Устройство для подогрева воздуха, подаваемого в шахту

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано в системах вентиляции шахт. Техническим результатом изобретения является обеспечение более эффективного использования оборудования за счет его круглогодичной эксплуатации и производства электроэнергии, снижение количество вредных выбросов в атмосферу и устранение необходимости строительства и содержания зданий для размещения оборудования. Устройство состоит из установки для получения теплоносителя, включающей газогенератор, связанный через фильтр очистки генераторного газа с двигателем внутреннего сгорания, который соединен своими выхлопным трубопроводом и контуром охлаждения с теплообменником. Теплообменник связан посредством воздуховодов с вентилятором горячего дутья, дымососом с дымовой выводной трубой и распределительным устройством горячего воздуха, установленным в воздухозаборном устройстве воздухоподающего ствола. При этом двигатель внутреннего сгорания соединен с электрогенератором. 1 ил.

Устройство относится к горной промышленности и может быть использовано в системах вентиляции шахт.

Воздух для вентиляции шахт при температуре окружающей среды ниже нуля необходимо подогревать до температуры, исключающей образование льда в воздухоподающем стволе.

В настоящее время подогрев воздуха, подаваемого в шахту, основан на использовании в качестве теплоносителя воды или пара. В следствие того, что для вентиляции шахты требуется значительное количество воздуха, применяются котлы большой мощности, при этом устройство, состоящее из котельной и калориферной установок требует немалых затрат на приобретение и монтаж оборудования, которое используется только на протяжении нескольких зимних месяцев.

Зимой в условиях низких температур окружающей среды даже кратковременное нарушение режима подачи и параметров теплоносителя вызывает замораживание секций калорифера, что приводит к обмерзанию воздухоподающего ствола и созданию аварийных ситуаций.

Известно устройство для подогрева воздуха, подаваемого в шахту, включающее в себя калориферы с водяным или паровым теплоносителем, калориферный канал и датчик температуры воздуха в шахтном стволе, а также оно дополнительно снабжено теплообменными регистрами, установленными перед калориферами по ходу воздуха и сообщенными с компрессорной станцией (см. а.с. СССР №883502, кл. Е 21 F 3/00, публ. 27.11.81, бюл. №43 “Устройство для подогрева воздуха, подаваемого в шахту”).

В известном устройстве теплоносителем является вода или пар. которые в некоторой степени защищены в калориферах от холодного воздуха осенне-весеннего периода теплом от компрессоров, но в большой мороз, даже при незначительной поломке системы, эта защита не гарантирует нормальную работу по подогреву воздуха. А главное для нормальной работы в известном устройстве требуется специальное сооружение для размещения дополнительных теплообменников, защищенное, в свою очередь также, от воздействия отрицательных температур.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению, принятым за прототип, является устройство для подогрева воздуха, подаваемого в шахту, описанное в технологии теплоснабжения вентиляции шахт с теплоносителем “горячий воздух”, состоящее из камеры сгорания топлива, связанной с теплообменником, вентилятора горячего дутья, дымососа с дымовой выводной трубой, воздуховодов, конечный из которых соединен с распределительным устройством горячего воздуха, размещенном в вентиляционном канале с вентилятором (см. журнал “Уголь”, ЗАО “Росинформуголь”, Москва, октябрь 2001, с.19, раздел энергетика, “Технология теплоснабжения вентиляции шахт с теплоносителем “горячий воздух”).

В известном устройстве, предназначенном для подогрева воздуха, подаваемого в шахту, теплоносителем являются дымовые газы, получаемые в процессе сжигания угля в топке. Но для нормальной работы устройства требуются сортовой уголь, специальное здание для размещения оборудования, при этом последнее используется только в холодный период года, что не экономично при эксплуатации дорогостоящего отопительного оборудования.

В известном устройстве топочная камера должна быть выполнена с “тяжелой” обмуровкой с толщиной стенки 540 мм и с возможностью регулирования ее температурного расширения. Это сложное и дорогое в эксплуатации сооружение.

В основу изобретения поставлена задача создания эффективного устройства для подогрева воздуха, подаваемого в шахту, путем выполнения установки для получения газообразного теплоносителя, состоящей из газогенератора, связанного через фильтр очистки генераторного газа, с двигателем внутреннего сгорания, соединенного с теплообменником и электрогенератором, что обеспечивает подогрев воздуха, подаваемого в шахту в холодное время года и, кроме того, максимально используя энергетический потенциал топлива, позволяет вырабатывать электроэнергию на хозяйственно-бытовые нужды и для продажи сторонним потребителям в течение всего года.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройстве для подогрева воздуха, подаваемого в шахту, включающем установку для получения газообразного теплоносителя, связанную с теплообменником, который соединен с вентилятором горячего дутья, дымососом с дымовой выводной трубой, трубопроводами, конечный из которых соединен с распределительным устройством горячего воздуха, размещенном в воздухозаборном устройстве воздухоподающего ствола, согласно изобретению, установка для получения газообразного теплоносителя состоит из газогенератора, связанного через фильтр очистки генераторного газа с двигателем внутреннего сгорания, который связан с теплообменником, при этом двигатель внутреннего сгорания соединен с электрогенератором.

Предлагаемое устройство для подогрева воздуха, подаваемого в шахту, по сравнению с прототипом, обеспечивает эффективную работу установки круглый год: в холодное время года подогревает воздух, подаваемый в шахту, и, кроме того, обеспечивает получение электроэнергии для хозяйственно-бытовых нужд и сторонним потребителям в течение всего года. Благодаря этому дорогостоящее оборудование используется круглогодично.

В предлагаемом техническом решении отличительные признаки не являются характеристикой целых частей целого объекта, которые сами могут быть целыми и самостоятельными объектами со своими функциями. При этом в отрыве от других частей (признаков) они не классифицируются, а совокупность признаков, изложенных в отличительной части формулы, не была обнаружена в известных технических решениях, поэтому предлагаемое решение соответствует требованию “изобретательского уровня”.

Техническим результатом изобретения является обеспечение использования оборудования круглый год для производства электроэнергии, исключается опасность обмерзания воздухоподающего ствола, отпадает необходимость в возведении зданий, применение газогенератора с двигателем внутреннего сгорания сокращает вредные выбросы в атмосферу, при этом в качестве топлива могут быть использованы низкосортные угли, в том числе, отходы углеобогащения и деревообработки.

Выполнение установки для получения газообразного теплоносителя из газогенератора, связанного через фильтр очистки генераторного газа с двигателем внутреннего сгорания, соединенным с теплообменником, обеспечивает эффективную работу устройства, использует для газификации в газогенераторе различные, в том числе, и низкосортные угли, отходы углеобогащения и деревопереработки, а также сокращает выбросы вредных веществ в атмосферу по сравнению с прототипом.

Соединение двигателя внутреннего сгорания с электрогенератором обеспечивает работу устройства для производства электроэнергии на хозяйственно-бытовые нужды и сторонним потребителям.

Вся совокупность существенных признаков предложенного решения обеспечивает эффективный подогрев воздуха, подаваемого в шахту, исключает опасность образования льда в воздухоподающем стволе, позволяет использовать различные виды твердого топлива, не требует строительства здания для монтажа устройства, снижает количество вредных выбросов в атмосферу, дает возможность использовать получаемую энергию круглый год.

Устройство, представленное на чертеже, состоит из газогенератора - 1 с бункером, в который подают топливо конвейером - 2. Твердое топливо в газогенераторе - 1 превращают в генераторный газ, его очищают фильтром очистки генераторного газа - 3. Фильтр очистки генераторного газа - 3 соединен топливным трубопроводом - 4 с двигателем внутреннего сгорания - 5 к выхлопному трубопроводу - 6, которому подключен теплообменник - 7, который, в свою очередь, соединен с фильтром очистки выхлопных газов - 8, дымососом - 9 и выводной дымовой трубой - 10. Двигатель внутреннего сгорания - 5 соединен с электрогенератором - 11, к которому подключены потребители - 12. Радиатор охлаждения - 13 двигателя внутреннего сгорания - 5 соединен со всасывающим дифузором - 14 вентилятора горячего дутья - 15, который, в свою очередь, соединен с теплообменником - 7 и, затем трубопроводом - 16, с распределительным устройством горячего воздуха - 17, которое размещено в воздухозаборном устройстве - 18 воздухоподающего ствола - 19.

Устройство работает следующим образом.

Топливо подают конвейером - 2 в газогенератор - 1, где его превращают в горючий генераторный газ, который очищают от взвешенных частиц и смол в фильтре очистки генераторного газа - 3 и подают его по топливному трубопроводу - 4 в двигатель внутреннего сгорания - 5, из которого генераторный газ после камеры сгорания последнего выходит в виде выхлопных газов с температурой около 500°С. Выхлопные газы поступают по выхлопному трубопроводу - 6 в теплообменник - 7, и при этом отдают тепло его секциям, а затем через фильтр очистки выхлопных газов - 8, дымососом - 9 их удаляют в атмосферу через выводную дымовую трубу - 10.

Холодный воздух нагревают от радиатора - 13 двигателя внутреннего сгорания - 5 и через всасывающий диффузор - 14 вентилятором - 15 подают в теплообменник - 7, в секциях которого происходит его окончательный нагрев за счет тепла выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания - 5. После этого горячий воздух по трубопроводу горячего воздуха - 16 направляют в распределительное устройство - 17, где происходит его смешивание с холодным атмосферным воздухом, поступающим из воздухозаборного устройства - 18. Затем воздух, подогретый до температуры, исключающей образование льда, подают в воздухоподающий ствол - 19.

Этот процесс осуществляют при отрицательной температуре атмосферного воздуха. Кроме того, электроэнергия, вырабатываемая электрогенератором - 11, круглый год поставляется потребителям - 12 для хозяйственно-бытовых нужд.

Формула изобретения

Устройство для подогрева воздуха, подаваемого в шахту, включающее установку для получения газообразного теплоносителя, связанную с теплообменником, который соединен с вентилятором горячего дутья, дымососом с дымовой выводной трубой, трубопроводами, конечный из которых соединен с распределительным устройством горячего воздуха, размещенном в воздухозаборном устройстве воздухоподающего ствола, отличающееся тем, что установка для получения газообразного теплоносителя состоит из газогенератора, связанного через фильтр очистки генераторного газа с двигателем внутреннего сгорания, который связан с теплообменником, при этом двигатель внутреннего сгорания соединен с электрогенератором.

РИСУНКИРисунок 1