DD258837A1 - Verfahren und anordnung zum erzeugen grossflaechiger staubsperren - Google Patents

Abstract

Die Erfindung dient der Minderung und Beseitigung von Staubbelastungen durch offene Tagebaue, grosse Kippenflaechen, Tagebaurestloecher und unbebaute Boeschungen gegenueber benachbarten Ortslagen oder landwirtschaftlichen Kulturen bei unguenstigen Witterungsbedingungen, wie Trockenheit und Wind. Entsprechend der Aufgabenstellung, unter Verwendung eines Rohrsystems und Duesen eine Staubsperre aus Wassertropfen zu erzeugen, wobei das Wasser verduest aber nicht vernebelt wird und zwischen Anlage und Ortschaft mit dem gebundenen Staub abregnet, wurde gefunden, dass eine in Baugruppen vormontierte Anlage ueber ihre gesamte Laenge gleiche Abstaende von Einzelduesen aufweist, die durch die Art ihrer Ausfuehrung und dem gleichmaessig anstehenden Druck- und Stroemungsverhaeltnissen auf Grund der verwendeten Rohrdurchmesser ein Tropfenspektrum und eine Wasserverteilung in den entstehenden Spruehfaechern erzeugen, deren kinetische Energie bei Beruecksichtigung unterschiedlicher Windgeschwindigkeiten der von natuerlichem Mittel- und Feinregen entspricht. Die gesamte Anlage bedarf keiner Stuetzkonstruktion und arbeitet im Niederdruckbereich.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Erzeugen großflächiger Staubsperren zur Minderung bergbaubedingter Staubbelastungen in unmittelbarer Nähe offener Tagebaue, Tagebaurestlöchern, Kippengeländen sowie Rückhaltebecken für Kohletrübe aus Veredlungsanlagen zu Ortschaften und landwirtschaftlich genutzten Flächen bei Trockenheit und Wind.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bedingt durch die Abbau- und Verkippu/igstechnologien in Tagebauen zur Gewinnung verwertbarer Mineralien entstehen große offene Flächen sowie ein sich anschließendes entsprechendes Kippengelände. Diese ohne jeden effektiven Bewuchs über längere Zeit nicht nutzbaren Flächen stellen bei begünstigenden klimatischen Verhältnissen großflächige Staubquellen für umliegende Ortschaften sowie auch landwirtschaftliche Kulturen dar, durch die entstehenden Immissionen ergeben sich erhebliche Umweltbelastungen.

Zur Eindämmung von Beeinträchtigungen der Umwelt sind eine Reihe technologischer Verfahren und Einrichtungen bekannt geworden.

So sind Sprühgalerien bekanntgeworden und in Fachzeitschriften beschrieben („Braunkohle — Tagebautechnik" Köln, 3/84), die vorrangig an Rändern des offenen Tagebaues zu Ortschaften hin installiert werden. Sie bestehen aus einer Anzahl von Masten, die mit Düsen bestückt und an eine Rohrleitung angeschlossen sind. Durch die Anordnung von einzelnen Masten im größeren Abstand und die Bestückung jedes Mastes mit zwei Düsen ergibt sich im Bereich der eng beieinanderstehenden Düsen eine Verdichtung des Wasserschleiers, die zwischen den einzelnen Masten wesentlich geringer ist. Somit ist keine gleichmäßig dichte Versprühung des Wassers gegeben und bei starken Immissionen ein Auffangen und Binden des Stau bes nicht vollständig gewährleistet. Außerdem liegt der Wasserverbrauch je Quadratmeter besprühter Fläche zu hoch, dies führt bei längerem Betrieb in der unmittelbaren Umgebung der Sprühgalerie zu Auswaschungen und Bodenerosion, da die großen Wassermengen in der gegebenen Zeit nicht spurlos versickern können. Auch ist auf Grund der verwendeten Düsen nur die Verwendung von Brauch- und Nutzwasser möglich.

Weitere Verfahren sehen eine Staubbkämpfung durch eine Begründung der betreffenden Flächen vor. Dies macht aber ein Einebenen zur Vorbedingung, was nicht immer technologisch möglich und notwendig ist, u.a., wenn vorhandene Kippenflächen nochmals bergbaulich bearbeitet werden sollen. Zu einer erfolgreichen Begründung bedarf es aber auch einer entsprechenden Schicht kulturfreundlichen Bodens, der bei vorwiegend pleistozänen Sanden im Braunkohlentagebau nicht vorhanden ist. Andere Verfahren sehen eine Staubbekämpfung durch eine Versiegelung der Oberfläche von staubenen Flächen, Böschungen und ähnlichem vor.

So ist in der DE-EB 2 300586 ein Verfahren zur Staubbekämpfung auf Flächen beschrieben, welches eine wäßrige Calciumchlorid- und/oder Magnesiumchloridlösung vermischt mit Wasser vorsieht, welche durch Verregnungs- oder Wassersprengeinrichtungen aufzubringen ist. Diese Art der Staubbindung bleibt jedoch auf kleine und ebene Flächen 'beschränkt, da der Aufwand beispielsweise für eine viele Hektar große Kippenfläche unvertretbar hoch ist und nur unter Vorbedingungen, wie Planierarbeiten, eine Anwendung möglich wäre. Es wären auch mehrere Wiederholungen notwendig, da die genannten Lösungen vom Niederschlag ausgewaschen werden und damit schnell im Untergrund versickern. Ein ähnliches Mittel und Verfahren ist in der DE-EB 2447 636 beschrieben, hier wird in einer wäßrigen Lösung Polyglyzerm verwendet. Auch dieser Stoff ist wasserlöslich und die staubbindende Schicht ist in kurzer Zeit wieder ausgewaschen und wirkungslos. '

Andere Verfahren sehen Wasserglas, Sulfitablauge sowie Zement- oder Kalkmilch zur Staubbindung vor. Sie ergeben jedoch alle keine positiven Ergebnisse für den Zweck einer Verminderung der Staubbelästigung für die Umgebung in der Nähe großer staubintensiver Flächen. Andere unterschiedliche Verfahren zur Staubbekämpfung und Staubbindung sind noch bekannt geworden, die u.a. für den Untertagebetrieb sowie für räumlich begrenzte Anlagen oder unbehauste Arbeitsstätten Anwendung finden. Hier erfolgt die Bekämpfung der Umweltbelästigung durch Staub mittels Besprühen oderTränken, über eine Staubbindung mittels Wassernebel direkt am Ort der Entstehung, durch Salzen sowie durch Filtern und Absaugen oder Luttensprühringe. Meist werden diese Verfahren und die entsprechenden Vorrichtungen dazu unmittelbar am Abbauorgan von Fördergeräten oder Schächten im Untertagebetrieb angewendet. Eine Anwendung für großflächige Anlagen zur Staubbekämpfung über Tage ist nicht möglich, da die erreichbaren technischen Parameter den Anforderungen nicht genügen.

Ziel der Erfindung

Das Ziel derErfindung ist es, schädliche Umwelteinwirkungen sowie Belästigungen durch Staubeinwirkung auf Ortschaften und landwirtschaftliche Kulturen in der Nähe von brachliegenden Kippen, offenen Tagebauen, Restlöchern und unbebauten Böschungen zu vermindern oder zu vermeiden.

Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Verwendung eines Rohrsystems und Düsen eine Staubsperre aus Wassertröpfchen zu erzeugen, wobei das Wasser verdüst aber nicht vernebelt wird und mit dem gebundenen Staub abregnet, jedoch ein Abdriften des Wasser-Staubgemisches auch bei höheren Windgeschwindigkeiten nicht auftreten kann. Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß eine in Baugruppen vormontierte Anlage mit Einzeldüsen versehen ist, die in Verbänden geordnet sind und optimale Sprüheffekte sichernde Abstände untereinander aufweisen, wobei die Wasserversorgung durch eine zentrale Zuleitung über ein in der Dimensionierung abgestimmtes Rohrsystem aus dem Grubenwasser eines Tagebaues für alle Verbände erfolgt, wodurch an jeder Einzeldüse gleiche Druck- und Strömungsverhältnisse anliegen und damit ohne Druckerhöhungsstationen auszukommen ist, dabei entspricht das erzeugte Tropfenspektrum in seiner Größe und die Wasserverteilung in einem entstehenden Sprühfächer durch die gewählte Form der Einzeldüsen der kinetischen Energie von Tropfen, die unter Berücksichtigung unterschiedlicher Windgeschwindigkeiten natürlicher Mittel- und Feinregen aufweist, wobei sich die einzelnen Sprühfächer nur unwesentlich überschneiden. Die Anordnung zur Verfahrensdurchführung zeichnet sich dadurch aus, daß an einem Rohrsystem, welches zur Stützung und Stabilisierung Verstrebungen aufweist, an den Rohrenden mit relativ großen Düsenbohrungen versehene und aus korrosionsfreiem Material bestehende Schräglächen-Pralldüsen angeordnet sind, die einen Prallflächenwinkel zwischen 50° und 55° aufweisen, wobei jeweils vier Schrägflächen-Pralldüsen an einem Rohrsystem angeschlossen und zu einem Sprühverband zusammengefaßt sind und die jeweiligen Abzweigungen der Rohrleitungen zu den einzelnen Düsen zueinander einen rechten Winkel einschließen, dabei liegt der Öffnungswinkel des Sprühfächers bei vorzugsweise 80°. Die gesamte Anlage arbeitet im Niederdruckbereich.

Ausführungsbeispiel

An Hand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher beschrieben werden. Die dazugehörige Zeichnung zeigt eine Seitenansicht einer Staubsperre.

In Gebieten unmittelbarer Nachbarschaft von offenen Tagebauen, großen Kippenflächen, für Abwasser genutzten Restlöchern oder großen unbebauten Böschungssystemen zu angrenzenden Gemeinden kommt es bei Trockenheit und Wind zum großflächigen Aufwirbeln von Staub, der die Lebensqualität der Bewohner erheblich beeinträchtigt und eine hohe Belastung darstellt. Um diese Beeinträchtigungen auf ein verträgliches Mindestmaß zu reduzieren oder ganz auszuschalten, war eine großflächig wirkende Staubsperre zu entwickeln.

Es wurden Rohrleitungen 1 zu einem Verband zusammengefaßt, der jeweils vier Rohrenden zur Aufnahme von Einzeldüsen 2 vorsieht. Dabei ist der Abstand von einer Einzeldüse 2 zur anderen konstant, das trifft auch auf die nachfolgend angeschlossenen Rohrverbände zu. Durch Verstrebungen 3 zwischen den Rohren 1 wird das gesamte System gestützt und stabilisiert, ohne das eine zusätzliche Mastkonstruktion erforderlich ist. Durch den optimalen Öffnungswinkel des Sprühfächers 4 von vorzugsweise 80° wird eine gleichmäßig dicht beregnete Staubsperre erreicht, die Sprühfächer 4 der einzelnen Düsen 2 überschneiden sich nur geringfügig. Dabei handelt es sich um Schrägflächen-Pralldüsen, die im Niederdruckbereich bis 1,0MPa arbeiten, der Prallflächenwinkel liegt zwischen 50° und 55° bei einer entsprechenden Düsenbohrung, wobei korrosionsfreies Düsenmaterial Verwendung findet. Dabei liegen ca. 75%-80% des Wasserdurchsatzes im Tropfenbereich von 0,5 bis 2,0 Millimetern. Bei diesen Parametern entsteht das für die Staubbindung unter den vorgegebenen Bedingungen günstigste Tropfenspektrum bei ausreichender Sprühfläche und minimalstem Wasserdurchsatz, wobei auf Grund der Tropfengröße ein geschlossener, genügend hoher und dichter Tropfenvorhang erzeugt wird, der den aufgewirbelten Staub bindet und sich zwischen Anlage und Ortslage abregnet.

Über ein im Rohrdurchmesser abgestimmtes Rohrsystem von vorzugsweise NW500 bis NW25 erfolgt die Zuleitung 5 von anfallenden Grubenwasser zu den einzelnen Rohrverbänden aus derTagebauentwässerung, so daß an jeder Einzeldüse 2 etwa die gleichen Druck-und Strömungsverhältnisse anliegen.

Durch das günstige Tropfenspektrum und die Verteilung des versprühten Wassers wird ein Oberflächenabfluß und somit eine Bodenerosion vermieden.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   1. Verfahren zum Erzeugen großflächiger Staubsperren zur Minderung bergbaubedingter Staubbelastungen durch offene Tagebaue, Kippengelände, Tagebaurestlöcher oder Rückhaltebecken in unmittelbarer Nähe von Ortschaften und landwirtschaftlichen Kulturen bei ungünstigen Witterungsbedingungen unter Verwendung eines Rohrleitungssystems und einer Düsenbestückung zur Erzeugung eines Wasserfächers zur Staubbindung beim Passieren dieses Fächers, gekennzeichnet dadurch, daß eine in Baugruppen vormontierte Anlage mit Einzeldüsen (2) versehen ist, die in Verbänden angeordnet, optimale Sprüheffekte sichernde Abstände aufweisen, wobei die Wasserversorgung durch eine zentrale Zuleitung (5) über ein in der Dimensiohierung abgestimmtes Rohrsystem aus dem ungereinigten Grubenwasser eines Tagebaues erfolgt, wodurch an jeder Einzeldüse (2) gleiche Druck- und Strömungsverhältnisse anliegen und eine Druckerhöhungsstation nicht notwendig ist, dabei entspricht das erzeugte Tropfenspektrum in einem entstehenden Sprühfächer (4) in seiner Größe und Wasserverteilung durch die gewählte Dimensionierung der Einzeldüsen (2) der kinetischen Energie von Tropfen, die, unter Berücksichtigung unterschiedlicher Windgeschwindigkeiten, natürlicher Mittel- und Feinregen aufweist, wobei sich die einzelnen Sprühfächer (4) nur unwesentlich überschneiden.
2. 2. Anordnung zum Erzeugen großflächiger Staubsperren, gekennzeichnet dadurch, daß an einem Rohrsystem (1), welches zur Stützung und Stabilisierung Verstrebungen (3) aufweist, an den Rohrenden mit relativ großen Düsenbohrungen versehene und aus korrosionsfreiem Material bestehende Schrägflächen-Pralldüsen (2) angeordnet sind, die einen Prallflächenwinkel zwischen 50° und 55° aufweisen, wobei vorzugsweise vier Schrägflächen-Pralldüsen (2) zu einem Rohrsystem zusammengefaßt sind und einem Sprühverband angehören, dabei schließen die jeweiligen Abzweigungen der Rohrleitungen zu den einzelnen Düsen (2) einen rechten Winkel ein, der Öffnungswinkel des Sprühfächers (4) beträgt vorzugsweise 80°.
3. 3. Verfahren und Anordnung zum Erzeugen großflächiger Staubsperren nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die gesamte Anlage im Niederdruckbereich bis 1,0 MPa arbeitet.