация вредных примесей на выходе из системы очистки составляет

Ср11.ф Сисх4(1-)) (8)

и в смешанном потоке, направляемом на проветривание очистных работ, она равна

Ссм.б.ф Свх.1 (1 - Јl) + Сисх 4 Ј1 ( 1 - Ј2 )

х(1-)(9)

1 - Ј2 ( 1 - Ц ) 2

Управление концентрацией вредных примесей на исходящей струе системы очистки Ср и при изменении концентрации на ее входе Сисх 4 (ц const Qp r const) осу- ществляют путем изменения значения Ј2 и соответственно количества воздуха Qp.i, возвращаемого через ДОК 13,14 и 17, величины которых определяют по формулам (1) и (3). Соответствующее им количество воз- духа в ООК 8 определяют по формуле (4).

Установленные значения дебитов каналов обеспечивают путем изменения аэродинамических параметров источников 9, 15 тяги и каналов сети очистки Депрессия и дополнительные аэродинамические сопротивления их определяют путем решения систем уравнений, составленных на основании двух законов сетей Управление аэродинамическими сопротивлениями ка- налов системы осуществляют как изменением сопротивлений, установленных в них отрицательных регуляторов, так и изменением топологии сети системы, путем включения параллельно ООК 8 и ДОК еще дополнительных каналов.

Способ обеспечивает при использовании простых и доступных средств очистки с эффективностью } 0,75-0,9 повышение общей эквивалентной эффективности сие- темы очистки до Цы 0,95-0,99. Это позволяет снизить требования к очистным устройствам и осуществлять их выбор по минимально необходимой величине эффективности.

Способ дает возможность оперативно управлять как эффективностью очистки, так и количеством воздуха, подаваемым на проветривание, и осуществлять это управление в зависимости от выполняемых технологи-

()

5

ческих процессов (интенсивности поступления вредных примесей) путем изменения отношений количеств воздуха, циркулирующих в основном и дополнительном обводных каналах.

Система очистки в целом, включающая ООК и дополнительные обводные каналы, представляет собой квазиаккумулятор воздуха и может быть использована самостоятельно для управления дебитом в отдельной обособленной системе.

Применение способа для больших участков вентиляционных систем рудников (горизонтов, флангов шахтных полей, отдельных секций и т.д.) позволяет снизить общее количество свежего воздуха, подаваемого с поверхности на проветривание под- земных горных работ, а значит, капитальные и эксплуатационные затраты.

Формула изобретения

1.Способ рециркуляционной очистки возду-.а, включающий отвод части загрязненного воздуха из канала с исходящей струей в обводной канал, очистку в нем загрязненного воздуха и подачу очищенного воздуха в канал со свежей струей воздуха, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности очистки и обеспечения возможности регулирования степени очистки воздуха, проходят дополнительный обводной канал, вход которого соединяют с выходом основного обводного канала а выход - с входом основного обводного канала, и часть очищенного воздуха из основного обводного канала направляют в дополнительный обводной канал, при этом количество воздуха, направляемого в дополнительный обводной канал, больше или равно количеству загрязненного воздуха, отводимого из исходящей струи, причем регулирование количества очищенного воздуха, подаваемого в канал со свежей струей, осуществляют путем уменьшения или увеличения соотношений количеств воздуха на входе в систему очистки и циркулирующих о основном и дополнительном обводных каналах.

2,Способ по п. 1,отличающийся тем, что проводят два или более дополнительных обводных канала, при этом вход и выход каждого последующего обводного канала соединяют соответственно с выходом и входом предыдущего.

5 /2

f I5 I

I

LJ.4

Использование: для очистки воздуха от вредных примесей при проветривании горных выработок и в промышленности для проветривания производственных помещений. В системе очистки загрязненного воздуха, состоящей из канала с исходящей струей и основного обводного канала (00К), проходят дополнительный обводной канал (ДОК), вход которого соединяют с выходом ООК, а выход - с входом ООК. а часть очищенного воздуха из ООК направляют в ДОК, причем регулирование количества очищенного воздуха, подаваемого в канал со свежей струей, осуществляют путем уменьшения или увеличения соотношений количеств воздуха на входе в систему очистки и циркулирующих в основном и дополнительных каналах, при этом число ДОК может быть два или более 1 з,п. ф-лы, 2 ил.