Urządzenia stosowane w układach wen- tylacji i odpylania

3.1. Urządzenia odpylające

Ze względu na konieczność neutralizacji wybucho- wych właściwości mieszaniny pyłu węglowego z powie- trzem, do odpylania powietrza w wyrobiskach podziem- nych stosowane są w większości przypadków mokre urządzenia odpylające. Zastosowanie suchych urzą- dzeń odpylających, których zasada działania oparta jest na filtracji tkaninowej, ogranicza się do wyrobisk, gdzie udział pyłu kamiennego w całkowitej masie pyłu jest na tyle duŜy, Ŝe mieszanina taka nie stwarza za- groŜenia wybuchem.

Proces odpylania ze stosowanymi obecnie konstruk-cjami mokrych odpylaczy jest dwustopniowy. Najpierw struga zapylonego powietrza jest zraszana wodą, wsku-tek czego cząstki pyłu wnikają do kropel wody, następ- nie struga ulega zawirowaniu, przez co siła odśrodko- wa odrzuca krople wody z pyłem na ścianki separato- ra, skąd woda (i zawarty w niej pył) spływa do zbior- nika. W urządzeniu stosowany jest zamknięty obieg wodny. Na rysunku 3 przedstawiono schemat obiegu wody i powietrza w urządzeniu odpylającym mokrym.

Rys.3. Obieg wody i powietrza w mokrym urządzeniu odpylającym

Poszczególne urządzenia odpylające róŜnią się konstrukcją. Spośród opracowanych i wprowadzonych w ostatnich latach na rynek konstrukcji moŜemy wyróŜnić:

− typoszereg urządzeń odpylających typu UO (rys. 5), w których struga zapylonego powietrza jest zra- szana wodą za pomocą dysz stałych, bądź dyszy wirowej; następnie woda ulega separacji według opisanego powyŜej mechanizmu działania siły odśrodkowej,

− urządzenia LDCU, w których struga zapylonego powietrza najpierw ulega rozdziałowi na kilka stru- mieni cząstkowych, a następnie jest zraszana wodą dyszami stałymi; dzięki częstym zmianom kierunku przepływu w układzie labiryntowym, cząstki pyłu tracą energię kinetyczną i łatwiej wnikają do kropel wody, które następnie są oddzielane w układzie kierownicy i separatora kropel,

− urządzenie DCU, w którym woda wtryskiwana jest na wirnik pełniący jednocześnie rolę wentylatora przetłaczającego powietrze przez urządzenie odpy- lające; dzięki temu mechanizmowi krople wody uzy- skują energię umoŜliwiającą łączenie się z cząst- kami pyłu, jednocześnie wirnik powoduje zawirowa- nie strugi, co umoŜliwia oddzielenie kropel w sepa- ratorze,

− urządzenie DRU, w którym do zraszania stosowane są dysze stałe, a separacja kropel odbywa się dzięki silnemu zawirowaniu strugi w układzie dwóch kierownic, usytuowanych jedna za drugą.

Parametry techniczne urządzeń odpylających ze- stawiono w tabeli 1.

KOMAG prowadzi równieŜ prace nad konstrukcją odpylacza filtracyjnego suchego, wyposaŜonego w układ detekcji i aktywnego tłumienia wybuchu. Układ ten umoŜliwia wykrywanie źródła zapłonu, w postaci błysku płomienia w komorze urządzenia odpylającego, a następnie zadziałanie gaśnic, które w bardzo krótkim

czasie wypełniają przestrzeń odpylacza proszkiem gaśniczym, zapobiegając rozwinięciu i propagacji pło- mienia wybuchu. Przeprowadzone do tej pory prace badawcze wskazują na moŜliwość wdroŜenia takiego urządzenia do eksploatacji w bliskiej perspektywie czasowej.

UO-630 (w róŜnych odmianach) 150–400 97–99,8 UO-1000 (w róŜnych odmia-

nach) 350–800 97–99,6

LDCU-630 280–300 do 99%

LDCU-800 400–520 do 97%

DCU-600C/260-320 260–320 97–99%

DRU-400 200–400 do 99%

3.2. Lutnie wirowe

Lutnia wirowa jest urządzeniem stosowanym w układach wentylacji kombinowanej i słuŜy do właści- wego formowania strumienia świeŜego powietrza w strefie przyprzodkowej. Instaluje się ją na końcu lut- niociągu tłoczącego, na spągu, w pobliŜu ociosu wy- robiska. Lutnia wirowa moŜe być wyposaŜona w klapę zamykającą wypływ powietrza przez wylot ostatniego segmentu, bądź w zespół napędowy, powodujący powstanie wiru powietrza wewnątrz lutni, na skutek czego wypływa ono przez szczelinę lutni. Wydostające się w ten sposób powietrze opływa cały poprzeczny przekrój wyrobiska, efektywnie je przewietrzając, w szczególności w strefie przystropowej, gdzie moŜe gromadzić się lŜejszy od powietrza metan [4]. Schemat przewietrzania wyrobiska za pomocą lutni wirowej przedstawiono na rysunku 4.

Rys.4. Schemat przewietrzania wyrobiska za pomocą lutni wirowej [9]

Wirowemu ruchowi powietrza w przekroju poprze- cznym towarzyszy jego ruch postępowy w kierunku czoła wyrobiska. W ten sposób sumaryczny ruch po- wietrza ma charakter przepływu tłokowego, co powo- duje ograniczenie rozprzestrzeniania się zapylenia w strefie pracy kombajnu chodnikowego. Dzięki temu rozwiązaniu chmura pyłu jest w całości zasysana do pomocniczego, krótkiego lutniociągu ssącego i oczysz-

Rys.5. Urządzenie odpylające UO-1000 (fot. Wiromag sp. z o.o.)

Rys.6. Lutnia wirowa VV-700 (fot. KOMAG)

Rys.7. Komora napowietrzająca (fot. SelmaG sp. z o.o.)

czana w urządzeniu odpylającym, a nie przedostaje się do strefy, gdzie znajdują się górnicy.

Poszczególne konstrukcje lutni wirowych róŜnią się budową – lutnie typu WIR mają szczelinę umieszczoną centralnie, zaś lutnie typu VT oraz VV (rys. 6) mają szczelinę usytuowaną stycznie, po lewej, bądź po pra- wej stronie. Wydajności powietrza przepływającego przez lutnie są dostosowane do konstrukcji urządzeń odpylających, według warunku zapewnienia 20% nad- miaru wydajności lutni w stosunku do wydajności urządzenia odpylającego.

3.3. Komora napowietrzająca

Komora napowietrzająca (rys. 7) jest urządzeniem pomocniczym, słuŜącym do otwierania lutniociągu i mie-szania powietrza w lutniociągu z powietrzem z oto- czenia komory.

Komora napowietrzająca, zabudowana zgodnie z obowiązującą dokumentacją, jako odpowiedni zestaw przystosowany do konfiguracji lutniociągu, znajduje zastosowanie w róŜnych układach wentylacji [5]:

− w systemie wentylacji ssącej – przy likwidacji nad- miernego stęŜenia metanowego w ślepym wyrobis- ku korytarzowym przewietrzanym wentylacją ssącą oraz w lutniociągu ssącym na zasadzie mieszania niewielkiej ilości zasysanego powietrza, zawierają- cego duŜe stęŜenie metanu z powietrzem świeŜym – obiegowym, pobieranym przez współpracujący z nim wentylator do komory mieszania,

− w systemie wentylacji ssącej – do powolnego roz- ruchu masy powietrza w lutniociągu ssącym pod- czas wznawiania procesu wentylacji, po wymianie wentylatora lub po okresowym przedłuŜeniu lutnio- ciągu ssącego wykonanego z lutni elastycznych i po wymianie znacznych odcinków lutni,

− w systemie wentylacji tłoczącej – do powolnego na- pełnienia lutniociągu tłoczącego, wykonanego z lut- ni elastycznych, powietrzem świeŜym, podczas wznawiania procesu wentylacji, po wymianie wenty- latora lub po okresowym przedłuŜeniu lutniociągu tłoczącego wykonanego z lutni elastycznych i po wymianie znacznych odcinków lutni.

Komora, w normalnych warunkach pracy, jest ele- mentem nie wpływającym na przepływ powietrza w lut-

niociągu. W jednym z opisanych powyŜej przypadków następuje zamknięcie tarczy zaporowej i otwarcie po- krywy komory mieszania, dzięki czemu następuje wy- pływ powietrza z lutniociągu na zewnątrz, bądź zasy- sanie powietrza do wewnątrz. Komora napowietrzająca jest urządzeniem zalecanym do stosowania jako efek- tywny środek niwelowania zagroŜeń i niekorzystnych sytuacji występujących w układach wentylacji ssącej i tłoczącej, przy wznowieniu procesu wentylacji.

3.4. Wentylatory lutniowe i dmuchawy

Wentylatory lutniowe są wentylatorami osiowymi, słuŜącymi do przetłaczania powietrza przez lutniociągi, rzadziej do swobodnego nadmuchu powietrza. Mogą one mieć budowę typu „A”, w której silnik jest odsło- nięty i chłodzony powietrzem przepływającym przez wentylator lub budowę typu „B”, w której silnik umiesz- czony jest w osłonie i jest chłodzony powietrzem spoza wentylatora. Wentylatory typu „A” mogą przetłaczać wyłącznie świeŜe powietrze, wentylatory typu „B” mogą tłoczyć bądź zasysać powietrze zawierające pył, bądź metan.

KOMAG uczestniczy we wdraŜaniu nowych kon- strukcji wentylatorów lutniowych typu „B”. Większe konstrukcje (WLE-1010B i WLE/M-1200B/1, rys. 8) są przeznaczone głównie do przewietrzania wyrobisk ko- rytarzowych, szczególnie wyrobisk o duŜych wybie- gach, zaś mniejsze jednostki (typoszereg GWE) przy- stosowane są przede wszystkim do pracy z urządze- niami odpylającymi w pomocniczych lutniociągach ssą- cych.

Podstawowe parametry techniczne wentylatorów lutniowych, wdroŜonych w ostatnich latach przez KOMAG, we współpracy z firmami Grama i Wiromag, zestawiono w tabeli 2.

Dmuchawa strumienicowa elektryczna DSE-400 (rys. 9), wyposaŜona w silnik o mocy 1,5 kW, jest urządzeniem pomocniczym, stosowanym do lokalnego nadmuchiwania powietrza [6]. W szczególności dmu- chawa znajduje zastosowanie do:

−−−− wymieszania, rozrzedzenia i usuwania lokalnych i przystropowych nagromadzeń metanu,

−−−− rozrzedzania lub usuwania lokalnych nagromadzeń tlenku lub dwutlenku węgla,

Parametry techniczne wentylatorów lutniowych

Tabela 2

−−−− wentylacji pomieszczeń, w których mogą wystąpić koncentracje wyŜej wymienionych gazów,

−−−− poprawy warunków klimatycznych i wentylacji miejsc pracy, np. w przodkach z wentylacją ssącą, tłoczącą, podczas prowadzenia akcji ratowniczych, rabowań obudowy, w pomieszczeniach zakładów mechanicznej przeróbki węgla i innych sytuacjach wymagających poprawy wentylacji lokalnej,

−−−− przewietrzania w systemie wentylacji tłoczącej krót- kich wyrobisk górniczych niemetanowych i metano- wych, których długość nie przekracza 15 m.

Dmuchawa moŜe pracować w swobodnych (obie- gowych) oraz wymuszonych prądach powietrza i jest przystosowana do zabudowy w układach lutniociągów, zbudowanych z lutni metalowych i elastycznych.

Rys.8. Wentylator WLE/M-1200B/1 na stanowisku badawczym (fot. KOMAG)

Rys.9. Dmuchawa strumienicowa elektryczna DSE-400 (fot. SelmaG sp. z o.o.)

Na rysunku 10 przedstawiono schematycznie za- stosowanie dmuchawy do wentylacji lokalnej w przy- padku naroŜa, dojścia do tamy izolacyjnej i komory.

Rys.10. Przykłady zastosowania dmuchawy DSE-400 [10]

3.5. Badania urządzeń

Instytut Techniki Górniczej KOMAG dysponuje sta- nowiskiem do badania urządzeń odpylających, lutni wirowych i wentylatorów lutniowych. Na stanowisku moŜliwe jest prowadzenie pomiarów następujących parametrów:

− temperatura i wilgotność powietrza,

− natęŜenie przepływu i prędkość liniowa powietrza,

− ciśnienie powietrza,

− stęŜenie pyłu w powietrzu przepływającym przez kanał,

− parametry hałasu,

− parametry elektryczne (moc, napięcie),

− drgania.

Pozwala to na realizowanie pełnego zakresu ba- dań, zgodnie z PN-G-52002 oraz prPN-G-43042. Wy- niki badań są uznawane w procesie oceny zgodności, prowadzonym w jednostkach notyfikowanych w zakre- sie dyrektywy maszynowej i ATEX. Stanowisko do ba- dań urządzeń odpylających [8] jest unikatowe w skali kraju i spełnia wymagania normy PN-G-52002.

KOMAG przeprowadza równieŜ badania wentyla- torów lutniowych na stanowiskach badawczych typu C, zgodnie z PN-ISO 5801 [7], tj. w układzie, w którym wentylator zasysa powietrze przez kanał pomiarowy, ze swobodnym wypływem powietrza do otoczenia. Ba- dania te pozwalają na wyznaczenie charakterystyk przedstawiających zaleŜności ciśnienia, mocy i spraw- ności w funkcji wydajności wentylatora. Na tej podsta-

wie określany jest nominalny punkt pracy wentylatora oraz zakres dozwolonej wydajności i spiętrzenia.

4. Współpraca KOMAG-u z małymi i śred-