Теплоэнергетический комплекс для теплоснабжения горных выработок и помещений большого объема

Изобретение 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. Техническим результатом является повышение эффективности и безопасности работы комплекса. Комплекс включает воздухонагревательную установку, системы топливоподачи, золошлакоудаления и управления и контроля технологическим оборудованием. Комплекс содержит систему двухступенчатой очистки дымовых газов, первой ступенью которой является шнековый золоуловитель, установленный в горизонтальной части газохода между выходным патрубком камеры сгорания и групповым теплообменником. Причем удаление частиц производят через вертикальный рукав, тангенциально подведенный к корпусу уловителя, и золоудалитель, а второй ступенью очистки служит переходный боров группового теплообменника, выполняющий роль инерционного уловителя. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к системам теплоснабжения различных объектов как наземного, так и подземного назначения, и предназначено для получения тепловой энергии (горячего воздуха) и подачи, например, в присадку к шахтному вентиляционному воздуху.

Известно устройство для подогрева воздуха, подаваемого в шахту, предусматривающее нагрев, транспортирование и подачу горячего воздуха в присадку к основному потоку шахтного вентиляционного воздуха (патент на изобретение РФ №2189533, кл. F24D 15/00, заявлено 14.09.2000, опубликовано 20.09.2002, бюл. №26), содержащее камеру сгорания топлива с боковыми, фронтальной и отбойной стенками и потолочной частью, воздухоподогреватель, воздухораспределительное устройство горячего воздуха, дымосос и трубопроводы. Недостатками известного устройства являются невысокая экономичность, недостаточно интенсивный процесс горения топлива и низкий к.п.д нагревательной установки.

Известно устройство для подогрева шахтного вентиляционного воздуха, содержащее камеру сгорания топлива, вентиляторы вторичного дутья, конвективную рубашку, щелевые форсунки, воздухоподогреватель, воздухораспределительное устройство горячего воздуха, вентилятор горячего воздуха, дымосос, газоходы, воздуховод и КИП (патент на изобретение №2386034, кл. E21F 3/00, заявлено 08.07.2008, опубликовано 10.04.2010, бюл. №10).

Недостатками известного технического решения являются:

- низкий к.п.д применяемой схемы очистки дымовых газов, не превышающий 50%;

- конвективная рубашка, выполненная в виде щита, установленного возле боковых стенок камеры сгорания на расстоянии 50-70 мм, не обеспечивает достаточный нагрев холодного воздуха, забираемого из атмосферы, что отрицательно влияет на интенсивность процесса горения.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение эффективности и безопасности работы комплекса за счет новой схемы подачи топочного и вторичного дутья и применения модифицированной системы двухступенчатой очистки дымовых газов.

Предложен теплоэнергетический комплекс для теплоснабжения горных выработок шахт и других помещений, включающий воздухонагревательную установку с системой двухступенчатой очистки дымовых газов, системы топливоподачи и шлакозолоудаления и автоматизированную систему управления и контроля технологическим оборудованием.

Отличием является то, что воздух для топочного дутья подают в подогретом за счет аспирации виде, при этом частичный забор воздуха производят с помощью трубы, проходящей внутри шнекового золоуловителя, служащего для очистки проходящих по нему горячих дымовых газов.

Другим отличием является то, что подача вторичного дутья в топочный объем производится через конвективную рубашку, выполненную в виде закрытого герметичного короба и расположенную в кирпичной кладке камеры сгорания вплотную к стене, без зазора.

Отличием также является то, что воздухонагревательная установка комплекса содержит систему двухступенчатой очистки дымовых газов и в качестве первой ступени используют шнековый золоуловитель, установленный в горизонтальной части газохода между выходным патрубком камеры сгорания и групповым теплообменником, а второй ступенью очистки служит переходный боров группового теплообменника, выполняющий роль инерционного уловителя.

Эффективное решение технической задачи по применению технологии получения и подачи горячего воздуха в присадку к основному вентиляционному воздуху, подаваемого в шахту, возможно только при современных системах дозированной подачи подогретого воздуха топочного и вторичного дутья в камеру сгорания, очистки дымовых газов. За счет применения изобретения к.п.д системы очистки дымовых газов возрастает до 70-80%.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид теплоэнергетического комплекса в плане, на фиг.2 - то же, вид сбоку (сечение А-А фиг. 1), на фиг. 3 - то же (сечение Б-Б фиг. 1), на фиг. 4 - групповой теплообменник с переходным боровом, на фиг. 5 - камера сгорания с конвективной рубашкой.

В здании 1 теплоэнергетического комплекса расположены теплогенераторный блок 2, оборудование топливоподачи, золошлакоудаления и автоматизированной системы управления и контроля технологическим оборудованием. В здании размещают также операторскую 3 и бытовые помещения 4.

Система топливоподачи содержит угольный бункер 5, дробилку 6, железоотделитель 7, скребковый конвейер 8 со сбрасывателями топлива, топочные бункера 9 и опорные металлоконструкции 10. Данная система предназначена для обеспечения бесперебойной подачи топлива в камеры сгорания. Управление скребковым конвейером 8 со сбрасывателями топлива и дробилкой 6 осуществляют в автоматическом режиме - оператором с сенсорной панели управления, а в местном режиме - кнопками, расположенными в местах установки электроприводов (не показаны).

Система сухого шлакозолоудаления содержит следующие элементы:

транспортеры спиральные 11, скребковый конвейер шлакозолоудаления 12, опорные металлоконструкции 13 и бункер 14 с секторным затвором. Система предназначена для удаления золы и шлака из-под теплообменников, шнековых золоуловителей, топок и сбора их в бункер 14. Управление данным оборудованием осуществляют так же, как и системы топливоподачи.

Воздухонагревательная установка включает теплогенераторный блок 2, рекуперативный групповой теплообменник 15, тракт холодного воздуха с вентилятором 16, тракт горячего воздуха (трубопровод) 17, систему удаления дымовых газов 18, дымовую трубу 19.

Теплогенераторный блок 2 содержит несколько, в зависимости от мощности теплоэнергокомплекса, теплоисточников. Каждый теплоисточник представляет собой камеру сгорания 20 с топкой обратного хода, работающей на твердом топливе. Каждая камера сгорания имеет систему топочного дутья 21, систему вторичного дутья 22, систему аварийного автоматического снижения температуры газов с осевым вентилятором 23, а также винтовые конвейеры 24 удаления просыпей и золы и зольный бункер 25. Корпус камеры сгорания 20 выложен из шамотного кирпича и ее боковые и лобовая стенки опираются на топку, а у задней стенки выкладывают камеру 26, в которой происходит аварийное снижение температуры дымовых газов. Верх камеры сгорания выполнен арочным сводом, а со стороны лобовой (фронтальной) стенки расположены забрасыватели топлива 27. Под камерой сгорания расположен бункер 25 для сбора золы и шлака, течки для сбора просыпи угля и подачи их винтовыми конвейерами 24 на скребковый конвейер 12. Частичный забор воздуха для топочного дутья 21 производят трубой 28, находящейся внутри шнекового золоуловителя 29, служащего для очистки проходящих по нему горячих дымовых газов. Проходя по горячей трубе 28, подогретый воздух поступает в карман воздухозабора 30 топочного вентилятора. Подачу вторичного дутья 22 в топочный объем камеры сгорания производят через конвективные рубашки 31, выполненные в виде плоских герметично закрытых коробов, расположенных в кирпичной кладке камеры сгорания вплотную к стене, без зазора.

Рекуперативный групповой теплообменник 15 осуществляет нагрев холодного воздуха, поступающего из атмосферы, горячими дымовыми газами, исходящими из камеры сгорания.

Тракт холодного воздуха предназначен для подачи холодного воздуха, забираемого из атмосферы вентилятором 16, в рекуперативный групповой теплообменник 15.

Тракт горячего воздуха 17 предназначен для подачи горячего воздуха, выходящего из теплообменников 15, в присадку к основному потоку холодного воздуха, поступающего, например, на вентиляцию шахты. Воздуховоды горячего воздуха оборудованы шиберами (не показаны) и их управление возможно от кнопок (местное управление) или дистанционно. Для компенсации температурных изменений длины воздуховоды горячего воздуха оборудованы компенсаторами 32 тепловых перемещений типа ПГВУ.

Система удаления дымовых газов 18 предназначена для вывода продуктов сгорания топлива (дымовых газов), образовавшихся в камере сгорания, в дымовую трубу 19. Дымовые газы, нагретые в камере сгорания до высоких (более 400°С) температур, подхватывая частицы золы, под действием разрежения, развиваемого дымососом 33, перемещаются через шнековый золоуловитель 29 в рекуперативный групповой теплообменник 15. Охлажденные в теплообменнике до температуры 100÷105°С дымовые газы направляются на всас дымососа 33 и далее через дымовую трубу 19 выбрасываются в атмосферу. Для компенсации изменений длины газоходов система удаления дымовых газов также снабжена компенсаторами 34 тепловых перемещений типа ПГВУ. Воздухонагревательная установка снабжена системой двухступенчатой очистки дымовых газов. Первой ступенью является шнековый золоуловитель 29, выполненный по аналогии с прямоточным циклонным элементом типа «винт» с углом раскрытия 30°. Шнековый золоуловитель 29 установлен в горизонтальной части газохода между выходным патрубком камеры сгорания и групповым теплообменником 15. Удаление частиц уноса производится через вертикальный рукав 35, тангенциально подведенный к обечайке корпуса уловителя, и золоудалитель 36. Второй ступенью очистки служит переходный боров 37 группового теплообменника 15, 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/см3 и диаметром более 20 мкм, сохраняя первоначальную скорость и направление движения, выпадают в нижней части борова и их удаляют в спиральные транспортеры 11.

Принцип действия энергокомплекса заключается в получении в теплогенераторном блоке 2 горячих дымовых газов, которые, поступая в групповой теплообменник 15, нагревают воздушный поток атмосферного воздуха, нагнетаемого вентилятором 16.

Температура дымовых газов на входе в воздухоподогреватель группового теплообменника не должна превышать 530°С, что обеспечивается организованной подачей атмосферного воздуха (топочное и вторичное дутье) в камеру сгорания или включением в работу (при достижении аварийного значения температуры газов) осевого вентилятора 23. В то же время, подача холодного атмосферного воздуха может резко снизить температуру в топочном объеме камеры сгорания и отрицательно повлиять на интенсивность процесса горения топлива. Чтобы этого не допустить, атмосферный воздух для вторичного дутья подогревается в конвективной рубашке 31, расположенной с минимальным зазором в кладке боковых стенок камеры сгорания, а воздух топочного дутья подогревается за счет аспирации, при этом частичный забор его производят через трубу 28, находящуюся внутри шнекового золоуловителя 29, по которому проходят горячие дымовые газы. Охлажденные в рекуперативном групповом теплообменнике 15 до температуры 100-105°С дымовые газы поступают через дымосос 33 в дымовую трубу 19. Для уменьшения выброса вредных веществ в атмосферу технологией предусмотрена двухступенчатая очистка дымовых газов. Первой ступенью служит шнековый золоуловитель, в котором происходит улавливание крупных частиц, а второй ступенью очистки является переходный боров 37 группового теплообменника 15, в котором оседают более мелкие частицы, находящиеся в дымовых газах. При такой технологии степень очистки дымовых газов составляет 70-80%.

Нагретый до 300°С горячий воздух по трубопроводу 17 подают на распределительное устройство 38 в присадку к основному потоку шахтного вентиляционного воздуха. Газовый поток внутри трубок воздухоподогревателя группового теплообменника 15 находится под разрежением, создаваемым дымососом 33, а воздушный в межтрубном пространстве - под напором, создаваемым вентилятором 16, что исключает попадание продуктов сгорания в горячий воздух, идущий на вентиляцию шахты.

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%.

Система автоматизированного управления и контроля (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 аварийное отключение подачи горячего воздуха в случае содержания СО в горячем воздухе за воздухоподогревателем выше допустимого.

Теплоэнергетический комплекс обеспечивает получение и дозированную подачу горячего воздуха для теплоснабжения вентиляции горных выработок, использование подогретого воздуха топочного и вторичного дутья и применение двухступенчатой очистки дымовых газов, направленной на уменьшение вредных выбросов в атмосферу, повышает эффективность работы и к.п.д воздухонагревательной установки.

1. Теплоэнергетический комплекс для теплоснабжения горных выработок шахт и других помещений, включающий воздухонагревательную установку, системы топливоподачи, золошлакоудаления и управления и контроля технологическим оборудованием, отличающийся тем, что содержит систему двухступенчатой очистки дымовых газов, первой ступенью которой является шнековый золоуловитель, установленный в горизонтальной части газохода между выходным патрубком камеры сгорания и групповым теплообменником, причем удаление частиц производят через вертикальный рукав, тангенциально подведенный к корпусу уловителя, и золоудалитель, а второй ступенью очистки служит переходный боров группового теплообменника, выполняющий роль инерционного уловителя.

2. Теплоэнергетический комплекс по п.1, отличающийся тем, что воздух для топочного дутья подают в нагретом за счет аспирации виде, при этом частичный забор его производят с помощью трубы, проходящей внутри шнекового золоуловителя, служащего для очистки проходящих по нему горячих дымовых газов.

3. Теплоэнергетический комплекс по п.1, отличающийся тем, что подача вторичного дутья в топочный объем производится через конвективную рубашку, расположенную в кирпичной кладке камеры сгорания вплотную к стене, без зазора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в индивидуальных и централизованных системах отопления жилых и служебных помещений. .

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к обогревателям помещений и в частности к конвекторам со средствами регулировки подачи теплоносителя в теплообменник.

Изобретение относится к области теплотехники, а именно к отопительным радиаторам-конвекторам, а именно к биметаллическим отопительным секционным радиаторам. .

Изобретение относится к средствам обогрева помещений, используемым преимущественно в строительстве. .

Изобретение относится к области отопления, а именно к секционным радиаторам, применяемым в системах центрального и индивидуального водяного отопления жилых, общественных и производственных зданий.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для безопасности ведения горных работ. .
Изобретение относится к горному делу и может быть применено для управления вентиляцией и охлаждением подземных месторождений при их разработке. .

Изобретение относится к горному делу, а именно к устройству для борьбы с туманом на рудниках. .

Изобретение относится к системам обогрева различных объектов и предназначено преимущественно для использования при подогреве воздуха, подаваемого в шахту. .

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано в проветриваемых объектах для обеспечения комфортных, безопасных условий труда, предотвращения профессиональных заболеваний, эндогенных пожаров и связанных с ними последствий.

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

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для обогрева воздухоподающих стволов шахт. .

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для безопасности ведения горных работ. .

Изобретение относится к вентиляции горных выработок при выделении в них вредных веществ и может быть использовано для управления тепловым режимом железнодорожных тоннелей, расположенных в районах с суровыми климатическими условиями.

Изобретение относится к области вентиляции горных выработок и может быть использовано для управления тепловым режимом железнодорожных тоннелей, расположенных в районах с суровыми климатическими условиями.

Изобретение относится к горному делу, в частности к стационарным установкам и теплообменной технике, и может быть использовано для нагрева воздуха, поступающего в шахту горнодобывающего предприятия. Техническим результатом является повышение эффективности работы калориферной установки. Установка включает калориферное помещение, выполненное в виде ограждения цилиндрической формы, с калориферами, размещенными в один ряд в два и более ярусов в помещении по периметру ограждения, боковые прямоугольные проемы в ограждении, равномерно распределенные по его периметру, входной в перекрытии и выходной в донной части проемы прямоугольного сечения, радиальные перегородки, образующие в калориферном помещении камеры, прямой и обратный трубопроводы греющего теплоносителя. Каждая камера снабжена диагональной непроницаемой шторкой, установленной поперек продольной оси камеры от перекрытия до уровня верхнего края нижнего яруса калориферов. Вокруг ограждения на вертикальных опорах установлены две кольцевые направляющие, одна выше верхнего уровня бокового прямоугольного проема, другая - ниже нижнего, в пространстве между верхней и нижней кольцевыми направляющими установлен кинематически связанный с ними гаситель скорости ветра, включающий полупроницаемый щит, плотный щит, кольцевой каркас и привод его поворота, причем полупроницаемый щит выполнен в виде сегмента и установлен на каркасе вертикально, концентрично ограждению и с зазором, плотный щит выполнен в виде сегмента и установлен на каркасе вертикально, концентрично ограждению и с зазором с диаметрально противоположной стороны, а привод поворота каркаса вокруг вертикальной оси выполнен в виде лопасти из плотного материала, установленной вертикально на каркасе и ориентированной радиально. 3 ил.

Изобретение относится к системам теплоснабжения различных объектов как наземного, так и подземного назначения и предназначено для получения тепловой энергии и подачи ее на объект

Наверх