СПОСОБ ВОЗДУШНОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ВЕНТИЛЯЦИИ ПОДЗЕМНЫХ ВЫРАБОТОК ГОРНОРУДНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
METHOD OF AIR HEAT SUPPLY OF VENTILATION IN UNDERGROUND MINES OF MINING ENTERPRISES

Изобретение относится к вентиляции горнорудных предприятий в горном деле, а именно к способам подогрева воздуха, подаваемого в подземные горные выработки, и может быть использовано как при нагнетательной, так и всасывающей схемах проветривания.
Известен способ воздушного теплоснабжения горнорудных предприятий с нагревом вентиляционного воздуха, подаваемого в подземные горные выработки, с помощью калориферных установок, использующих водовоздушную или паровоздушную среду. Воздухонагревательные установки могут быть безвентиляторные или в комплексе с вентиляторами. Известные аналоги описаны в Руководстве по проектированию вентиляции угольных шахт (Макеевка-Донбасс, 1989. - с.199-223). Недостатком известных способов воздушного теплоснабжения горнорудных предприятий является значительное снижение эффективности по мере увеличения срока эксплуатации и возможность замерзания воды в трубках калориферов при понижении температуры атмосферного воздуха, т.к. в качестве теплоносителя используют воду или пар.
В качестве прототипа принят способ воздушного теплоснабжения горнорудных предприятий, заключающийся в дозированной подаче горячего воздуха (присадки) в вентиляцию шахты - в водозаборный канал вентилятора главного проветривания (изобретение РФ №2386034, кл. E21F 3/00, E21F 1/00, Е24Н 3/02, дата подачи заявки 08.07.2008, опубликовано в 2010 г., БИ №10). Недостатком известного способа является регулирование температуры вентиляционного воздуха изменением объема подаваемого горячего воздуха, которое осуществляется изменением подачи холодного воздуха вентилятором на теплообменник. При температуре атмосферного воздуха в пределах t=+5…+10°С с уменьшением подачи горячего воздуха напор, развиваемый вентилятором, с учетом потерь на сопротивление в воздуховодах, становится меньше разрежения, создаваемого вентилятором главного проветривания, и в результате при потере герметичности газового тракта в пределах теплообменника возможно попадание продуктов горения в вентиляционный воздух шахты. Это приводит к тому, что данный способ становится небезопасным при работе, особенно при малых нагрузках.
Техническим результатом предложенного способа воздушного теплоснабжения подземных выработок горнорудных предприятий является обеспечение надежной и безопасной эксплуатации систем теплоснабжения вентиляции при существующих схемах проветривания в любых климатических условиях и при различных нагрузках.
Способ позволяет повысить надежность работы вентиляционного комплекса шахты за счет изменения принципа регулирования подачи тепла в систему вентиляции.
Предложен способ воздушного теплоснабжения вентиляции подземных выработок горнорудных предприятий, включающий удаление продуктов горения через теплообменник в атмосферу, подачу подогретого воздуха от теплообменника в воздухозабор шахты и смешение его с воздухом, поступающим в воздухозабор шахты под воздействием разрежения, создаваемого вентиляторной установкой, с контролем их содержания.
Отличием предложенного способа является то, что на входе в теплообменник устанавливают вентилятор поддува, обеспечивающий на выходе из теплообменника постоянное давление, а перед смешением подогретого в теплообменнике воздуха с воздухом, поступающим в воздухозабор шахты, в камере предварительного смешения снижают давление подогретого воздуха.
Отличием является также то, что перед смешением потоков воздуха осуществляют регулирование температуры подогретого воздуха в зависимости от климатических условий.
Следующим отличием является то, что при смешении подогретого и атмосферного воздуха изменяют их соотношение в зависимости от нагрузки.
Основными отличиями предложенного способа являются: установка на входе в теплообменник вентилятора поддува, обеспечивающего постоянное повышенное давление на выходе из теплообменника; использование многоуровневой комплексной системы безопасности, обеспечивающей перекрытие подачи нагретого воздуха в случае аварийной ситуации, необходимое разрежение на выходе из теплообменника, контроль давления в воздухозаборе шахты, при смешении, в теплообменнике и газовом входе и выходе; контроль температуры подогретого воздуха на всем протяжении магистралей и входе в дымовую трубу.
Сущность изобретения поясняется фиг.1, где приведена принципиальная схема воздушного теплоснабжения вентиляции шахты.
Сгорание топлива происходит в теплогенераторной установке 1, и продукты горения по газовой магистрали 2 под воздействием разрежения в магистрали, создаваемого дымососом 3, проходят через теплообменник 4, попадают в дымовую трубу 5 и удаляются в атмосферу. Воздух в теплообменник на наружные поверхности магистрали 2 подают вентилятором поддува 6, где происходит его подогрев до необходимой температуры, и подогретый воздух под постоянным давлением, создаваемым вентилятором поддува, поступает на выход из теплообменника 4 в магистраль 7. Под воздействием разрежения в магистрали 7, создаваемого в воздухозаборном устройстве 8 системы вентиляции шахты, подогретый воздух поступает в камеру предварительного смешения 9, где с помощью регулируемых клапанов 10, 11 и 12 поддерживают заданное разрежение. В камеру предварительного смешения поступает по магистрали 7 подогретый воздух и через регулируемый клапан 13 - атмосферный воздух, где происходит их предварительное смешивание, и воздух направляют в воздухозаборное устройство 8.
Таким образом, в воздухозаборное устройство 8 под воздействием разрежения, создаваемого вентиляторной установкой шахты, подогретый воздух поступает из камеры предварительного смешения 9, а основной холодный воздух из атмосферы через воздухозаборные окна воздухозаборного устройства 8 поступает в ствол.
После смешивания с ним вентиляционный воздух поступает либо в вентиляционный ствол 14, либо на всасывающий воздуховод вентилятора шахты, в зависимости от схемы проветривания.
Регулирование температуры вентиляционного воздуха осуществляют изменением температуры нагрева воздуха путем изменения количества сгораемого топлива и дополнительно изменением соотношения подогретого воздуха и атмосферного при помощи регулируемых клапанов 13 и 12. Поддержание постоянного давления в теплообменнике 4 осуществляют вентилятором поддува 6 и регулировочным клапаном 11. В случае возникновения аварийной ситуации в автоматическом режиме открываются в атмосферу клапаны 13 и 15 и закрываются клапаны 12 и 10, что обеспечивает безопасную и надежную эксплуатацию комплекса вентиляции шахты.