способ удаления выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания из карьерного пространства

Формула изобретения

Способ удаления выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания из карьерного пространства, отличающийся тем, что выхлопные газы собирают в сосуды изменяемого объема, соединенные с выхлопной системой двигателя, с последующим выпуском их в атмосферу вне карьера или в другое предусмотренное место, при этом каждый из сосудов изменяемого объема заполняют выхлопными газами, закрывают и удаляют из карьера независимо от других.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для удаления выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания из карьерного пространства, кроме того оно может найти применение в других отраслях промышленности для удаления выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания с заданной территории без выпуска выхлопных газов в атмосферу.

Известны различные способы удаления воздушных масс, загрязненных вредными примесями (основную долю которых, достигающую до 80 - 85% от общего выброса газообразных вредных веществ в атмосферу карьера [Горный журнал. N 9, 1991, с. 57], составляют выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания), из карьерного пространства путем интенсификации естественного воздухообмена или искусственной вентиляции карьеров [Береневич П.В., Михайлов В.А., Филатов С. С. Аэрология карьеров; Справочник. - М., 1990, с. 176 - 220).

Все эти способы решают задачи не непосредственного удаления вредных примесей (выхлопных газов, газообразных продуктов взрыва, дыма эндогенных пожаров и т. д. ) из карьерного пространства, а задачи по удалению загрязненных воздушных масс, получающихся в результате смешивания вредных примсей с окружающим воздухом. При этом загрязненные воздушные массы выносятся за пределы карьерного пространства путем искусственной вентиляции через воздуховоды или свободными струями; или путем интенсификации естественного воздухообмена за счет различных технологических мероприятий (сноса отвалов, уменьшения угла откоса уступов и т.д.), строительства на территории карьера специальных сооружений и устройств и других известных способов интенсификации естественного воздухообмена.

Общим недостатком способов удаления загрязненных вредными примесями воздушных масс из карьерного пространства является смешивание вредных примесей с окружающим воздухом и обусловленная этим необходимость удаления из карьера значительно больших, чем сам объем газообразных вредных примесей (в частности выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания), объемов загрязненного воздуха; и, следовательно, необходимость использования оборудования и сооружений большой мощности, габаритов и стоимости для удаления из карьерного пространства больших объемов загрязненного воздуха, зависимость части способов от погодных условий.

Известных способов удаления выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания из карьерного пространства путем ограничения распространения их в пространстве без смешивания с окружающим воздухом до выпуска выхлопных газов в атмосферу вне карьера или другое предусмотренное место, близких по технической сущности к настоящему изобретению, нет.

Основная задача изобретения заключается в удалении выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания из карьерного пространства без их смешивания с окружающим воздухом технологически простым, энергосберегающим, независимым от погодных условий, нетребующим больших затрат денежных средств и при необходимости экологически чистым способом.

Для достижения поставленной задачи заявленный способ удаления выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания из карьерного пространства содержит следующую совокупность существующих признаков.

Удаление выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания из карьерного пространства осуществляется путем соединения, на время работы двигателя в карьерном пространстве, выхлопной системы двигателя с сосудами изменяемого объема известной конструкции, например оболочками аэростатов; сбора в них выхлопных газов с соответствующим изменением объема сосудов во время работы двигателя в карьерном пространстве и последующего выпуска выхлопных газов из сосудов в атмосферу вне карьера или другом предусмотренном месте, в том числе при наличии экологических требований в газоочистные установки. При этом выхлопные газы собирают в каждый сосуд изменяемого объема независимо от других, как в варианте одновременного сбора так и последовательно один за другим. При этом после заполнения каждый из них закрывается и может удаляться из карьера отдельно, независимо или вместе с другими сосудами, известными способами; например, непосредственно самим самоходным объектом, на котором установлен двигатель или как привязной аэростат, или с помощью канатной дороги, или буксировкой на специальном прицепе, и т.д. к месту выпуска выхлопных газов из сосуда, а выхлопная система двигателя переключается на наполнение следующих сосудов или на выхлоп в атмосферу. При размещении сосудов изменяемого объема на самосвалах, на время погрузки, сосуды убирают из зоны погрузки.

Между отличительными признаками и решаемой задачей существует следующая причинно-следственная связь.

Удаление выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания из карьерного пространства осуществляется путем соединения, на время работы двигателя в карьерном пространстве, выхлопной системы двигателя с сосудами изменяемого объема известной конструкции, например оболочками аэростатов; сбора в них выхлопных газов, с соответствующим изменением объема сосудов во время работы двигателя в карьерном пространстве и последующего выпуска выхлопных газов в атмосферу вне карьера или другом предусмотренном месте, в том числе при наличии экологических требований в газоочистные установки. Такое решение обеспечивает выполнение основной задачи изобретения - удаление выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания без смешивания их с окружающим воздухом.

Сбор выхлопных газов в каждый сосуд изменяемого объема, его закрывание и удаление из карьера отдельно, независимо от других также обеспечивает выполнение основной задачи изобретения, так как это решение дает возможность обеспечения непрерывного сбора выхлопных газов двигателя в сосуды изменяемого объема без остановки или временного выпуска выхлопных газов в атмосферу в периоды ожидания сосудов, или переключения работы с одного сосуда на другой.

Такой способ удаления выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания из карьерного пространства обеспечивает независимое от погодных условий, энергосберегающее, технологически простое, недорогое и, при наличии требований, экологически чистое удаление выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания из карьерного пространства.

Это достигается тем, что выхлопные газы могут подаваться в сосуды изменяемого объема и выпускаться из них вне зависимости от погодных условий.

Энергозатраты на транспортировку выхлопных газов от отдельных двигателей в сосудах изменяемого объема несоизмеримо малы по сравнению с затратами на проветривание карьера через воздуховоды или свободными струями, причем при аэростатических способах транспортирования сосудов возможен положительный энергетический баланс.

Технологическая простота способа достигается тем, что нет необходимости учитывать ни направление воздушных потоков в карьере, ни конфигурацию карьера, ни колебания мощности двигателя, для процесса заполнения сосудов это безразлично.

Низкий уровень затрат денежных средств на осуществление способа обеспечивается тем, что в качестве основного оборудования - сосудов изменяемого объема могут применяться оболочки аэростатов и других пневмоконструкций, стоимость которых мала по сравнению с затратами на вентиляторное оборудование, воздуховоды, специальные сооружения и устройства, используемые для удаления загрязненных воздушных масс из карьерного пространства.

При необходимости выполнения экологических требований выхлопные газы из сосудов изменяемого объема выпускают не непосредственно в атмосферу вне карьера, а в газоочистные установки.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображен общий вид одного из возможных устройств, с помощью которого осуществляется удаление выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания из карьерного пространства по данному способу; на фиг. 2 изображен общий вид того же устройства с сосудами изменяемого объема в нерабочем положении.

Способ удаления выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания из карьерного пространства целесообразно осуществить следующим образом.

Во время работы двигателя внутреннего сгорания 1 в карьерном пространстве выхлопные газы, проходя через выхлопную систему 2, соединенную через многопозиционный кран 3, трубные разъемы 4, шланги 5, обратные клапаны 6 с сосудами изменяемого объема 7, собираются в них. При этом сосуды изменяемого объема 7, наполняясь выхлопными газами, увеличиваются в объеме соответственно времени подачи и удельной подачи выхлопных газов, зависящей от колебания мощности двигателя 1. При наполнении выхлопными газами сосуды изменяемого объема 7 разворачиваются в рабочее положение самостоятельно за счет давления выхлопных газов или с использованием механизмов выпуска-уборки 8.

В случае размещения двигателя 1 на самоходном объекте 9, например карьерном самосвале, заполнение и. соответственно, увеличение объема сосудов 7 происходит одновременно с их перемещением в карьере. При выходе самоходного объекта 9 из карьера или в другое предназначенное для выпуска выхлопных газов место, до момента полного заполнения сосудов 7 выхлопными газами, открываются выпускные клапаны 10, через которые выхлопные газы выпускаются из сосудов 7 в атмосферу или, при наличии экологических требований, - в газоочистную установку одновременн, с выпускными клапанами 9 включается механизм выпуска-уборки 8 сосудов 7 в нерабочее положение 11, многопозиционный кран 3 переключается на подачу выхлопных газов в атмосферу.

В случае размещения двигателя 1 в карьере на несамоходном объекте или при полном заполнении каждого из сосудов 7 выхлопными газами двигателя 1 самоходного объекта 9 и его нахождения в это время вне мест, предусмотренных для выпуска выхлопных газов, шланг 5 полностью заполненного выхлопными газами сосуда 7 отсоединяется от трубного разъема 4, при этом обратный клапан 6 препятствует выходу выхлопных газов из заполненного сосуда 7 в атмосферу; одновременно с этим кран 3 переключается на подачу выхлопа на наполнение следующих порожних или еще неполностью заполненных сосудов изменяемого объема 7 через аналогичные трубные разъемы 4, шланги 5, обратные клапаны 6. Отсоединенный от выхлопной системы 2 заполненный сосуд 7 непосредственно сразу или через какое-то время ожидания, например время ожидания буксировочного средства, известным способом, например, как привязной аэростат или с помощью канатной дороги, или буксировкой на прицепе и т.д. перемещается к месту выпуска выхлопных газов, где открываются выпускные клапаны 10, выхлопные газы выпускаются из сосуда 7 и он укладывается в нерабочее положение 11 для транспортировки и повторной установки на выхлопную систему 2.

В случае ожидания транспортировки к месту выпуска выхлопных газов заполненный сосуд 7 известным способом, например с помощью строп изменяемой длины 12, может закрепляться на самоходном объекте 9, несамоходном объекте или территории карьера.

Кроме того стропы изменяемой длины 12, при соответствующем их закреплении и изменении длин, обеспечивают перемещение сосудов изменяемого объема 7 из зоны загрузки, например, путем отвода их в сторону от кузова самосвала или отклонения в вертикальной плоскости.

Заявленный способ удаления выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания из карьерного пространства может быть реализован с помощью следующих материальных объектов. Например, техническую осуществимость предлагаемого способа можно продемонстрировать на примере удаления указанным способом выхлопных газов карьерного самосвала БелАЗ-75214, грузоподъемностью 180 т, который имеет габариты: 14575 х 7700 х 6375 мм и выделяет за 1 ч, время, достаточное для одного рейса в карьер и доставки на поверхность горных пород, около 2000 куб. м выхлопных газов, которые можно заключить в сосуд изменяемого объема, например оболочку аэростата с максимальными габаритами: 20000 х 10000 х 10000 мм, доступный для перевозки указанным автомобилем. Кроме того, предлагаемый способ предусматривает возможность наполнения выхлопными газами нескольких сосудов изменяемого объема с возможностью их независимой транспортировки.

При использовании заявляемого способа обеспечивается достижение следующих результатов.

Предложенный способ удаления выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания позволит эффективно решить задачу по удалению выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания из карьерного пространства. Экономическая эффективность предложенного способа обеспечивается простотой способа и относительно невысокой стоимостью основного оборудования, необходимого для его осуществления, - сосудов изменяемого объема, в качестве которых могут использоваться оболочки аэростатических аппаратов и других пневмоконструкций, освоенных промышленностью. Устранение простоев карьера из-за загазованности позволит увеличить объемы добычи полезных ископаемых или, при отсутствии такой необходимости, уменьшить количество оборудования, занятого на горных работах, что дает значительный экономический эффект.

Указанные заключения основаны на сравнении заявляемого способа со способами удаления загрязненных вредными примесями воздушных масс из карьерного пространства путем интенсификации воздухообмена и искусственной вентиляции, как показывает практический опыт [см. например: Горный журнал. N 9, 1994, с. 10] , так и анализ результатов исследований [Горный журнал. N 12, 1994, с. 49] , они энергоемки и неэффективны. Простой карьера по причинам загазованности на отдельных карьерах составляет до 2430 ч в год, или иначе 27% годового фонда времени [Горный журнал. N 9, 1994, с. 33], что ведет к соответствующим экономическим потерям.