Защита атмосферного воздуха от загрязнения при эксплуатации грейферно-бункерных перегружателей

цивилизации на планете. Он успел увидеть эту книгу, где поставлены задачи не только научного, но и этического порядка. Большая степень ответственности за вверенное ему дело — это критерии существования Академика Кондратьева в науке. Его нравственная доминанта и его завещание нам, живущим.

Подводя итоги, хотелось бы выразить пожелания специалистов, которые участвовали в Международной научно-практической конференции, посвященной 200-летию подготовки кадров для водного транспорта России,

// университета

[ЖУРНАЛ водных /_/ коммуникации

которая проходила в СПГУВК 1-2 октября 2009 г., а именно: в 2010 г. провести юбилейные мероприятия (конференции, выставки, издания трудов), посвященные 90-летию со дня рождения академика К. Я. Кондратьева в России с привлечением международной общественности, создав при Президиуме РАН уже сейчас соответствующую комиссию, которая в СМИ будет освещать вклад академика К. Я. Кондратьева в науку и практику. Отметить достойно этот вклад соответствующими его имени мероприятиями.

УДК 628.511.001.57:656.62.073.28:689.46 Н. С. Отделкин,

д-р техн. наук, ФГОУ ВПО «Волжская государственная академия водного транспорта»

ЗАЩИТА АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ГРЕЙФЕРНО-БУНКЕРНЫХ ПЕРЕГРУЖАТЕЛЕЙ

PROTECTION OF ATMOSPHERIC AIR EXPLOATAION OF GRAB-BUNKER LOADERS

В статье представлены материалы по применению комплекса технических средств, обеспечивающего снижение загрязнения окружающей среды пылевидной частью груза при перегрузке сыпучих грузов с помощью грейферно-бункерных перегружателей, которые являются наиболее распространенным перегрузочным техническим комплексом.

The article submits the facts on using a complex of technique for reducing environment pollution by the powder-like fragments of cargo when reloading dry cargoes with grab-bunker loaders which are the most popular loading complex.

Ключевые слова: предотвращение загрязнения атмосферы, сыпучие грузы, грейферно-бункерный перегружатель

Key words: prevention of atmosphere pollution, dry cargoes, grab-bunker loaders

НИЗИТЬ запыленность в зоне разгрузки грейфера с сыпучими грузами позволяют различные бункерные устройства. Существенным недостатком применяемых бункеров в грейферно-бункерных перегружателях является вытеснение запыленного воздуха из бункерного пространства поступающим туда грузом при разгрузке грейфера.

Для устранения указанного недостатка бункеры снабжают аспирационными системами, которые создают в бункерном простран-

стве разряжение путем отсоса запыленного воздуха. Затем этот воздух очищается от пыли в циклонах и матерчатых фильтрах, после чего выбрасывается в атмосферу. Объем аспириру-емого воздуха при загрузке бункеров грейфером составляет (500...1500) м3/ч [1].

Такими бункерами с аспирационными установками снабжены отечественные грей-ферно-бункерные перегружатели ГБП-15 и ГБП-16, которые применяются на перегрузке апатитового концентрата.

Технология перегрузки апатита с применением ГБП включает следующие операции: посадка грейфера на груз в трюме судна и зачерпывание груза, перенос груженого грейфера, заводка груженого грейфера в аспирацион-ную камеру через открытые вертикальные и горизонтальные створки, разгрузка грейфера с апатитом в камере при закрытых створках, выдержка порожнего грейфера в аспирацион-ной камере в течение 40...60 с и отсос из нее пыли, вывод из камеры и перенос порожнего грейфера. При этом производительность ГБП ограничена скоростью обеспыливания аспи-рационной камеры, именно поэтому в портах работают с отключенной аспирационной камерой и открытыми створками, нарушая описанную выше технологию.

Как показали натурные замеры [2], в момент разгрузки грейфера в камере существует максимальная запыленность, которая на уровне горизонтальных створок, расположенных в верхней части камеры, достигает до 1,75 г/м3,

Рис. 1. Конструкция специального бункера с гидроэжекционной системой

что более чем в 22 раза выше предельно-допустимых выбросов (ПДВ), величина которого для апатита составляет 80 мг/м3 [3].

Кроме этого, присутствие грейфера в аспирационной камере с максимальными значениями запыленности приводит к тому, что на его металлоконструкции оседает значительное количество апатитовой пыли, которая при переносе порожнего грейфера сдувается и разносится ветром.

Исключить указанные недостатки при работе грейферно-бункерных перегружателей позволяет специальный бункер с гидроэжек-ционной системой, разработанный с участием автора [4].

Конструкция специального бункера с гидроэжекционной системой, представленная на рис. 1, состоит из бункера 1 с опорными стойками 2 для герметичного грейфера 3 и двумя створками 4, уравновешенными противовесами 5. К стенкам бункера 1 крепятся пылеулавливающие камеры 6 с закрепленными гидроэжекторами 7, внутри которых находятся пневмораспылители 8. В нижней части пылеулавливающей камеры (их может быть две или четыре) имеется съемный сборник 9 для отстоя и сбора твердого осадка. Жидкость к распылителю 8 подается из емкости 10 насосом 11, распыление которой осуществляется сжатым воздухом, поступающим от компрессора 12. Очищенный от пыли воздух выпускается в атмосферу через патрубок 13. Датчик 14 служит для включения насоса 11 и компрессора 12 при посадке грейфера 3 на опорные стойки 2 и выключения насоса и компрессора после окончания разгрузки и подъема порожнего грейфера.

Конструкция герметичного грейфера (см. рис. 2), стыкующегося с бункером, имеет следующие конструктивные особенности. Челюсти 1 грейфера для исключения пыления при переносе его с грузом выполнены закрытыми, то есть верхняя часть челюстей перекрыта стальным листом 2. Неплотности между листами 2 и нижней траверсой 3 закрыты брезентовыми шторками 4, которые при открытии

Рис. 2. Конструкция герметичного грейфера, стыкующегося с бункером

челюстей собираются в «гармошку». Коробка нижней траверсы 3 грейфера имеет две опорные цапфы 5, на которых повисает грейфер при стыковке с бункером. Раскрытие грейфера осуществляется при неподвижной нижней траверсе 3, что возможно при определенном соотношении скоростей поддерживающего и замыкающего канатов грейфера.

Устройство работает следующим образом. Герметичный грейфер 3 с грузом, опускаясь на бункер 1, фиксируется нижней траверсой в опорных стойках 2 бункера. После раскрытия грейфера уравновешенные створки 4 под действием падающего груза поворачиваются, пропуская груз, и опять закрываются, отсекая груз и выделяющуюся пыль в бункере.

В момент фиксации грейфера 3 на бункере 1 датчик 14 включает в работу насос 11 и компрессор 12, которые подают воду и сжатый воздух к распылителям 8. Водовоздушная смесь, поступая через гидроэжектор 7, засасывает пыль, перемешивается с ней и коагулирует в пылеулавливающей камере 6.

В процессе длительной работы бункера происходит отстаивание твердого осадка и жидкости в отстойнике 9. При этом жидкость сливается в емкость 10 и используется многократно (по замкнутому контуру), а отстойник 9 по мере его заполнения твердым осадком заменяется. Через патрубок 13 чистый воздух выходит в атмосферу.

Для определения параметров гидроэжектора и осадительной камеры для апатита

были выполнены следующие исследования:

1) определение количества отсасываемого эжектором воздуха в зависимости от его геометрических размеров;

2) определение зависимости количества отсасываемого эжектором воздуха от количества поданного на него сжатого воздуха;

3) определение количества отсасываемого эжектором запыленного воздуха в зависимости от количества поданной на него воды;

4) определение оптимальных значений количества воды и сжатого воздуха, необходимых для эффективного пылеосаждения апатита в осадительной камере;

5) определение влияния на эффективность пылеосаждения апатита с помощью эжектора и воды с добавками поверхностно-активных веществ (ПАВ), улучшающих смачиваемость частиц пыли.

Определение зависимости количества отсасываемого эжектором запыленного воздуха от его геометрических размеров и от количества поданного на него сжатого воздуха осуществлялось на двух эжекторах с различными геометрическими размерами.

Схема эжекторов и их геометрические размеры представлены на рис. 3.

Была принята следующая методика проведения исследований. К пневмораспы-лителю, размещенному внутри гидроэжектора, подавался сжатый воздух. Расход сжатого воздуха составлял 26, 39 и 55 м3/мин. Затем на входе в эжектор со стороны его большего

Номер эжектора о, ь, 1, а,

мм мм мм град

1 100 300 30 30

2 200 450 50 30

Рис. 3. Схема эжекторов и их геометрические размеры: 1 — эжектор; 2 — пневмораспылитель

диаметра помещался анемометр. Объем отсасываемого воздуха определялся как произведение скорости воздушного потока на входе в эжектор на площадь его поперечного сечения. Аналогичные замеры проводились со следующим эжектором.

Рис. 4. Зависимость количества отсасываемого эжектором воздуха от количества поданного на него сжатого воздуха: 1 — эжектор № 1; 2 — эжектор № 2

На рис. 4 представлена зависимость количества отсасываемого эжектором воздуха от количества поданного на него сжатого воздуха.

Представленные на рис. 4 зависимости можно представить в следующем виде:

2 = к • 2

^сж.в ^ э

где К — коэффициент пропорциональности;

2э — количество отсасываемого эжектором воздуха, м3/мин.

Полученные зависимости позволяют определять производительность гидроэжектора по отсосу воздуха в зависимости от его диаметра и количества поданного на него сжатого воздуха.

Определение зависимостей количества отсасываемого эжектором воздуха от количества поданных на него сжатого воздуха и воды осуществлялось на установке для комплексного исследования свойств пылей сыпучих грузов [5] и на моделях пылеосадительной камеры и гидроэжектора, которые представлены на рис. 5. Данная установка позволяет создавать в заданном объеме и промежутке времени пылевой поток определенной концентрации.

Схема установки в комплексе с пылеосадительной камерой и гидроэжектором представлена на рис. 6. К левой торцевой стенке установки 1 крепится конусной частью гидроэжектор 3, другой конец которого соединен с осадительной камерой 6, где расположена вертикальная перегородка 7. Аспиратор 2 служит для отбора проб воздуха на запыленность соответственно из пылевой камеры установки и осадительной камеры 6.

Рис. 5. Общий вид установки для комплексного исследования свойств пылей и моделей пылеосадительной камеры и гидроэжектора

б 7 5

Рис. 6. Схема установки с пылеосадительной камерой и гидроэжектором

30

0 5,2 10,4 15,6 20,8

Количество сж. воздуха, м3/мнк

Рис. 7. Зависимость запыленности воздуха в пылевой и осадительной камерах от количества

поданного на него сжатого воздуха: 1 — в пылевой камере; 2 — в осадительной камере

// университета

[ЖУРНАЛ водных /_/ коммуникации

При поступлении сжатого воздуха на пнев-морасылитель 3, который распыляет жидкость, гидроэжектор 4 начинает отсасывать из пылевой камеры запыленный воздух, который смачивается в гидроэжекторе распыленной жидкостью и поступает в осадительную камеру 6. Частицы пыли, контактируя с каплями жидкости, коагулируют с ней, что приводит к увеличению их массы и скорости осаждения. Вертикальная перегородка 7 осадительной камеры 6 служит для создания завихрений пылевоздушного потока, что способствует более эффективному осаждению частиц пыли.

Методика проведенных исследований заключалась в следующем. После подготовки установки и загрузки апатитом в пылевой камере создавался поток пыли с концентрацией 46 г/м3. При данной концентрации в пылевой камере и выключенном пневмораспылителе на выходе из осадительной камеры значение концентрации пыли составляло 6,3 г/м3. Затем к пневмораспы-лителю подавался сжатый воздух с величиной расходов 14,3, 16,9 и 20,3 м3/мин при неизменном расходе распыленной жидкости, который составлял 0,0094 л/мин. При указанных расходах сжатого воздуха определялись значения запыленности воздуха в пылевой камере установки и на выходе из осадительной камеры.

На рис. 7 представлены зависимости запыленности воздуха в пылевой и осадительной камерах от количества поданного на эжектор сжатого воздуха, полученные в результате проведенных исследований.

Методика проведения исследований по определению зависимостей количества отсасываемого эжектором запыленного воздуха и эффективности пылеулавливания осадительной камерой от количества поданной на эжектор жидкости аналогична приведенной выше, с той лишь разницей, что расход сжатого воздуха на эжекторе оставался постоянным и составлял 14,3 м3/мин, а расход жидкости изменялся в пределах 0,0094; 0,022 и 0,028 л/мин. Результаты проведенных исследований представлены на рис. 8. Для удобства анализа полученные результаты исследований эффективности гидроэжектора и осадительной камеры представим, используя коэффициенты ф1 и ф2, учитывающие снижение запыленности в пылевой и осадительных камерах соответственно.

30

5

1-1

«Г

I 20

Й

о а

10

I'

I

2

-2

1 2 3 10

Количество воды на эжекторе, л

Рис. 8. Зависимость запыленности воздуха в пылевой и осадительной камерах от количества поданной на эжектор воды: 1 — в пылевой камере;

2 — в осадительной камере;

3 — в осадительной камере при подаче на эжектор воды с ПАВ

Рис. 9. Зависимость коэффициента ф1 от расходов сжатого воздуха и воды эжектором: 1 — от расхода эжектором сжатого воздуха; 2 — от расхода эжектором воды

Указанные коэффициенты определяются из выражений

Я у . Ф1=—;

ь,

Яо

ф2 =

4о,

где чу, ч,

запыленность воздуха соответственно в пылевой камере установки и осадительной камере без включения в работу гидроэжектора, ч = 46 г/м3, чо = 6,3 г/м3;

, — текущие значения запыленности воздуха соответственно в пылевой камере установки и осадительной камере при определенных расходах гидроэжекторм сжатого воздуха и воды, г/м3.

На рис. 9 представлены зависимости коэффициента ф1 от расхода сжатого воздуха и воды гидроэжектором.

Из рис. 9 видно, что:

— с увеличением расхода сжатого воздуха эжектором в 1,4 раза его производительность по отсосу запыленного воздуха возрастает в 2,7 раза, но до определенного значения. Дальнейшее увеличение расхода сжатого воздуха не дает роста производительности эжектора;

— увеличение расхода воды эжектором в 2,5 раза приводит к росту его производительности по отсосу запыленного воздуха примерно в 3 раза.

На рис. 10 представлены зависимости коэффициента ф2 от расхода сжатого воздуха и воды гидроэжектором, из которых следует, что:

— с увеличением расхода сжатого воздуха гидроэжектором эффективность осаждения частиц апатита в осадительной камере увеличивается до определенного значения, а затем она начинает снижаться. Это говорит о том, что точка перегиба на данной кривой характеризует предельную возможность осаждения частиц пыли в камере с существующими геометрическими размерами. При более высоком объеме запыленного воздуха, проходящего через осадительную камеру, ее геометрические размеры должны быть увеличены;

— чем большее количество воды распыляется пневмораспылителем через эжектор, тем эффективнее осаждение частиц апатита в осадительной камере.

Рис. 10. Зависимость коэффициента ф2

от расходов сжатого воздуха и воды: 1 — от расхода сжатого воздуха эжектором;

2 — от расхода воды эжектором;

3 — от расхода воды с ПАВ эжектором

Полученные зависимости (см. рис. 9 и 10) необходимы для определения технических и геометрических параметров гидроэжекторов и осадительных камер, которые должны заменить систему аспирации ГБП.

Для определения влияния на эффективность пылеосаждения апатита смачиваемости его пылевых частиц были проведены исследования, при которых на пневмораспылитель эжектора подавался раствор воды с ПАВ. Такие ПАВ, как сульфанол, ДБ-1 и другие, широко используются для повышения смачиваемости пылевых частиц в горно-добывающей промышленности.

Результаты указанных исследований показали, что при распылении в гидроэжекторе 10 %-ного раствора воды с сульфанолом эффективность пылеосаждения возрастает в среднем в 1,6 раза.

Чтобы запыленность над бункерным устройством была минимальной, необходимо создать в бункерном пространстве в момент разгрузки грейфера разрежение, что позволит исключить вытеснение запыленного воздуха

через неплотности створок. Указанное разрежение достигается при выполнении следующего условия:

Q > Q ,

^о.в. ^в.в. '

где Qoв — объем отсасываемого запыленного воздуха, м3/мин;

Qвв — объем вытесненного из бункерного устройства запыленного воздуха, м3/ мин.

Величина Qoв определяется из выражения

Q = п • Q ,

•^о.в. ^ э1

где п — количество гидроэжекторов;

Qэ — производительность одного гидроэжектора по отсосу запыленного воздуха, м3/мин.

Величина Q определяется по формуле

V

О =

^в.в.

V

где Угр — объем материала, поступающего в бункер при разгрузке грейфера, равный вместимости грейфера, м3;

трн — время раскрытия грейфера, с.

Таким образом, проведенные исследования позволяют:

— определять оптимальные параметры гидроэжекционной системы бункерного устройства ГБП;

— снизить запыленность воздуха над бункерным устройством в комплексе с гидроэжектором и осадительной камерой в 35 раз;

— увеличить эффективность работы осадительной камеры при распылении в гидроэжекторе 10 %-ного раствора воды с суль-фанолом в 1,6 раза;

— бункерное устройство со створками в комплекске с гидроэжектором и осадительной камерой снижает запыленность воздуха при разгрузке грейфера с апатитом до (36.. .56) мг/м3, что на (55. 30) % ниже установленных ПДВ.

Кроме этого, время цикла ГБП, снабженного предлагаемым бункером с гидроэ-жекционной системой, на (40.60) с меньше, что позволяет значительно увеличить производительность данного ГБП. Гидроэжекцион-ная система работает только в процессе разгрузки грейфера (8.10) с, что позволяет сни-

зить расход жидкости на пылеподавление до обеспыливание, в 4-5 раз меньше мощности 0,5 л. на тонну перегруженного груза. Мощ- аспирационных устройств отечественных пе-ность, затрачиваемая на гидроэжекционное регружателей ГБП-15 и ГБП-16.

Список литературы

1. Бобровников Н. А. Защита окружающей среды от пыли на транспорте. — М.: Транспорт,

2. Отделкин Н. С. Обеспыливание процесса разгрузки судов грейферно-бункерными перегружателями / Н. С. Отделкин, А. С. Слюсарев, В. Г. Леканов // Науч. тр. Горьков. ин-та инж. водн. трансп. — 1991. — Вып. 264. — С. 15-25.

3. Биргер М. И. Справочник по пыле- и золоулавливанию / М. И. Биргер, А. Ю. Вальдберг, Б. И. Мягков. — М.: Энергоатомиздат, 1983.

4. А. с. 1736882 СССР, МКИ4 В 65 О 69/18. Устройство для перегрузки сыпучих материалов / Н. С. Отделкин, А. С. Слюсарев (СССР). — Заявлено 30.03.89; опубл. 30.05.92. — Бюл. № 20.

5. А. с. 1562822 СССР, МКИ5 В 65 О 69/18. Установка для определения взрывчатых свойств пылей / А. С. Слюсарев, Н. С. Отделкин (СССР). — Заявлено 30.03.89; опубл. 07.05.90. — Бюл. № 17.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ ВОДНОГО ТУРИЗМА НА БАЛТИКЕ

ECOLOGICAL PROBLEMS OF WATER TOURISM DEVELOPMENT

ON BALTIC REGION

В статье приводится исследование экологических проблем Балтийского моря, связанных с его природными особенностями, загрязнением биогенными элементами, тяжелыми металлами, нефтепродуктами и электромагнитным воздействием. Устойчивое развитие водного туризма позволит сохранить Балтийское море и улучшить экологическую ситуацию в регионе.

An article included the investigation of Baltic Sea ecological problems, connected with him nature, pollutions by biological elements, heavy metals, oil products and electromagnetic influence. The sustainable development of water tourism will preserve the Baltic Sea and improve the ecological situation in region.

Ключевые слова: экологические проблемы, Балтийское море, водный туризм, загрязнение акваторий, устойчивое развитие

Key words: ecological problems, Baltic Sea, water tourism, water pollutions, sustainable development

1984.

УДК 656.556.379

Л. А. Митрофанова,

канд. хим. наук., доц., СПГУВК

УСЛОВИЯХ взрывного роста объ- природные особенности Балтийского моря. емов грузовых, пассажирских пере- Балтийское море представляет собой глубоко возок на водном транспорте, развития вдающуюся в материк акваторию, относящу-

водных видов туризма проблема сохранения юся к бассейну Атлантического океана и свя-

Балтийского моря должна решаться с учетом занную с Мировым океаном только узкими

пределов его толерантности к антропогенной проливами Скагеррак и Каттегат. Вследствие

нагрузке. Прежде всего, следует учитывать этого водообмен с Мировым океаном крайне