석탄가루가 발생합니다 다음 생산 작업 중:

1. 콤바인 및 폭파 작업을 통한 석탄 파쇄.
2. 드릴링 구멍.
3. 로딩 머신으로 석탄을 로딩합니다.
4. 컨베이어를 이용한 석탄 운송.
5. 적재 및 하역 지점에서 적재.

최대 허용 농도 석탄 먼지:

요인 석탄 먼지의 폭발성에 영향을 미칩니다.

1. 부유 석탄 먼지의 폭발적인 농도
   16 - 96g/m3에서 2000g/m3까지.
2. 휘발성 물질의 수율은 15% 이상입니다.
3. 먼지 입자의 크기는 최대 1mm로, 작을수록 위험합니다.

석탄분진의 발화온도는 750~850℃이다.
폭발 속도 1000m/초
300~400g/m3 농도에서 폭발력이 가장 강하고,
관개 없이 콤바인을 작동할 때 공기 중 먼지 함량은 다음과 같습니다.
50g/m3, 폭파 - 300g/m3.
로드헤더 작동 중 표면에 쌓이는 석탄 먼지는 하루 600g/m3입니다.
전단기가 작동 중일 때 - 하루 900g/m3.
적재 지점(이동)에서 - 하루 100g/m3.
4. 습도 및 회분 함량 - 석탄의 습도 및 회분 함량이 높을수록 먼지의 폭발성은 낮아집니다.

교육 대책 석탄 먼지:

1. 석탄층에 수분을 공급합니다(이음매에 물을 미리 주입).
2. 관개, 공압 수력 관개.
3. 물 커튼.
4. 물-공기 이젝터.
5. 하이드로젯 분무기.
6. 집진(집진기, 제방 케이싱 건설, 직물 파티션)
7. 먼지 제거 환기
8. 날카로운 절단 도구.

폭발 예방 조치 석탄 먼지

1. 헹구고 보습하십시오.
2. 서빙.
3. 백색도료: 석회-시멘트 모르타르; 시멘트 1부, 석회 2부, 물 30부.
4. 워터커튼, 포거.
5. Oslanization.
6. 셰일 또는 물 장벽.
7. 식수 또는 치료 시설에서.

폭발의 국지화 메탄가스와 석탄먼지

스크린.

메탄 폭발을 국지화(확산 방지)하도록 설계되었습니다.
그리고 석탄가루.

혈암– 선반 - 사다리꼴 지지대. 폭 250-500mm.
선반 사이의 거리는 선반 너비와 같습니다.
작은 측면이 있습니다 - 5cm 불활성 먼지가 채워져 있습니다 -
(슬레이트, 백운석, 조개암에서)
선반은 단면 1m2당 400kg의 비율로 채워집니다.
작동 중 장벽의 길이는 최소 20m입니다.
첫 번째 차단벽은 면에서 60m 이내에 설치되며,
후속 것 - 300m 이하.

물– 용량이 80리터 이상인 용기, 사다리꼴 단면적 150 x 300 x 250
굴착 단면적 1m2 당 400 리터의 비율로 물과 용기의 양, 설치 길이 30m - 75m 이상,
후속 항목은 더 이상 250m가 아닙니다.

자동 시스템 폭발 진압 - 폭발 위치 파악(ASVP-LV)

ASVP-LV의 주요 매개변수 작업 공간의 작동 공기압, MPa (kgf\cm2) 12 (120) 작업 공간의 부피, cm3 1326 소화 분말의 무게, kg, 25 이상 응답 지연, ms 15-20 최소 시스템 응답 감도, 충격파 앞부분의 압력, MPa 0.02 화염 소화 매체의 생성된 장벽(구름)의 길이, m, 30 이상 아우트리거 수, 개 삼 시스템 중량, kg, 76 이하

부유하는 화염 소화 분말 구름 형태의 장벽을 만들어 광산 작업을 메탄-공기 혼합물 및/또는 석탄 먼지의 폭발 확산으로부터 보호하도록 설계되었습니다. ASVP-LV 시스템의 장점 - 작고 안정적이며 사용하기 쉽습니다. - 작동에 전원이 필요하지 않습니다. - 폭발 억제용 분말은 밀봉되어 있으므로 자주 교체할 필요가 없습니다. - 어떠한 경사각에서도 작업이 가능합니다. ASVP-LV 시스템 운영 시스템이 대기 모드에 있습니다. 메탄-공기 혼합물 및/또는 석탄 먼지의 폭발로 인해 형성된 충격파는 자율 명령 장치(ACU)의 수신 쉴드에 영향을 미치고 수신 쉴드는 기계적 충격을 생성하며 외부 로드를 통해 폭발 위치 파악 장치(ELD)의 트리거링 장치로 전송합니다. 이 장치가 작동되면 작업 공간에 있는 압축된 소화약제가 중간 챔버와 소화기 호퍼로 들어가고 거기에 있는 소화 분말을 광산 개방 공간으로 던집니다. 동시에, 현탁된 소화 분말 구름의 형태로 광산의 전체 단면에 걸쳐 안정적인 장벽이 형성됩니다.상태.

석탄먼지를 어떻게 제거할 수 있나요?

우리는 석탄 채굴을 중단함으로써 답을 고려하지 않습니다. 노보시비르스크 지역의 시베리아 무연탄 회사의 경험은 마그네슘 기반 염수인 비쇼파이트를 사용하여 먼지 억제 문제를 해결할 수 있음을 보여줍니다. 이 솔루션은 석탄을 실은 덤프 트럭이 주행하는 도로에 물을 공급하는 데 사용됩니다.

석탄 먼지는 주로 극동 항구 도시의 폭동과 대중 집회로 인해 정치적인 주제가 되었습니다. 그러나 분명히 호흡을 풍요롭게 하지 않는 공중 정지에 대한 현지 항의도 있습니다. 예를 들어, 작년에 부정적인 출판물의 물결이 시베리안 무연탄 회사를 강타했습니다. 노보시비르스크 지역의 이스키팀(Iskitim) 지역에 있는 러시아 및 전 세계(UltraHighGrade) 광산의 무연탄 생산 및 수출의 선두주자입니다.

노보시비르스크 지역은 국경을 접하고 있지만 Kuzbass가 아닙니다. 노보시비르스크 대도시에서 불과 60km 떨어진 곳에서 야금학자를 위한 귀중한 원자재가 채굴된다는 것은 상상하기 어렵습니다. 기술 도로의 일부가 노천 구덩이에서 무연탄이 농축된 후 마차에 실려 수출용으로 보내지는 가공 공장까지 통과하는 우르군(Urgun) 마을 주민들은 채굴에 대해 직접 알고 있었습니다. 마을 자체는 위생보호구역 밖에 위치해 있지만, 종이에 적힌 기준에 부합하는 것은 실제 생활에서는 그다지 아름다워 보이지 않습니다.

그러나 덤프트럭(하루 최대 120대)의 지속적인 흐름이 있는 기술 도로는 수십 년 동안 광산과 마을을 따라 달리고 있습니다. 석탄이 깨어나 바퀴에 짓눌려 공중에 매달렸습니다. 부유 물질의 양이 항상 MPC 수준보다 낮았다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 그러나 몇 년 전 현재 Urgun 주민들은 이것에 지쳤습니다. 시베리안 앤트러사이트는 수백 명의 지역 주민들의 요구를 외면하지 않고 해결책을 찾았습니다. 그리고 작년에 우리는 그것을 실제로 테스트했습니다.

회사는 염화마그네슘 염수, 즉 비스코파이트 사용에 특별한 혁신이 없다는 점을 겸손하게 강조합니다. 이 제품은 탄광 Kuzbass를 포함한 다른 지역에서 오랫동안 사용되어 왔습니다. 그러나 노보시비르스크 지역에서는 물론 bischofite가 호기심이되었습니다. 편집장 "산소.LIFE" Alexander Popov는 모든 것을 자신의 눈으로 볼뿐만 아니라 자신의 폐로 숨을 쉬기 위해 기업과 Urgun에갔습니다. 전반적으로 단순한 혁신, 즉 먼지 억제를 위한 구속력 있는 솔루션이 매우 효과적으로 작동하고 모두가 행복해 보이는 것으로 나타났습니다.

효과가 없는 "가래"

모든 광산 기업은 어떤 방식으로든 먼지 억제를 처리해야 합니다. 석탄 먼지가 가장 눈에 띄고 불쾌한 물질이기 때문에 석탄 광부들은 항상 더 많은 것을 얻습니다. 물론 이 문제는 항구에서 가장 심각하다. 그러나 시베리아 무연탄 노천광산(Kolyvansky 및 Gorlovsky)에서도 먼지는 대기로 배출되는 전체 오염물질의 약 절반을 차지합니다. 문제는 5월부터 10월까지 더운 기간 동안 더욱 악화됩니다.

사실 수년 동안 노천 광산이 작동했던 전체 역사는 구식 방식으로 먼지와 싸웠습니다. 2 시간마다 물 트럭이 기술 도로를 따라 운전하고 그 위에 물을 부었습니다. 과학적으로는 이를 '습식' 먼지 억제 방법이라고 합니다. “Ecology of Production”(2015년 5호) 저널에 실린 간행물에 언급된 바와 같이, 이러한 방법은 “암석의 파괴, 적재 및 운송 중에 생성된 먼지가 대기 중으로 상승하는 것을 방지하는 데 사용됩니다. 공기 중 먼지를 제거하거나 물로 부유 먼지를 억제하기 위해; 침전된 먼지 입자가 공기 중으로 다시 유입되는 것을 방지합니다. 물은 수분을 공급하고 먼지 입자를 묶습니다.”

모든 것이 괜찮겠지만, 먼지를 처리하는 "습식" 방법은 별로 효과적이지 않습니다. 가장 큰 단점은 석탄 채굴에서 멀리 떨어진 사람에게도 분명합니다. 특히 여름에 도로에 물을 주는 효과는 시베리아의 열기처럼 수명이 짧습니다. 그리고 이 모든 것이 회사에 엄청난 비용으로 이어집니다. 결국 끊임없이 물로 자동차를 운전해야 합니다. 즉, 어딘가에서 물뿐만 아니라 휘발유, 운전자 급여도 가져와야 하며 감가상각 비용을 부담해야 합니다. 장비. 하루에도 몇 번씩 '성촉절'을 겪는다.

먼지를 처리하는 "습식" 방법은 Sisyphus의 작업과 유사합니다. 특히 여름에 도로에 물을 주는 효과는 짧습니다.

비스코피트란 무엇인가요?

도로에 쌓인 먼지가 공기 중으로 떠오르지 않도록 하는 방법을 찾는 것이 필요했습니다. 그러한 솔루션이 있습니다; 시베리아 무연탄은 bischofite를 선택했습니다. 주성분 함량(MgCl2)이 47%인 입상 또는 액상의 염화마그네슘입니다. 독일의 지질학자이자 과학자인 발견자의 이름을 딴 bischofite에서 구스타프 비쇼프– 다량의 미량원소(약 65개)를 함유하고 있어 바다소금이나 사해소금보다 성분이 우수합니다. 추출은 광물층을 지하수로 용해하고 농축된 소금물을 얻음으로써 발생합니다.

볼고그라드의 한 제조업체로부터 시험 구매를 하고 이 물질에 대한 테스트 테스트가 지난 여름 말 이스키팀 지역에서 이루어졌습니다. 그러나 가을이 왔고 겨울이 왔고 날씨 덕분에 문제가 저절로 "해결"되었습니다. “봄과 가을에는 강수량 때문에 비쇼파이트를 사용하지 않습니다. 겨울에도 소용이 없고, 겨울에는 차가 막히거나 미끄러지지 않도록 눈싸움을 합니다. 그리고 우리는 4월 말부터 5월 말까지 그리고 작년의 경험에서 알 수 있듯이 10월 중순까지 비스코파이트를 사용합니다. 모든 것이 마르고 자갈과 모래뿐만 아니라 광물도 도로에서 녹습니다. 우리는 그레이더로 청소하지만 모두 먼지가 쌓이기 시작하므로 먼지 억제 조치를 취해야 합니다.”라고 시베리아 무연탄 자동차 운송 부서장은 말합니다. 알렉세이 페도로프.

올해부터 Bischofite가 먼지 억제 실무에 전면적으로 도입되었습니다. 이렇게 생겼습니다. 굵은 설백소금과 비슷하게 농축된 입자가 물에 1~4의 비율로 약 5분 안에 희석됩니다. 소금물은 일반 급수기에 부어 기술 경로를 따라 기업에 가장 가까운 노천 광산으로 보내집니다. 먼저 일반 물트럭이 도로를 청소하고, 그다음 솔루션을 갖춘 트럭이 뒤를 따릅니다. Urgun을 통과하는 이 작은 몇 킬로미터 구간만 물을 뿌려야 합니다. 도로의 전체 길이를 따라 Kolyvan 컷(40km 이상)까지 그 근처에 생명체가 없습니다.

많은 정착지의 아스팔트 도로가 부러워할 품질의 자갈 1제곱미터의 경우 결정질 염화마그네슘 100g이면 충분합니다. 그런 다음 경로 표면에 일종의 필름이 형성되는 동안 약 15 분을 기다려야합니다. 코팅은 정말 독특한 특성을 가지고 있습니다. 공기 중 수분을 흡수하여 5~10일 동안 오랫동안 유지합니다. 도로는 방금 비가 내린 것처럼 보입니다. 그러나 석탄 먼지는 공중에 떠오르거나 매달리지 않으므로 흩어지지 않습니다. “비쇼피테도 마르지 않고 점성 상태를 유지하는 성질이 있어요. 그리고 도로의 한 부분이 비쇼파이트로 덮여 있으면 자동차는 바퀴를 사용하여 더 멀리 굴러갑니다.”라고 시베리아 무연탄 환경 보호 부서 책임자는 덧붙입니다. 아르템 부르체프.

시베리아 무연탄 자동차 운송 부서장 Alexey Fedorov: “봄과 가을에는 강수량으로 인해 bischofitis를 사용하지 않습니다. 겨울에도 소용이 없고, 겨울에는 눈싸움을 합니다. 그리고 저희는 4~5월 말부터 비스코파이트를 사용하는데, 그림과 같이

단점이 있나요?

가격. 시베리안 무연탄은 비스코파이트 구매 비용을 공개하지 않습니다. 그러나 어떤 금액이든 어떤 식으로든 비용이 든다는 것은 분명합니다. 결국 도로에 물을 공급하는 데 사용된 물은 무료였으며 여전히 남아 있습니다(절단 자체에서 층이 파열될 때 형성됨). 그러나 회사는 결국에는 여전히 승리한다고 강조합니다. 우선, 아무리 많은 물을 낭비하더라도 "습식" 먼지 억제 방법은 선험적으로 효과가 없습니다. 그리고 비쇼피트로 치료한 후에는 일주일 정도는 도로 근처에 가지 않아도 됩니다.

Bischofite는 또한 토양 안정화를 제공하여 도로 표면의 수명을 연장합니다. 결과적으로 이 모든 것은 우르군 주민과 기업 근로자의 폐만큼이나 석탄 먼지로 고통받는 엔진을 포함한 트럭의 서비스 수명에 긍정적인 영향을 미칩니다.

다른 이점으로는 시간과 비용이 크게 절약된다는 점을 들 수 있습니다. 이미 언급했듯이 물 트럭은 거의 2시간마다 도로를 따라 운전했습니다. 일주일에 한 번 bischofite 솔루션으로 자동차를 운전하는 것으로 충분합니다. 급수기 운행 횟수가 월 264회 감소하고, 같은 기간 총 물 소비량이 거의 100% 감소합니다. 마지막으로 Rosprirodnadzor LLC 위생 전문 센터의 전문적이고 공인된 실험실의 측정에 따르면 bischofite를 사용하면 공기 중 부유 물질의 존재가 57-85% 감소합니다.

가장 큰 단점은 비입니다. Alexey Fedorov는 "그는 모든 것을 씻어냅니다. "라고 평결을 발표했습니다. 그래서 회사는 자연에는 악천후가 없다는 사실에 동의하지 않습니다. 그러나 동시에 bischofite에는 아무것도 남지 않으며 폐기물도 전혀 없습니다. 비에 의해 씻겨 나가지 않으면 굴러 내려가 토양으로 들어갑니다. 우르군(Urgun)의 도로를 따라 있는 땅은 거의 사해에서 가져온 소금으로 풍부하게 비옥해진 것으로 밝혀졌습니다. 그런데 시베리아 무연탄의 비쇼파이트는 겨울에도 사용됩니다. 그러나 관개를 위한 것이 아니라 자동차의 석탄 동결을 방지합니다.

다른 기업에서는 석탄먼지 문제를 어떻게 해결하고 있나요?

"산소.LIFE"나는 이 질문을 Kuzbass의 석탄 광부들에게 말했습니다. 여름에는 Southern Kuzbass 회사의 노천 광산에서 "기술 도로의 수력 먼지 제거", 즉 진부한 물 공급이 24시간 내내 수행됩니다. 회사의 분류 단지, 가공 공장 및 이송 지점에는 분쇄 중에 석탄을 적시는 석탄 대량 관개 시스템이 설치되어 있습니다.

폐쇄 채굴 중 광산에서는 먼지가 위험을 증가시키는 요인이 됩니다. 그러나 탈출구는 없습니다. 콤바인, 굴착 및 적재 기계 작동 중, 폭파 작업 중, 암석 덩어리의 적재, 재장전 및 운송 중에 대산괴에서 석탄과 암석을 분리하는 동안 형성됩니다. Raspadskaya Management Company(Evraz Group의 일부)는 석탄 먼지의 위험이 폭발 가능성에 있다고 회상합니다. “폭발성은 휘발분 함량, 회분 함량, 수분 함량, 분말도 및 농도에 따라 달라집니다. 석탄 분진은 회분 함량이 40% 미만이고, 입자 크기가 0.1mm 미만이고 농도가 1000mg/입방미터를 초과하는 휘발성 물질이 10%를 초과하고, 수분 함량이 40% 미만인 경우 폭발할 수 있습니다. 석탄 분진 폭발의 직접적인 원인은 화염, 가스의 섬광이나 폭발, 폭파 작업, 전기 네트워크나 장치의 오작동, 고온 노출 등일 수 있습니다.”라고 회사는 위험을 설명했습니다. 또한, 공기 중의 먼지 수준이 높으면 시야가 크게 줄어들어 광산 작업에도 위험합니다.

먼지 농도를 줄이기 위해 광산에서는 최신 기계를 사용하고, 석탄층을 미리 적시고, 먼지 형성 구역에 물을 공급하며, 작업장을 지속적으로 환기시킵니다. “석탄과 암석의 습윤(관개)은 대기 중 먼지 방출과 관련된 모든 과정, 즉 전단기 및 터널링 기계 작동, 시추 장비 및 컨베이어 체인을 따라 석탄 재장전 중에 발생합니다. 콤바인이 얼굴에서 작동할 때 관개는 특수 발포제로 수행됩니다. 석탄 먼지가 국부적으로 쌓이는 것을 제거하기 위해 광산 작업 및 광산 장비를 정기적으로 세척합니다.”라고 Southern Kuzbass는 말했습니다. 그들은 물에 물을 줄 뿐만 아니라 광산 작업에 습윤제와 결합제를 바르고 물이나 안개를 형성하는 커튼도 설치합니다.

광산에서는 "수압 폭발 방지" 외에도 "광산 셰일링"이라는 또 다른 방법이 사용됩니다. “본질적으로 이는 백운석, 석회암 또는 셰일과 같은 잘게 분쇄된 불연성 물질로 만든 불활성 먼지를 추가하여 작업 표면에 퇴적되는 석탄 먼지의 회분 함량을 인위적으로 증가시키는 것입니다. 고품질의 불활성 먼지는 쉽게 분산되어 폭발이나 섬광의 화염 온도를 낮추는 먼지 구름을 형성해야 합니다.”라고 Raspadskaya는 말했습니다. 이 방법은 먼지가 쌓일 때 사용되거나 "광산 작업 중 광산 공기 중 먼지 함량 예측을 기반으로" 사용됩니다. 회사에 따르면 먼지 억제 조치에 매년 2억 루블 이상이 지출됩니다. 이 금액 중 약 4천만 루블은 12,000톤의 불활성 먼지 구매에 사용됩니다.

남부 Kuzbass의 먼지 퇴치 비용은 공개되지 않았습니다. 그러나 그들은 이러한 지속적인 작업을 통해 “근로자들 사이에서 직업성 폐병리 발병을 예방하고, 차량 운행 중 부상과 사고를 줄이고, 환경에 대한 부담을 줄일 수 있게 되었습니다. 동시에 노동 생산성이 향상되고, 채굴 중 손실이 줄어들며, 채굴 운송 장비의 마모가 줄어듭니다.”

먼지의 화학적 조성. 분진이 폭발하는 경향을 특징짓는 주요 요인 중 하나는 공기에 접근하지 않고 석탄을 열분해하는 동안 휘발성 물질이 방출된다는 것입니다.

먼지의 폭발성을 유발하는 휘발성 물질 구성의 주요 구성 요소는 수지 화합물과 중탄화수소입니다. 휘발성 물질의 주요 가연성 성분은 메탄, 수소, 일산화탄소, 이산화탄소, 에탄, 중탄화수소 등입니다.

석탄의 열분해 기체 혼합물의 폭발 하한계는 실질적으로 일정하며 4.2%입니다.

폭발성은 모든 가연성 구성 요소의 동시 영향으로 인해 발생합니다.

분진의 폭발 정도는 폭발 현장의 압력으로 특징지어질 수 있습니다. 가연성 물질(V daf)의 수율이 증가하면 폭발 압력이 증가합니다. 석탄분진은 약한 폭발성(V daf)으로 구분됩니다.<15%) и сильновзрывчатую (V daf >15%).

먼지 분산. 먼지의 분산된 구성은 폭발성을 결정하는 중요한 요소입니다. 큰 먼지 입자 크기에서는 먼지의 분산이나 비표면적이 증가함에 따라 폭발력이 거의 선형적으로 증가하는 것이 관찰됩니다.

그러나 이러한 증가는 직경이 100μm인 입자부터 시작하여 훨씬 더 느리게 계속됩니다. 어떤 경우에는 폭발력이 입자 직경이 약 10미크론일 때 최대에 도달합니다.

석탄 분진의 폭발성은 분쇄 정도에 따라 증가하므로 광산에서는 분진 형성 원인에서 멀어질수록 폭발 가능성이 더 높아집니다.

대기 조성. 폭발이 일어나는 환경의 구성은 필수적이다. 광산 대기에 메탄이 ​​포함되어 있으면 더 낮은 먼지 농도에서도 폭발이 가능합니다.

폭발성이 높은 분진의 폭발 하한치는 17~18 g/m 3 이고, 2.5% 메탄이 존재하는 경우에는 5~6 g/m 3 로 감소하는 것으로 확립되었습니다. MakNII에 따르면 폭발 상한치는 300~400g/m 3 입니다.

먼지 습도. 습도 인자는 분진의 폭발성을 평가하는 데 중요한 역할을 합니다. 수분은 불활성 첨가제 역할을 합니다.

물의 열용량은 불활성 먼지의 열용량보다 크므로 증발열을 고려하면 물은 불활성 먼지보다 5배 더 많은 열을 흡수합니다.

수분을 함유한 광산 공기에 부유하는 먼지는 강력한 점화원이 있는 경우 폭발할 수 있습니다.

폭발로 인한 습기 보호 효과의 주요 요인은 광산 작업의 측면과 토양에 쌓인 먼지의 결합입니다.

먼지의 재 함량. 재가 있으면 생성된 열의 일부가 불활성 먼지 입자를 가열하는 데 소비되어 에어로졸 온도가 감소하므로 석탄 먼지의 폭발성이 감소합니다.

석탄의 천연 재 함량은 일반적으로 폭발을 예방하기에 충분하지 않습니다. 따라서 광산 작업에서 먼지를 인공적으로 회분하는 것이 사용됩니다.

시베리아에서 전기와 열을 생산하는 주요 방법은 석탄 연료를 태우는 것입니다. 화석 연료를 사용하는 화력 발전소의 환경 매개변수를 개선하려는 요구가 계속 증가하고 있음에도 불구하고 석탄은 특히 석탄 매장량이 다른 에너지 자원의 양보다 몇 배 더 많기 때문에 단기 및 장기적으로 시베리아의 주요 연료로 남을 것입니다.

현재 석탄화력발전소와 보일러실에서는 연소를 점화하고 유지하기 위해 엄청난 양의 고반응성 연료(중유, 등유, 가스)를 추가로 연소하고 있다. 미분탄화력발전소에서 실시되는 석탄과 연료유의 동시연소는 연료의 기계적 연소가 눈에 띄게 증가하고, 보일러의 효율과 보일러 장비의 신뢰성이 감소하며, 배출가스의 증가를 초래합니다. 질소 산화물, 황 및 오산화 바나듐. 따라서, 화력발전소의 미분탄 보일러에서 미분탄 토치를 점화 및 조명할 때 연료유의 비율을 감소시킬 필요성은 명백하다.

S.S. Kutateladze SB RAS의 이름을 딴 열물리학 연구소의 과학자들은 이 문제에 대한 해결책, 즉 석탄 연료의 기계화학적 활성화 방법을 제안했습니다. 석탄 연료는 특수 밀링 장치에서 높은 응력으로 분쇄되어 반응성이 증가합니다.

과학자들은 이러한 방식으로 석탄의 품질 특성이 가스 및 석유의 품질 특성에 더 가까워질 수 있으며, 석탄 분진의 가격은 연료유보다 훨씬 저렴할 것이라고 믿습니다. 석탄을 분쇄하면 더 잘 연소되고 발화하기가 더 쉽습니다. 특수 가스 점화 장치를 사용하여 불이 붙습니다. 1분 후에 가스가 꺼지고 석탄 먼지는 외부 소스 없이 자체적으로 연소됩니다.

"평균적으로 러시아에서는 연간 약 500만 톤의 연료유가 연소됩니다. 석탄에 비해 연료유는 약 10배 더 비쌉니다"라고 열물리학 연구소 SB RAS의 대학원생인 Evgeniy Butakov는 말합니다. — 우리의 "비결"은 연료유를 제거하고 석탄을 남기는 것입니다. 계산에 따르면 한 스테이션에 구입한 연료유 교체용 장비는 약 1년 안에 비용을 회수할 수 있습니다. 오늘날 그들은 크라스노야르스크에서 우리 시스템을 구현하기를 원합니다. 이미 실험이 수행되었으며 협상이 진행 중입니다. 우리는 노보시비르스크 전력 엔지니어들에게도 개발을 제안했지만 서신 교환 이상의 진전은 없었습니다. 전문가들이 우리에게 와서 실제 기술을 보여주었고 그들은 긍정적인 피드백을 받았습니다. 지금은 여기까지입니다. 우리 프로젝트를 발표하기 위해 우리는 대회에 참가하고 Skolkovo의 거주자이며 관심 있는 구조물을 찾고 있는 모스크바의 산업 파트너가 있습니다.

진보적인 기술은 주로 전기 소비자에게 유익하다고 개발자들은 강조합니다. 연료유에 대한 추가 비용을 포함하여 자원 생산 비용이 관세에 포함됩니다. 과학자들에 따르면, 새로운 기술의 도입은 정부 차원의 결정을 가속화할 수 있습니다.

다닐로프 알렉산더 겐나디예비치
석탄 산업의 통합 적합성 평가 시스템 전문가인 GorMash-YUL LLC의 전문 엔지니어입니다.
공동 저자: Grachev Eduard Aleksandrovich – 석탄 산업의 통합 적합성 평가 시스템 전문가;
Stanislav Vladimirovich Kulchitsky – 석탄 산업의 통합 적합성 평가 시스템 전문가;
Galiev Marat Gaptulovich – 석탄 산업의 통합 적합성 평가 시스템 전문가.

석탄 분진의 폭발성은 개발 중인 광산층의 물리적, 화학적 특성과 폭발이 가능한 광산 조건에 따라 결정됩니다.

물리화학적 특성에는 휘발성 물질의 방출, 석탄의 재 및 수분 함량, 부유 및 퇴적된 석탄 먼지의 분산으로 정량적으로 표현되는 석탄 변성 단계가 포함됩니다. 채광 조건에는 광산 작업 중 부유 및 퇴적된 석탄 먼지의 농도, 점화원, 대기 중 메탄 함량이 포함됩니다.

석탄 먼지의 폭발성에 나열된 요인의 영향 정도는 다양합니다.

휘발성 물질의 영향.

MakNII, VostNII 등 연구 기관의 연구에 따르면 휘발성 물질(Vcdaf)이 증가하면 석탄 분진의 폭발성이 증가하고 분진이 배출되는 휘발성 물질의 방출에 한계값이 있다는 것이 일반적으로 인정됩니다. 폭발이 멈춥니다. Vcdaf ≥ 6%이면 석탄은 분진 폭발로 인해 위험하지 않으며, 휘발성 물질의 수율이 증가하면 비폭발성 시료의 발생 빈도가 감소하고, Vcdaf ≥ 15%이면 석탄층은 그에 따라 위험합니다. 먼지 폭발까지. Vcdaf가 30%보다 큰 석탄의 경우 석탄 분진의 폭발 하한계는 약간 증가하고 실질적으로 일정하게 유지됩니다. 석탄 먼지의 폭발성을 나타내는 지표로서 휘발성 물질의 생산량에 대한 다양한 값이 국가별로 허용됩니다. 예를 들어 영국에서는 석탄분진의 폭발성을 결정하는 휘발성 물질의 수율 제한이 20%이다. 폴란드, 체코, 벨기에에서는 산출량이 12~14% 이상 변동하는 석탄층은 분진 폭발로 인해 위험한 것으로 간주됩니다. 프랑스에서는 휘발성 물질의 방출과 관계없이 각 광산층의 석탄분진의 폭발성이 실험실 테스트를 통해 결정됩니다. 러시아 연방에서는 산업 안전 "탄광 안전 규칙" 분야의 FNiP에 따르면 유해 분진 폭발에는 휘발성 물질 방출이 15% 이상인 석탄층과 석탄층(무연탄 제외)이 포함됩니다. 더 낮은 휘발성 물질 출력으로 먼지의 폭발성은 실험실 연구 및 석탄 먼지의 폭발성 테스트를 통해 확립되었습니다. 이는 석탄 분진 폭발성 테스트 데이터의 체계적인 분석에 의해 정당화되며 그 결과는 그림 1에 나와 있습니다. 그래프는 Vcdaf≤ 6%에서 테스트된 모든 석탄 분진 샘플이 비폭발성임을 보여줍니다. 휘발성 물질의 수율이 증가함에 따라 비폭발성 시료의 발생 빈도가 감소하고, Vcdaf = 15% 이상인 경우 테스트한 석탄분진 시료는 모두 폭발성으로 나타났습니다.

그림 1. 휘발성 물질 Vcdaf의 방출에 대한 비폭발성 석탄 먼지 출현 빈도 n의 의존성.

국내외에서 이전에 수행된 연구를 바탕으로 우리는 허용된 테스트 방법에 따라 휘발성 물질 수율이 6% 이하인 광산 솔기의 석탄 먼지가 비폭발성이라는 결론을 내릴 수 있습니다. 그러나 휘발성 물질의 방출이 항상 석탄 분진의 폭발성을 나타내는 명확한 지표는 아닙니다. 그 이유는 휘발성 물질의 화학적 조성의 차이 때문입니다. 석탄의 열분해 생성물의 화학적 조성을 연구한 결과, 석탄분진의 폭발성을 담당하는 휘발성 물질의 주성분은 저온에서 타르가 방출되기 시작하는 타르 물질과 불포화 탄화수소인 것으로 밝혀졌으며, 불포화 탄화수소는 농도의 폭발 한계가 낮습니다. 다른 휘발성 구성요소의 영향은 이차적으로 중요합니다. 그러나 이러한 성분의 수율에 대한 분진의 폭발성의 정량적 의존성은 확립되지 않았으며 실제로 10% 미만의 휘발성 물질 수율을 갖는 석탄 분진의 폭발성에 대한 설명도 제공되지 않았습니다. 수지성 물질을 포함하지 않습니다.

석탄 물질의 구조에 대한 아이디어를 바탕으로, 분쇄된 석탄 입자가 열에 노출되면 중심 코어에서 가장 멀리 있는 분자 측면 그룹의 사슬이 먼저 열립니다. 이 경우, 열분해, 합성 및 측기 잔류물의 생성물로부터 기체, 액체 및 고체 물질이 형성됩니다. 가스 제품은 CO2로 구성된 가스 혼합물입니다. 콜로라도; H2; CH4; C2H6 등 석탄 분진 폭발 과정이 빠르게 진행된다는 점을 고려하면 이를 준비하는 동안 분진 구름 입자는 점화원(화염 전면)의 온도보다 훨씬 낮은 온도까지 따뜻해집니다. 분진 열분해는 저온에서 발생하며 기체 생성물은 메탄, 동족체 및 불포화 탄화수소 함량이 높은 것이 특징입니다. 후자는 석탄분진의 폭발성을 결정하는 기체 열분해 생성물의 주성분이 메탄(CH4)이라고 가정하는 것을 가능하게 하며, 이는 휘발성 물질의 수율이 증가함에 따라 열분해 생성물의 CH4 함량이 증가합니다(그림 2).

그림 2. 휘발성 물질 Vcdaf의 수율에 대한 석탄 열분해 생성물 V의 기체 작업에서 메탄 함량의 의존성.

휘발물 수율이 최대 30%인 석탄의 경우, 열분해 생성물의 메탄 함량과 분진 폭발성 정도 사이에 엄격한 패턴이 관찰되며, 이는 석탄층의 적절한 분류에 사용됩니다.

대기 중에 인화성 가스가 존재합니다.따라서 생산에 메탄이 ​​있으면 석탄 먼지 폭발 농도 하한이 감소하고 다음 실험식에 의해 결정됩니다. δmpv = δex exp (-0.69 СН4), (예: CH4 = 0%, 분진의 폭발 하한은 40g/m3, CH4=0.5% - 30g/m3, CH4=2% - 10g/m3입니다.

불연성 물질과 습기의 영향.

광물 불연성 물질은 석탄의 구성 요소이며 그 기원에 따라 두 그룹으로 나눌 수 있는데, 그 중 하나는 내부 또는 헌법 재이고 두 번째는 외부입니다. 체질재는 불연성 물질이 석탄 물질과 화학적으로 결합되어 석탄 내에 고르게 분포되어 먼지 속에 존재한다는 점이 특징입니다. 그 함량은 적고 일반적으로 2%를 초과하지 않으며, 외부 재의 함량은 주로 석탄 채굴 기술에 의해 결정됩니다. 불활성 첨가제인 재는 차폐 효과로 인한 석탄 분진의 폭발성과 가열을 위한 열 소비를 감소시켜 시스템의 열 균형을 감소시킵니다. 또한 에어로졸 상태의 석탄 먼지와 혼합된 불연성 고체는 폭발성 입자의 농도를 희석시키고 열분해 단계에서 반응 사슬의 종료에 기여합니다. 불연성 물질의 이러한 특성으로 인해 석탄 분진 폭발을 예방하고 국지화하기 위해 불활성 분진을 사용하게 되었습니다.

석탄분진의 폭발성은 불연성 부품의 재료 구성에 의해서도 영향을 받습니다. 예를 들어, 탄산염으로 표시되는 경우 1073K 이상으로 가열하면 상당한 양(12-15% vol.)의 이산화탄소가 방출되며, 열분해 생성물의 혼합물은 폭발 농도 한계를 증가시킵니다. 가연성 가스.

다양한 변성 단계의 층에서 나오는 먼지의 폭발성에 대한 불연성 물질 함량의 영향은 다른 효과를 갖습니다. 휘발성 물질 방출량이 15% 미만인 석탄분진의 경우, 불연성 성분 함량의 영향은 휘발성 물질 수율이 높은 경우보다 더 중요합니다. MakNII 연구에 따르면 휘발성 물질 방출량이 15% 미만인 석탄 분진의 폭발성은 회분 함량이 20~30%일 때 크게 감소하는 것으로 나타났습니다. 어떤 경우에는 이 재 함량이 폭발성 분진을 완전히 중화하는 데 충분합니다. 휘발성 물질의 수율이 15% 이상 증가하면 천연회분 함량의 영향 정도는 감소합니다. 휘발성 물질의 방출이 30%를 초과하면 천연 회분 함량은 석탄 먼지의 폭발성에 영향을 미치지 않습니다.

석탄에 존재하는 수분은 두 가지 방식으로 나타납니다. 한편으로는 불활성 첨가제로 작용하고, 다른 한편으로는 작은 입자의 자기접착을 촉진하는 요인으로 작용하여 먼지의 비표면적을 감소시켜 결과적으로 폭발성을 감소시킵니다. . 높은 비열 용량과 증발열로 인해 동일한 질량에서 불활성 먼지보다 4.5~5배 더 많은 열을 흡수합니다. 석탄의 자연 수분 함량은 미미하며 석탄 먼지의 폭발성에 눈에 띄는 영향을 미치지 않습니다. 그러나 쌓인 먼지가 12% 이상 촉촉해지면 부유할 수 없습니다. 폭발적인 농도를 생성합니다. 일반적으로 20-25%의 습도에서는 먼지가 폭발하지 않습니다.

분산된 먼지 구성의 영향.

분산 정도가 석탄분진의 폭발성을 결정하는 중요한 요소라는 사실은 수많은 연구를 통해 입증되었습니다. 1000 미크론 미만의 다양한 크기의 입자가 분진 폭발에 참여하며 석탄 분진의 폭발성은 분산이 증가함에 따라 증가합니다.

석탄분진의 분산된 구성이 폭발성에 미치는 영향은 MakNII에서 자세히 연구되었습니다. 연구는 다음과 같은 다양한 변성 단계의 광산층 먼지를 사용하여 실험실 장비에서 수행되었습니다: 600-300; 300-150; 150-75; 75-50; 50-30; 30-10 및 10미크론 미만, 5미크론 미만의 휘발성 물질(Vcdaf = 40.5%) 수율이 높은 석탄의 경우.

그림에서. 그림 3은 석탄 먼지가 폭발하는 동안 발생하는 압력(P)이 입자의 평균 크기(d)에 미치는 영향을 보여줍니다.

밀폐된 공간에서 분진 폭발이 발생하는 동안 발생하는 특정 압력은 폭발성의 지표로 간주됩니다. 두 경우에서는 10 마이크론 미만의 분획에서 폭발성 지수의 감소가 관찰되었습니다. 고도로 분산된 먼지에 대한 이 지표가 감소하는 이유는 자기 응집 때문입니다. 이는 먼지가 미세할수록 더 효율적으로 발생합니다. 이는 자기 접착력을 급격히 감소시키지만 실제로 전체 비표면적을 변화시키지 않는 거친 분획의 먼지를 소량 첨가함으로써 입증되었습니다. 이 첨가제의 결과로 10 마이크론 미만의 분진 폭발성이 크게 증가했습니다.

폴란드에서 수행된 연구는 주목할 만합니다. 실험 광산에서 그는 크기가 75미크론 미만인 입자가 85%, 크기가 15미크론 미만인 입자가 96.3%인 동일한 층 먼지의 폭발성을 연구했습니다. 첫 번째 먼지의 경우 폭발성을 중화하기 위해 석탄 1kg당 4kg에 해당하는 불활성 먼지를 추가해야 하며 두 번째 먼지는 6.7kg이 필요했습니다. 본 연구 및 기타 연구 결과에 따르면 크기가 1000 마이크론 미만인 입자가 폭발에 참여하는 것으로 나타났습니다. 입자 크기가 60-100 마이크론인 미세 석탄 먼지가 폭발 특성이 가장 높습니다. 80호 체를 통과하는 분진 중 입자 크기가 45미크론인 석탄 분진이 폭발성이 가장 높습니다.

위의 내용을 바탕으로 석탄 분진의 폭발성은 분산이 증가함에 따라 증가하므로 광산 작업 중 석탄 분진은 분진 형성 원인에서 멀어질수록 잠재적으로 폭발성이 더 커진다는 결론을 내릴 수 있습니다.

부유 먼지의 양.공기 중에 부유하는 먼지를 먼지 에어로졸이라고 합니다. 먼지 수준이 매우 높으면 개별 먼지 입자 사이의 거리가 매우 작고 먼지는 폭발하지 않습니다. 먼지 알갱이 사이의 거리를 늘리면 발화와 폭발이 여전히 가능한 지점에 도달하는데, 이를 폭발 상한계라고 합니다. 폭발이 더 이상 가능하지 않을 때까지 입자 사이의 거리를 더 늘리면 소위 폭발 한계가 낮아집니다. 가장 파괴적인 효과는 공기 1m3에 먼지 300g을 포함하는 먼지-공기 혼합물이 폭발하는 것입니다. 가장 위험한 석탄 분진의 경우 폭발성 농도 하한은 10g/m3입니다.

먼지의 화학적 및 미네랄 성분.불연성 성분이 60~70% 함유된 분진은 폭발성이 없습니다.

사용된 문헌 목록:

1. 산업 안전 분야의 연방 표준 및 규칙 “탄광의 안전 규칙이 승인되었습니다. 2013년 11월 19일자 Rostechnadzor 명령 No. 550.
2. 산업 안전 분야의 연방 표준 및 규칙 "탄광 먼지 방지 지침"이 승인되었습니다. 2014년 10월 14일자 Rostechnadzor 명령 No. 462.
3. GOST R 54776-2011 석탄 광산에서 가스 및 먼지로 인해 위험한 먼지-공기 혼합물의 폭발을 예방하고 국지화하기 위한 장비 및 수단.