Тема 5.6 Використання тепла повітря, яке надходить з шахти

Горные отводы шахт Украины расположены среди плодородных земель. На этих землях размещены земельные отводы много­численных шурфов и вентиляционных стволов, по каждому из которых ежесуточно выдается от 1,5 до 20 млн. м³ рудничного воздуха, содержа­щего большое количество тепла.

Температура воздуха, исходящего из подавляющего большинства шахт Донбасса, составляет 15-24°С, влажность 95-99 %, запыленность 5- 10 мг/м³.

Опыт, накопленный при выращивании овощей и фруктов в теплицах, показывает, что благоприятная температура воздуха в теплицах находит­ся в пределах 22 - 26 °С.

Температура исходящих вентиляционных струй многих глубоких шахт Донбасса находится в течение всего года (зима и лето) в пределах темпе­ратур, необходимых для теплиц. В тех случаях, когда температура исходя­щего воздуха ниже требуемой, для теплицы он может быть подогрет ка­лорифером, при этом затраты топлива на подогрев будут значительно ни­же, чем при подогреве холодного атмосферного воздуха.

Приведенные температуры исходящего воздуха (15 - 24 °С) замерены в шахте под вентиляционными стволами, где давление на 1500-3000 Па ниже атмосферного. Повышение давления этого воздуха на поверхности до атмосферного, а также нагрев воздуха в вентиляторе приведут к допол­нительному повышению температуры его на 2—5°С. Однако из-за подсоса холодного воздуха в вентиляционные стволы температура исходящего из шахты воздуха может резко снизиться.

С учетом этого обстоятельства на первом этапе могут быть предложены четыре схемы использования исходящего из шахт воздуха для обогрева теплиц.

Первая схема, когда весь или большая часть воздуха непосредственно вентилятором главного проветривания направляется в теплицу (рис. 5.6.1,а).

Эта схема может быть применена в тех случаях, когда исходящий воздух поступает по вентиляционному стволу или скважине, которые исполь­зуются только для проветривания шахты и не служат для подачи материа­лов и постоянного спуска-подъема людей. Подсосы воздуха с поверхности в этом случае не должны превышать 10—15 % от количества воздуха, проходящего по стволу, шурфу или скважине.

В тех случаях, когда подсосы холодного воздуха с поверхности значи­тельны и снижают температуру воздуха, исключая возможность его ис­пользования в теплицах, целесообразно установить дополнительный вентилятор, забирающий воздух ниже сопряжения канала вентилятора со стволом и подающий для обогрева теплицы (рис. 5.6.1, б), - это вторая схема.

Дополнительный вентилятор может быть установлен на поверхности земли или в камере, расположенной ниже уровня земли.

По третьей схеме (рис. 5.6.1, в) предусматривается подогрев всего воз­духа, выдаваемого вентилятором 7, или части его с помощью калорифера, установленного на нагнетательной стороне вентилятора главного провет­ривания. Эта схема может быть применена, когда температура исходящего воздуха под стволом ниже эффективной для теплицы и подсосы холодно­го воздуха с поверхности незначительны. При этих же условиях и больших подсосах холодного воздуха с поверхности может быть использована четвертая схема (рис. 5.6.1, г), по которой исходящий воздух забирается от сопряжения ствола с вентиляционным каналом 5, с помощью специально го вентилятора 6, подающего через калорифер 8 в теплицу.

Реализация предложенных схем позволит эффективно использовать тепло исходящих из шахт вентиляционных струй и снизить или исклю­чить расходы на строительство и эксплуатацию котельных для теплиц.

Применение первой или второй схем обогрева теплиц, по предваритель­ным подсчетам, позволит получить годовой экономический эффект около 60 тыс. грн. на 10000 м² теплиц.

Рис. 45. Схемы обогрева теплицы воздухом, исходящим из шахты:

7 — вентиляционный ствол; 2 — подсос воздуха с поверхности; 3 — вентилятор глав­ного проветривания; 4 — теплица; 5 — воздухозаборная труба; 6— дополнительный вентилятор; 7 — камера дополнительного вентилятора; 8 — калорифер