ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПОЛУЧЕНИЯ И ПОДАЧИ ГОРЯЧЕГО ВОЗДУХА ДЛЯ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ВЕНТИЛЯЦИИ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК И ОБОГРЕВА ПОМЕЩЕНИЙ БОЛЬШОГО ОБЪЕМА (АНГАРОВ, СКЛАДОВ, БОКСОВ)

Полезная модель относится к системам теплоснабжения различных объектов как наземного, так и подземного назначения, и предназначено для получения тепловой энергии (горячего воздуха) и подачи ее на объект.
Известен способ для подогрева шахтного вентиляционного воздуха и устройство для его осуществления (Патент на изобретение №2386034, опубликовано 10.04.2010, Бюл. №10), содержащее камеру сгорания топлива, снабженную вентиляторами вторичного дутья, конвективной рубашкой и щелевыми форсунками, воздухоподогреватель, воздухораспределительное устройство горячего воздуха, вентилятор горячего воздуха, дымосос, газоходы, воздуховод.
Недостатком известного изобретения является то, что не указано за счет чего достигается дозированная подача горячего воздуха в шахтный вентиляционный поток, а также уменьшение металлоемкости воздуховода не может быть достигнуто за счет высокой температуры присадки горячего воздуха, т.к. по нормативам с увеличением температуры подаваемого воздуха или иного газа, толщина стенки воздуховода увеличивается и дополнительно устанавливаются ребра жесткости, что ведет к увеличению металлоемкости оборудования.
Известен энергокомплекс для теплоснабжения горнорудного предприятия (патент на полезную модель №91415, опубликована 10.02.10), включающий топочное отделение, оборудованное системой подачи топлива и камерами сгорания с топочными устройствами, вентиляторами дутья, системами золошлакоудаления, вентиляторами подачи присадочного воздуха и камерами регулирования температуры дымовых газов, теплообменники, дымососы, дымовую трубу.
К недостаткам известного энергокомплекса для теплоснабжения горнорудного предприятия следует отнести то, что отсутствует очистка дымовых газов от частиц шлака, которые выбрасываются с дымовыми газами из камеры сгорания в теплообменники, трубки которых могут быстро забиться и прогореть, а также отсутствие системы автоматизированного управления и контроля технологическим оборудованием.
Предложен теплоэнергетический комплекс получения и подачи горячего воздуха, включающий в себя здание, систему топливоподачи, систему шлакозолоудаления, воздухонагревательную установку с системой двухступенчатой очистки дымовых газов и систему автоматизированного управления и контроля.
Отличием является то, что воздухонагревательная установка комплекса снабжена двухступенчатой очисткой дымовых газов. В качестве первой ступени используют шнековый золоуловитель с углом раскрытия 30°, установленный в горизонтальной части газохода, а второй ступенью очистки служит переходной боров группового теплообменника, выполняющий роль инерционного уловителя.
Отличием также является то, что теплоэнергокомплекс содержит систему автоматизированного управления и контроля технологическим оборудованием.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен теплоэнергетический комплекс в плане, на фиг.2 - тоже разрез 1-1 фиг.1, на фиг.3 - тоже разрез 2-2 фиг.1, на фиг.4 - рекуперативный групповой теплообменник с переходным боровом.
Здание 1 предназначено для размещения теплогенераторного блока 2, галереи топливоподачи 3 и золошлакоудаления 4, шкафов системы контроля и управления технологическим оборудованием 5, операторной 6 и бытовых помещений 7.
Система топливоподачи состоит из угольного бункера 8, дробилки 9, железоотделителя 10, скребкового конвейера 11 со сбрасывателями топлива, топочных бункеров 12 и опорных металлоконструкций 13 и предназначена для обеспечения бесперебойной подачи топлива в камеры сгорания. Управление скребковым конвейером, дробилкой и сбрасывателями топлива осуществляется в автоматическом режиме - контроллером, в дистанционном режиме управления - оператором с сенсорной панели управления и в местном режиме кнопками, расположенными в местах установки электроприводов.
Система сухого шлакозолоудаления состоит из следующих элементов: транспортеры спиральные 14, скребковый конвейер 15, опорные металлоконструкции 16 и бункер 17 с секторным затвором. Система предназначена для удаления золы и шлака из-под теплообменников, шнековых золоуловителей, топок и сбора их в бункер. Управление оборудованием осуществляется так же, как и в системе топливоподачи.
Воздухонагревательная установка включает в себя теплогенераторный блок 2, рекуперативный групповой теплообменник 18, тракт холодного воздуха 19, тракт горячего воздуха 20, систему удаления дымовых газов 21, дымовую трубу 22.
Теплогенераторный блок, расположенный в здании, включает в себя несколько, в зависимости от мощности теплоэнергокомплекса, теплоисточников. Каждый теплоисточник представляет собой камеру сгорания с топкой обратного хода, работающей на твердом топливе. Камера сгорания имеет систему топочного дутья 23, систему вторичного дутья 24, систему аварийного снижения температуры газов 25, а также винтовые конвейера удаления просыпей 26 и зольный бункер 27. Корпус камеры сгорания выложен из шамотного кирпича так, что боковые и лобовая стенки опираются на топку, а у задней стенки выкладывается камера 28, в которой происходит аварийное снижение температуры дымовых газов за счет автоматического включения осевого вентилятора. Верх камеры сгорания выполнен арочным сводом. Со стороны фронтальной (лобовой) стенки расположены забрасыватели топлива 29. Под камерой сгорания расположен бункер 27 для сбора золы и шлака, течки для сбора просыпи угля и подачи их винтовыми конвейерами 26 на скребковый конвейер 15.
Рекуперативный групповой теплообменник 18 предназначен для нагрева холодного воздуха, поступающего из атмосферы, горячими дымовыми газами, исходящими из камеры сгорания.
Тракт холодного воздуха 19 предназначен для подачи холодного воздуха, забираемого из атмосферы вентилятором, в рекуперативный групповой теплообменник
Тракт горячего воздуха 20 предназначен для подачи горячего воздуха, выходящего из теплообменников, в присадку к основному потоку холодного воздуха, поступающего на вентиляцию шахты. Воздуховоды горячего воздуха имеют тепловую изоляцию и оборудованы шиберами (не показаны): растопочный шибер предназначен для сброса в атмосферу нагретого в рекуперативном групповом теплообменнике воздуха при розжиге топки или аварийной остановке и рабочий шибер предназначен для подачи горячего воздуха в теплотрассу. Управление положением шиберов в режиме местного управления возможно от кнопок, расположенных на площадке для обслуживания шиберов. В режиме дистанционного управления - от панели управления с применением блокировок:
- при закрытом растопочном шибере рабочий шибер не закрывается;
- при закрытом рабочем шибере растопочный шибер не закрывается.
Для компенсации температурных изменений длины воздуховоды горячего воздуха оборудованы компенсаторами 30 тепловых перемещений типа ПГВУ.
3
20
з.у.
Система удаления дымовых газов 21 предназначена для вывода продуктов сгорания топлива (дымовых газов), образованных в камере сгорания, в дымовую трубу. Дымовые газы, нагретые в камере сгорания до высоких (более 400°С) температур, подхватывая частицы золы, под действием разрежения, развиваемого дымососом, перемещаются через шнековый золоуловитель 31, предназначенный для улавливания крупных частиц уноса, в рекуперативный групповой теплообменник. Охлажденные в теплообменнике до температуры 100÷105°С дымовые газы направляются на всас дымососа и далее через дымовую трубу 22 выбрасываются в атмосферу. Для компенсации температурных изменений длины газоходов система удаления дымовых газов снабжена компенсаторами 32 тепловых перемещений типа ПГВУ. В системе удаления дымовых газов предусмотрена двухступенчатая очистка дымовых газов. Первой ступенью является шнековый золоуловитель 31, выполненный по типу «винт» с углом раскрытия 30°. Шнековый золоуловитель установлен в горизонтальной части газохода между выходной камерой 28 дымовых газов и групповым теплообменником 18. Удаление частиц уноса производится через вертикальный рукав 33, тангенциально подведенный к обечайке корпуса уловителя, и золоудалитель 34. Второй ступенью служит переходный боров 35 группового теплообменника 18, выполняющий роль инерционного уловителя. Газовый поток в борове меняет направление движения на 180° и скорость его уменьшается в 2,5 раза за счет увеличения проходного сечения. Частицы золы плотностью до 2,5 г/см и диаметром d более 20 мкм, сохраняя первоначальную скорость и направление движения, выпадают в нижней части борова и удаляются через течку 36. Ожидаемый К.П.Д. применяемой двухступенчатой системы очистки η=70-80%.
Труба дымовая 22 предназначена для отвода в атмосферу дымовых газов, выделяемых при сжигании угля в камере сгорания.
Принцип действия энергокомплекса заключается в получении в теплогенераторном блоке горячих дымовых газов, которые, поступая в трубчатый воздухонагреватель группового теплообменника, нагревают воздушный поток атмосферного воздуха, нагнетаемого вентилятором. Нагретый до 300°С горячий воздух по трубопроводу подается на распределительное устройство 37 в присадку к основному потоку шахтного вентиляционного воздуха.
Газовый поток внутри трубок трубчатого воздухоподогревателя находится под разрежением, создаваемым дымососом, а воздушный в межтрубном пространстве - под напором, создаваемым вентилятором, что исключает попадание продуктов сгорания в горячий воздух.
Температура дымовых газов на входе в воздухоподогреватель не должна превышать 530°С, что обеспечивается организованной подачей холодного атмосферного воздуха (вторичное дутье) в камеру сгорания или включением в работу (при достижении аварийного значения температуры газов) осевого вентилятора. Охлажденные в рекуперативном групповом теплообменнике до температуры 100-105°С дымовые газы поступают через дымосос в дымовую трубу.
Зона всаса шахтного вентилятора представляет собой контактный теплообменник (впрыск горячего присадочного воздуха в основной поток холодного вентиляционного воздуха). Здесь отсутствует обратная линия греющего теплоносителя и к.п.д. такого теплообменника, при отсутствии утечек, 100%.
Эффективная работа теплоэнергетического комплекса обеспечивается применением системы автоматизированного управления и контроля технологическими процессами, происходящими при эксплуатации комплекса. Система автоматизированного управления комплексом САУК предусматривает управление комплексом в автоматическом режиме, оператором с пульта управления и вручную. Система САУК обеспечивает управление вентиляторами, приводами топочных решеток, топочными питателями, дымососами, конвейерами углеподачи и шлакоудаления, транспортерами удаления уноса, винтовыми конвейерами, дробилкой и шиберами. Система САУК предусматривает наличие блокировок, запрещающих:
- работу вентилятора горячего дутья при температуре дымовых газов на выходе из воздухоподогревателя ниже 100°С;
- работу вентилятора топочного дутья при отключенном дымососе;
- работу вентилятора присадочного воздуха при отключенном вентиляторе топочного дутья.
Система САУК предусматривает аварийное отключение подачи горячего воздуха в случае содержания СО в горячем воздухе за воздухоподогревателем выше допустимого. Отсечка подачи воздуха производится в автоматическом режиме закрытием шибера на рабочем воздуховоде с одновременным открытием шибера на растопочном воздуховоде. Одновременное закрытие шиберов на рабочем и растопочном воздуховодах не допускается.
САУК производит контроль следующих параметров работы теплоэнергокомплекса:
- расход воздуха под решеткой топки во всех дутьевых зонах;
- разрежение в топке;
- температура и разрежение дымовых газов до и после воздухоподогревателя;
- температура воздуха на выходе из воздухоподогревателя;
- давление воздуха до и после воздухоподогревателя;
- температура наружного воздуха;
- расход воздуха и дымовых газов до и после воздухоподогревателя.
Для всех параметров предусмотрена индикация на щитах управления.
Система САУК предусматривает звуковую и световую сигнализацию о выходе контролируемых параметров за допустимые пределы.
Кроме того, система САУК предусматривает автоматический переход с растопочного на рабочий режим подачи горячего воздуха в теплотрассу. Автоматическое регулирование температуры дымовых газов на выходе из камеры сгорания, а также регулирование количества воздуха, подаваемого вентиляторами в теплообменники, предусмотренные системой САУК, обеспечивают дозированную подачу горячего воздуха в шахту (или в помещение) в зависимости от температуры окружающего атмосферного воздуха. Также система САУК дает возможность дистанционной передачи информации о состоянии агрегатов и о контролируемых параметрах в централизованную систему контроля и управления объектом.
Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности и безопасности работы теплоэнергетического комплекса за счет применения двухступенчатой очистки дымовых газов, направленной на уменьшение вредных выбросов в атмосферу, и дозированной, в зависимости от температуры окружающего атмосферного воздуха, подачи горячего воздуха на обогреваемый объект за счет применения системы автоматизированного управления и контроля.