ЭНЕРГОУСТАНОВКА ПОДОГРЕВА ШАХТНОГО ВОЗДУХА

Полезная модель относится к теплоэнергетике, в частности в горной промышленности к процессам подогрева воздуха, поступающего в шахту.
Известен газовый калорифер для подогрева воздуха, поступающего в шахту, за счет теплоты продуктов сгорания природного газа в газовой горелке, подаваемых нагнетательным вентилятором в газовоздушный теплообменник [1].
Известно устройство для подогрева воздуха, поступающего в шахту, включающее установку для получения газообразного теплоносителя на базе двигателя внутреннего сгорания и электрогенератора, связанную с газовоздушным теплообменником, который соединен с вентилятором горячего дутья и дымососом с дымовой трубой, с воздухозаборным устройством горячего воздуха для ствола шахты [2] - прототип.
Недостатком прототипа и аналога является значительный расход электроэнергии на привод тягодутьевых машин.
Задачей заявляемой полезной модели является повышение энергетической эффективности процесса подогрева воздуха поступающего в шахту.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в энергоустановке подогрева шахтного воздуха, включающей устройство для получения газообразного теплоносителя, газовоздушный теплообменник, газоход, дымовую трубу, воздуховод, воздухозаборное устройство горячего воздуха ствола устройство для получения газообразного теплоносителя выполнено в виде газовой турбины, которая связана напорным газоходом с газовоздушным теплообменником, подогревающим подаваемый в шахту воздух, при этом в качестве газообразного теплоносителя использованы горячие уходящие газы газовой турбины, сочлененной с устройством, преобразующим энергию вращения турбины в иные виды энергии.
В одном из вариантов полезной модели для преобразования энергии вращения турбины в электрическую энергию на одном валу с турбиной установлен электрогенератор для выработки электроэнергии на нужды рудника.
Таким образом, отпадает необходимость в использовании тягодутьевых механизмов для транспортировки газообразного теплоносителя и повышается энергетическая эффективность процесса подогрева воздуха, поступающего в шахту.
На фигуре изображена энергоустановка подогрева шахтного воздуха.
Энергоустановка подогрева шахтного воздуха включает газовую турбину 1, электрогенератор 2, напорный газоход 3, газовоздушный теплообменник 4, дымовую трубу 5, воздуховод 6, воздухозаборное устройство горячего воздуха ствола шахты 7.
Энергоустановка подогрева шахтного воздуха работает следующим образом.
Природный газ под давлением подается в газовую турбину 1, где происходит его сжигание и преобразование тепловой энергии продуктов сгорания в механическую и электрическую энергию вращения вала газовой турбины, сочлененной с устройством, преобразующим энергию вращения турбины в иные виды энергии, например с электрогенератором 2. После газовой турбины 1 раскаленные уходящие газы, за счет избыточного давления по напорному газоходу 3 направляются в газовоздушный теплообменник 4, в котором отдают свою теплоту атмосферному воздуху и удаляются через дымовую трубу 5. Атмосферный воздух, подогретый до требуемой температуры, подается по воздуховоду 6 в воздухозаборное устройство горячего воздуха ствола шахты 7. Электрическая энергия, вырабатываемая электрогенератором 2 используется на нужды рудника.
Пример
При эксплуатации шахт в горной промышленности в холодный период происходит обмерзание шахтных стволов, налипание льда на оборудовании ствола, что приводит к разрушению последнего, обрушению и созданию, тем самым, угрозы для людей и оборудования. Льдообразование происходит из-за наличия влаги в воздухе, подаваемом в ствол для вентиляции, и низкой температуры окружающего атмосферного воздуха. Для обеспечения стабильной и безаварийной работы шахт в холодный период, воздух для вентиляции шахт необходимо подогревать до температуры, исключающей образование льда в шахтном стволе - не ниже +2°C. Энергоустановка подогрева шахтного воздуха в составе газовой турбины 1 и электрогенератора 2 мощностью порядка 5 МВт обеспечивает подачу уходящих газов после газовой турбины с температурой около 500°C за счет избыточного давления около 3 кПа по напорному газоходу 3 в газовоздушный теплообменник 4, в котором воздух, поступающий в шахту из атмосферы, подогревается до температуры не менее чем +2°C. После теплообменника 4 уходящие газы после газовой турбины удаляются через дымовую трубу 5, а подогретый до требуемой температуры воздух по воздуховоду 6 поступает в воздухозаборное устройство горячего воздуха ствола шахты 7.
Таким образом, за счет отсутствия необходимости в тягодутьевых механизмах, производства электрической энергии на тепловом потреблении и уменьшения расходов электроэнергии на тягу и дутье решается задача повышения энергетической эффективности.
Источники информации:
1. А.В. Николаев, М.Ю. Постникова, Н.Н. Мохирев. Сравнительный анализ потребления тепло- и энергоресурсов шахтными калориферными установками. Вестник пермского национального исследовательского политехнического университета. 2010. №5.
2. Пат. RU 2236396, МПК7 C07C 41/06, C07C 1/20, C07C 2/04. Опубл. 20.09.2004