Наукові основи застосування диспергованих систем в управлінні екологічною безпекою в умовах дії чинників різного генезису

Abstract

Дисертаційна робота присвячена створенню систем управління екологічною безпекою, які використовують багатофазні дисперсні структури для підвищення ефективності і безпеки процесів обробки сипких матеріалів, які порошать, а також для зниження рівнів небезпек, викликаних степовими, лісовими пожежами, вибухом метано-повітряної суміші або вугільного пилу в підземних гірських вугільних шахт. Розроблено математичні моделі створення багатофазних дисперсних структур, що використовуються в системах забезпечення екологічної безпеки в умовах дії природних і техногенних чинників, які дозволяють гарантувати екологічну безпеку реалізації технологічних процесів. Запропоновано спосіб і математичну модель локалізації верхових і низових лісових пожеж, а також степових пожеж шляхом створення ударної хвилі за допомогою об'ємного вибуху з метою впливу на лісовий або степовий фітоценоз для утворення області обриву лісогорючих матеріалів або створення мінералізованих смуг з можливістю використання багатофазних дисперсних структур для зниження екологічного ризику в процесі гасіння пожежі. Розроблено спосіб і запропоновано математичну модель, що його реалізує, для захисту гірничих виробітків вугільних шахт від руйнівного впливу вибухів, підвищеного тиску і високої температури шляхом створення «пробок» з дрібнодисперсних виважених крапель технологічної рідини. Розроблені, виготовлені й практично апробовані в реальних умовах експлуатації однофазні, водоповітряні ежекторні й двофазні ствольні системи, а також атомайзери дозволяють отримувати виважені краплі технологічної рідини (або води), транспортувати їх на відстань до 25 м і забезпечувати екологічну безпеку в умовах дії природних і техногенних чинників небезпеки різного генезису. Розроблений автоматизований програмно-апаратний комплекс дає змогу працівникам диспетчерських пунктів і службам ЦО і НС в інтерактивному режимі здійснювати поточний контроль технічного стану небезпечних виробництв, а також автоматизувати процес прийняття рішень у разі виникнення аварій з метою зниження екологічних наслідків, локалізації їхніх масштабів, мінімізації втрат ресурсів. Результати досліджень зі створення системи управління екологічною безпекою використано в ДП «Маріупольський морський торговий порт». Методики розрахунку пристроїв і пристрої створення дрібнодисперсної водяної завіси над джерелом пиловиділення було впроваджено на виробничому підприємстві ТОВ «Азовавтобуд» і на виробничому підприємстві ТОВ «Скала».

Диссертационная работа посвящена созданию систем управления экологической безопасностью, которые используют многофазные дисперсные структуры для повышения эффективности и безопасности процессов обработки сыпучих материалов, которые пылят, а также для снижения уровней опасностей, вызванных степными, лесными пожарами, взрывом метано-воздушной смеси или угольной пыли в подземных горных выработках угольных шахт. Научно обоснованы основные положения создания системы управления экологической безопасностью в условиях интенсивного пылевыделения, температуры и давления, которая использует многофазные дисперсные структуры, покрывающие рабочую зону диспергированными частицами воды или технологической жидкости. Предложена математическая модель транспортировки диспергированных частиц воды или технологической жидкости в рабочую зону и создания в рабочей зоне многофазных дисперсных структур, которые позволяют гарантировать экологическую безопасность реализации технологических процессов. Определение времени пребывания диспергированных частиц воды или технологической жидкости в рабочей зоне в зависимости от способов и режимов ее подачи дает возможность оценить качество улавливания и осаждения пыли или снижение температуры и давления. Рассмотрена возможность локализация низовых лесных пожаров путем создания ударной волны с помощью объемного взрыва с целью влияния на лесной фитоценоз вблизи земной поверхности для образования полос, свободных от горючих материалов. Проведены исследования и определена возможность локализации верховых лесных пожаров путем создания ударной волны с помощью объемного взрыва для формирования области обрыва лесогорючих материалов в лесном фитоценозе с использованием многофазных дисперсных структур с целью локализации последствий взрыва. Представлены способ защиты горных выработок угольных шахт от разрушительного воздействия взрывов создания водных завес для снижения концентрации угольной пыли в воздухе. Проведено численное моделирование определения требуемого расхода жидкости в водяной завесе и ее местоположения с целью осаждения угольной пыли и для дополнительного снижения избыточного давления и температуры за счет перехода жидкой фазы в парообразное состояние при прохождении вдоль штрека высокотемпературного облака продуктов сгорания метано-воздушной смеси в подземных горных выработках угольных шахт. Предложено нестандартное оборудование, которое создает многофазные дисперсные структуры и позволяет при минимальных затратах транспортировать мелкодисперсные капли технологической жидкости в зону возникновения опасностей, вызванных пожарами, взрывами метано-воздушной смеси и угольной пыли или запылением воздушной среды, и тем самым обеспечить эффективное управление экологической безопасностью. В результате внедрения разработанной системы пылеподавления концентрация пыли на участке работы портального крана снизилась в 4,64 раза, существенно уменьшилось количество мелкодисперсных частиц пыли (частиц диаметром 2... 10 мкм - в 2,7 раза, а частиц диаметром 10...20 мкм- в 2,5 раза). Результаты исследований по созданию систем управления экологической безопасностью использованы в ГП « Мариупольский морской торговый порт». Методика расчета оборудования и устройств создания мелкодисперсной водяной завесы над очагом пылевыделения были внедрены на производственном предприятии ТОВ «Азовавтобуд» и на производственном предприятии ТОВ «Скала».

Dissertation work is devoted creation of control system by ecological safety, which use multi-particulate dispersible structures for the increase of efficiency and safety of processes of treatment of friable materials which dust, and also for the decline of levels of dangers, caused steppe, forest fires, explosion of methane and air mixture or explosive in the underground mountain making of coal mines. The substantive provisions of creation of control system by ecological safety are scientifically grounded in the conditions of intensive creation of dust, temperatures and pressures, which uses many phases dispersible structures, coverings a working area by the dispergated particles of water or technological liquid. Possibility is considered localization of basilar forest fires by creation of shock wave by a by volume explosion with the purpose of influence on forest cover near-by an earthly surface for formation of defense zonal bars. Researches arc conducted and possibility of localization of up-river forest fires is certain by creation of shock wave by a by volume explosion for forming of area of precipice of forest combustible materials in forest cover with the use ofmany phases dispersible structures with the purpose of localization of consequences of explosion. A non-standard equipment, which creates multi particulate dispersible structures and allows at minimum expenses to transport the micro size drops of technological liquid in the area of origin of dangers, caused fires, explosions of methane-air mixture and of friable materials which dust of air environment, is offered, and the same to provide an effective management ecological safety. Results are introduced to the work of the State Enterprise "Mariupol sea trading port" in the form of technologies and devices to ensure environmental safety and education into the National University of Civil Defense of Ukraine and National Aerospace University named after N.E. Zhukovsky "Kharkov Aviation Institute".