книги из ГПНТБ / Цейтлин Ю.А. Установки для кондиционирования воздуха в шахтах [Текст] 1974. - 166 с

{и

z

Рис. 54. Конструкция барабанов бромистолитиевой установки:

а — верхнего; б — нижнего

обеспечивают подачу охлаждающей воды к конденсатору и аб­ сорберу, а также греющей среды к генератору. Включают насо­ сы Я2, Я3 и затем Я) (см. рис. 53, а). При эксплуатации уста­ новки необходимо в основном следить за работой насосов и под­ держивать необходимый вакуум в абсорбере и генераторе. Опас­

чают циркуляционные насосы и прекращают подачу охлаждаю­ щей воды к конденсатору и абсорберу. Для сохранения необхо­ димого вакуума в аппаратах перекрывают вентили, через кото­ рые в них может проникнуть воздух. Чтобы предупредить кри­ сталлизацию и замерзание раствора, его сливают из всех аппа­ ратов, насосов и коммуникаций в специальный ресивер, обогре­ ваемый греющей средой.

5. Рациональная область применения абсорбционных установок для кондиционирования воздуха в шахтах

Наиболее рационально использование АХУ при наличии на производстве так называемого «отбросного» тепла, т. е. тепла, получаемого или за счет экзотермических технологических про­ цессов (это часто имеет место в химической промышленности), или за счет охлаждения отдельных агрегатов (например, ком­ прессоров) и рассеиваемого затем в окружающей среде.

Если необходимо иметь специальный источник греющего теп­ ла для питания АХУ, то такие установки менее экономичны установок ПК.ХУ.

Наибольший интерес представляют бромистолитиевые холо­ дильные установки, требующие меньших температур греющей среды, для кондиционирования воздуха в шахтах, широко ис­ пользующих пневматическую энергию для утилизации тепла, получаемого при охлаждении компрессорных агрегатов. При этом с водой температурой 80—90° С, используемой в качестве греющей среды АХУ, можно отвести тепло, соответствующее 30—50% мощности, потребляемой из сети компрессорными агре­ гатами [19]. Если учесть, что мощность, потребляемая компрес­ сорными агрегатами шахтных пневматических установок, в ряде случаев составляет 10 000 квт и более, то даже принимая, что коэффициент использования тепла составит 0,6 за счет утили­ зации «отбросного» тепла, можно получить холодильную мощ­ ность 2000 квт и более, т. е. холодильную мощность, достаточ­

121

t

Г л а в а V

ШАХТНЫЕ УСТАНОВКИ ДЛЯ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА

1. Схемы кондиционирования, используемые на шахтах

При кондиционировании’ воздуха в глубоких шахтах приме­ няются различные схемы расположения холодильных устано­ вок и воздухоохладителей, которые могут быть разделены на пять основных схем.

1.Схема с централизованным охлаждением воздуха на по­ верхности шахты.

2.Схема с централизованным подземным охлаждением воз­

духа в околоствольном дворе.

3.Схема с охлаждением воздуха на групповых штреках или промежуточных квершлагах.

4.Схемы с местным охлаждением воздуха в очистных или подготовительных забоях.

5.Комбинированная схема охлаждения, ' предусматриваю­

щая и централизованное, и местное охлаждение воздуха.

При центрилизованном охлаждении воздуха, подаваемого в шахту, на поверхности, значительно сокращается протяженность коммуникаций, упрощается отвод тепла конденсации. Однако эта схема обладает существенными недостатками: при допу­ стимых температурах воздуха, подаваемого в ствол (не менее 2°С), температура на рабочих местах — снижается незначитель­ но; невозможно регулирование атмосферных условий на отдель­ ных участках; имеют место значительные перепады темпера­ тур, вредно отражающиеся на здоровье людей и др.

Хотя такая схема кондиционирования использовалась за ру­ бежом (шахты «Сити Дип» в ЮАР [21]; «Рье дю Кер». в Бель­ гии [21] и др.) и применена на некоторых шахтах Донбасса («Бутовская-Глубокая», «Щегловка-Глубокая», «Красноармей- ская-Глубокая» L31]), эффективность ее низка и рациональная область использования ограничена. Такая схема применяется на шахтах с небольшими размерами поля, разрабатывающих один горизонт на сравнительно небольшой глубине.

123

и поддержание камер для расположения оборудования (по дан­ ным Днепрогипрошахта, рассматриваемая схема в условиях Центрального района Донбасса требует сооружения специаль­ ных камер общим объемом до 1500 м3). Кроме того, значитель­ но усложняется отвод тепла конденсации, условия эксплуатации мощных холодильных машин под землей (особенно на больших глубинах) значительно хуже, чем на поверхности.

Схема с централизованным охлаждением воздуха и распо­ ложением холодильной установки под землей применена на ряде зарубежных шахт («Магма» в США, «Синдерелла» в ЮАР и др.).

забоями очистных и подготовительных выработок с повышенной температурой воздуха и околоствольным двором. Если это рас­ стояние достаточно велико, охлажденный в околоствольном дво­ ре воздух по мере движения к забоям успевает вновь нагреться и эффект централизованного охлаждения сводится практически на нет.

Более эффективна схема кондиционирования воздуха при расположении воздухоохладителей в групповых штреках или в промежуточных квершлагах (полуцентрализованное охлажде­ ние), однако в этом случае значительно возрастает длина тру­ бопроводов для транспортирования холодоносителя к воздухо­ охладителям н усложняется размещение этих трубопроводов в горных выработках. Такая схема рациональна в случае, когда длина пластовых штреков, по которым охлажденный воздух по­ дается от воздухоохладителей к забоям, незначительна, так что, несмотря на подогрев воздуха в этих выработках, температура его в забоях не превышает допустимой.

Четвертая схема может быть осуществлена при установке у рабочих мест воздухоохладителей, по которым циркулирует холодоноситель, или установке передвижных кондиционеров.

В первом случае появляется необходимость в прокладке по выработкам шахты сети изолированных трубопроводов для подачи к воздухоохладителям и отвода холодоносителя. Нали­ чие такой сети значительно увеличивает стоимость сооружения и эксплуатации установки для кондиционирования воздуха.

Как и в предыдущем случае, холодильные машины при та­ кой схеме кондиционирования могут быть расположены под землей или на поверхности. На шахтах, разрабатывающих пла­ сты крутого падения, обычно применяется поверхностное рас­ положение холодильных машин, на шахтах с пластами пологого падения часто используется подземное расположение станции холодильных установок.

125

На рис. 56 показана схема установки для кондиционирова­ ния воздуха, принятая Доигипрошахтом для ряда шахт («Иг­ натьевская» и «Петровская-Глубокая» комбината Донецкуголь). Отвод тепла конденсации производится исходящей вентиля­ ционной струен в специальном подземном воздухоохладителе.

При использовании передвижных кондиционеров отпадает необходимость в системе транспорта холодоносителя, однако пе-

Рис. 56. Схема установки холодильных машин в выработке

редвижные кондиционеры, работающие в тяжелых условиях на участках, неэкономичны и ненадежны. При такой схеме сложен отвод тепла конденсации.

Комбинированная схема кондиционирования воздуха, преду­ сматривающая централизованное охлаждение воздуха для уча­ стков, расположенных вблизи околоствольного двора, и уста­ новку участковых воздухоохладителей, а иногда и передвижных кондиционеров для остальных пунктов, применяется в случае или большой разницы в длинах выработок, соединяющих забои

ннкидзеуголь [4]. Согласно этой схеме, на некоторых участках имеются передвижные воздухоохладители 6. Вторичный холодо­

126

носитель (вода) подается к этим воздухоохладителям от стацио­ нарного теплообменника высокого давления, расположенного в околоствольном дворе 4. На участках с наиболее тяжелыми атмосферными условиями охлаждение воздуха осуществляется двумя ступенями: сначала в стационарных воздухоохладите­ лях 3, расположенных недалеко от околоствольного двора, за­ тем передвижными кондиционерами 5.

Рис. 57. Комбинированная схема кондиционирования воздуха:

В некоторых случаях комбинированная схема кондициониро­ вания предусматривает централизованное охлаждение воздуха на поверхности и доохлаждение его перед участками с наибо­ лее тяжелыми тепловыми условиями с помощью передвижных или полустационарных холодильных установок.

Все применяемые в настоящее время схемы кондициониро­ вания воздуха обладают существенными недостатками, причем ни одна из возможных схем обычно не имеет явного экономи­ ческого или технического преимущества перед остальными схе­ мами. Поэтому при проектировании шахт окончательный выбор схемы для кондиционирования воздуха производится на осно­ вании технико-эономического сравнения двух или трех вариан-

127

тов, приемлемых в рассматриваемых конкретных условиях. В существующих проектах установок для кондиционирования воздуха на шахтах Донбасса наиболее широко применяется схе­ ма с местным охлаждением воздуха у рабочих мест с помощью воздухоохладителей н расположением холодильных машин на

поверхности.

2. Конструкции и тепловой расчет шахтных воздухоохладителей

Для охлаждения воздуха в шахтах могут быть использова­ ны «мокрые» и «сухие» воздухоохладители. В аппаратах первого типа охлаждение воздуха осуществляется за счет непосредствен­ ного контакта его с рассолом или водой; в аппаратах второго типа охлаждаемый воздух обтекает снаружи пучок труб пли змеевик, внутри которых циркулирует холодоноситель.

Хотя в горной практике известны случаи «мокрого» охлажде­ ния кондиционируемого воздуха [2, 5], широкого применения такие воздухоохладители не получили. Это объясняется необхо­ димостью устройства специальной выработки для установки форсунок, разбрызгивающих воду, тщательной очистки н охлаж­ дения воды перед возвратом ее к распылителям.

На рис. 58 показан шахтный воздухоохладитель «мокрого» типа, разработанный ИТЭ АН УССР [2]. На специальных вер­ тикальных коллекторах 2 монтируют центробежные распыли­ тели (форсунки) 1. Коллекторы 2 соединяются горизонтальными коллекторами 3, соединяющимися главным коллектором 4, к ко­ торому подводится по трубопроводу 6 вода. Не испарившаяся вода собирается в водосборнике, расположенном в нижней ча­ сти камеры 8, откуда она насосом по трубопроводу 5 подается в испаритель холодильной машины. Воздухоохладитель разме­ щается в откаточном штреке. В штреке устанавливается венти­ ляционная дверь 11, открывающаяся для пропуска транспорта. Для прохода людей имеется специальный шлюз 10 с двумя дверями 9. За форсуночной камерой установлен специальный

1 2 8

ные аппараты, компонуемые из отдельных стандартных секций конструкции МакНИИ. Всего разработано пять типов секций, ■состоящих из оребренных труб с наружным диаметром 20 мм

Рис. 58. Форсуночный воздухоохладитель ИТЭ АН УССР

и толщиной стенки 1,5 мм. Секция состоит из пяти рядов труб по высоте и четырех рядов по ходу воздуха, коэффициент оребрения труб 10,1. Основные данные секцийприведены в табл. 2.

129

\