Способ подогрева шахтного вентиляционного воздуха

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для подогрева шахтного вентиляционного воздуха. Техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение безопасности процесса подогрева шахтного вентиляционного воздуха, предотвращение окисления металлических частей оборудования (трубопроводов, деталей теплообменника, вентиляторов, клапанов и пр.), их коррозии и износа за счет пониженного содержания кислорода, повышение экономичности процессов нагрева шахтного вентиляционного воздуха за счет использования отработанных дымовых газов. Предложен способ подогрева шахтного вентиляционного воздуха, включающий нагрев атмосферного воздуха в системе шахтной вентиляции дымовыми газами, поступающими из камеры сгорания топлива в теплообменник. При этом осуществляют регулирование температуры поступающих дымовых газов на входе в теплообменник. Причем регулирование температуры поступающих в теплообменник горячих дымовых газов производится за счет вторичного использования отработанных дымовых газов путем дозированной подачи их в поток горячих дымовых газов, поступающих из камеры сгорания топлива. 1 ил.

 

Предлагаемое техническое решение относится к области теплоэнергетики и наиболее эффективно может быть использовано в различных отраслях промышленности, где имеется потребность в подогреве воздуха, например в шахтах для подогрева шахтного вентиляционного воздуха.

Известен способ подогрева шахтного вентиляционного воздуха и устройство для его осуществления (Патент РФ №2386034, МКИ E21F 3/00, E21F 1/00, F24H 3/02, автор Кривошапко А.В.). Способ включает операцию поддува холодного воздуха в выходной газоход камеры сгорания топлива, который направляют вверх под углом не менее 45°. Для поддува холодного воздуха служит устройство, в корпус которого встроен осевой вентилятор для подачи атмосферного воздуха. Это позволяет снижать температуру горячих газов на выходе их из камеры сгорания топлива, регулировать ее и тем самым обеспечивать ее оптимальность, что существенно влияет на процесс теплообмена в теплообменнике и на КПД установки.

Данное изобретение является наиболее близким по технической сущности заявленному техническому решению, поэтому оно принято авторами за прототип.

Недостатки известного способа в том, что при обеспечении поддува холодного атмосферного воздуха в выходной газоход камеры сгорания топлива одновременно вносится в него кислород, что способствует возгоранию уносимых с горячими газами частиц топлива за счет их окисления. Присадка воздуха может привести к возгоранию компонентов дымовых газов в случае их неполного окисления в камере сгорания топлива. Наличие кислорода в транспортируемом газообразном агенте способствует окислению металлических частей оборудования и его износу, что приводит к уменьшению межремонтных сроков оборудования и в целом к увеличению эксплуатационных затрат. Кроме того, добавка атмосферного воздуха в дымовые газы снижает КПД установки в целом, так как происходит потеря тепловой энергии, уносимой в атмосферу нагретым дополнительным воздухом.

Предприятия горнодобывающей отрасли относятся к числу энергоемких. Значительная часть затрат энергии приходится на подогрев приточного воздуха в системе вентиляции. Максимально допустимая температура воздуха в шахтах 22-26°C, минимальная 6-12°C. Минимально допустимая температура воздуха в шахтах +2°C. Поддержание ее в заданных пределах осуществляется теплоизоляцией, подогревом воздуха при поступлении его в шахту в зимнее время, охлаждением в глубоких шахтах.

Техническим результатом предлагаемых технических решений является повышение безопасности процесса подогрева шахтного вентиляционного воздуха, предотвращение окисления металлических частей оборудования (трубопроводов, деталей теплообменника, вентиляторов, клапанов и пр.), повышение их срока службы за счет пониженного содержания кислорода, повышение экономичности и экологичности процессов нагрева шахтного вентиляционного воздуха за счет вторичного использования отработанных дымовых газов.

Предлагается способ подогрева шахтного вентиляционного воздуха, включающий нагрев атмосферного воздуха в системе шахтной вентиляции дымовыми газами, поступающими из камеры сгорания топлива в теплообменник, регулирование параметров, а именно температуры, объема дымовых газов на входе в теплообменник.

Отличием является то, что регулирование температуры поступающих в теплообменник горячих дымовых газов производится за счет вторичного использования отработанных дымовых газов путем дозированной подачи их в поток горячих дымовых газов, поступающих из камеры сгорания топлива.

Основными изменениями, предлагаемыми авторами, являются изменение принципа регулирования температурного режима в системе вентиляции и, как следствие, установление оптимальной температуры горячих дымовых газов на входе в теплообменник. Основным отличием является вторичное использование отработанных горячих дымовых газов путем дозированной подачи их в поток горячих дымовых газов, т.е. поддув охлажденных дымовых газов в струю горячих. Поступающие непосредственно из топки горячие дымовые газы имеют температуру на входе в теплообменник до 1000°C. Таким образом, подавая охлажденные дымовые газы (использованные), можно снижать их температуру. В более теплое время температуру подогрева можно снижать, а в холодное время температуру подогрева повышать. Кроме того, значительно снижается присутствие кислорода в системе, что, во-первых, повышает безопасность процесса вентиляции, т.к. исключается возгорание несгоревших частиц топлива, а, во-вторых, повышаются эксплуатационные характеристики оборудования и срок службы металлических частей, т.к. практически приостанавливается процесс окисления. При разбавлении дымовых газов, выходящих из топки охлажденными дымовыми газами, выходящими из теплообменника, не наблюдается увеличение концентрации кислорода в смеси. Следовательно, нет дополнительной химической коррозии. Заявляемый способ работы установки увеличит срок ее работы - увеличится межремонтный период оборудования. Незначительное содержание кислорода в газовой смеси, поступающей в теплообменник, не повлияет на увеличение химической коррозии. Кроме того, отказ от добавочного количества воздуха приводит к уменьшению массы газов, уходящих в дымовую трубу, следовательно, к уменьшению потерь тепловой энергии и экологичности предлагаемой установки. Признаки способа находятся в причинно-следственной связи с заявленным техническим результатом.

Осуществление предлагаемого способа показано на чертеже, где схематично показан принцип осуществления способа подогрева шахтного вентиляционного воздуха.

Способ осуществляется по принципу, где подогрев воздуха осуществляется за счет тепла выделяемого продуктами сгорания (например, природным газом, шахтным метаном и т.д.). При этом исключено смешивание продуктов от сгорания топлива с воздухом, поступающим в шахту. Тракт воздушный и газовый надежно изолированы друг от друга.

В камеру сгорания топлива 1 подается топливо и сжигается, за счет чего образуются горячие дымовые газы. Горячие дымовые газы из камеры сгорания топлива 1 и расположенным в ней газоходом 2 по газопроводу 5 подаются в каналы теплообменника (не показаны), где отдают свое тепло вентиляционному воздуху, нагревая его. Затем по газопроводу 6 дымовые газы поступают во всасывающий канал 7 вентилятора 8 и выводятся в дымовую трубу 4. В процессе использования дымовые газы охлаждаются.

При помощи нагнетающего вентилятора 9 закачивается холодный воздух из окружающей среды в систему каналов теплообменника 3, где происходит его подогрев, и затем по воздуховоду 10 для подачи вентиляционного воздуха в шахту нагретый воздух подается в основную струю вентиляционного воздуха и смешивается с ней любым известным способом. Воздуховод 10 снабжен регулятором подачи нагретого воздуха 11. Авторами предполагается, что регулятор подачи нагретого воздуха 11 может быть выполнен в виде вентиля или в виде задвижки (в виде шибера). Возможны и другие варианты исполнения регулятора подачи нагретого воздуха (например, автоматизированные), позволяющие открывать и закрывать поток нагретого воздуха. В теплое время года, когда отсутствует необходимость в подогреве воздуха, при помощи регулятора подачи нагретого воздуха 11 предполагается полное перекрытие подачи горячего воздуха.

Предлагаемое устройство позволяет использовать в системе отработанные дымовые газы для регулирования внутреннего температурного режима. Для этого предлагаемое устройство содержит элемент для забора использованных дымовых газов из дымовой трубы 12, врезанный в дымовую трубу под углом к потоку движения дымовых газов. Использованные дымовые газы при помощи вентилятора 13 всасываются и по газоходу 14 подаются в газопровод 5, где смешиваются с горячими дымовыми газами, поступающими из камеры сгорания топлива 1. Таким образом, осуществляется присадка отработанных дымовых газов, имеющих более низкую температуру к горячим дымовым газам, поступающим из камеры сгорания топлива 1. Таким образом, выравнивается и устанавливается оптимальная температура внутри подогревающих каналов теплообменника 3. Газоход 14 снабжен регулятором подачи объема дымовых газов 15. Регулятор подачи дымовых газов 15 выполнен механического действия. Для регулирования температуры газов, поступающих в теплообменник 3, в газоходе 5 установлен прибор для автоматического замера температуры 16.

Предлагаемый способ позволяет вторично использовать отработанные дымовые газы для присадки их к горячим дымовым газам, поступающим из камеры сгорания топлива в теплообменник, что позволяет регулировать температуру горячих дымовых газов без значительных потерь тепла. Таким образом, выравнивается и устанавливается оптимальная температура, необходимая для использования в теплообменнике. Отбор использованных дымовых газов производится из дымовой трубы, выше места их поступления из теплообменника. Исключается излишнее охлаждение газов, экономится теплоэнергия. При этом повышается экономичность процесса нагрева шахтного вентиляционного воздуха. Способ позволяет уменьшить массу газов, уходящих в дымовую трубу, следовательно, способ экологичен. Признак находится в причинно-следственной связи с заявленным техническим результатом.

Кроме того, используемые для присадки отработанные дымовые газы инертны и имеют такой же состав, что и дымовые газы, выходящие из камеры сгорания. Дымовые газы не участвуют в химических процессах окисления. Следовательно, значительно снижается вероятность возгорания и воспламенения подогретой газовой смеси, повышается безопасность процесса подогрева, чему способствует значительное снижение содержания кислорода, а возможно и полное его отсутствие. Низкое содержание кислорода также способствует замедлению реакций окисления и снижению химической коррозии отдельных частей устройства. Продлевается срок службы, снижаются эксплуатационные затраты, увеличивается межремонтный срок. Признаки находятся в причинно-следственной связи с заявленным техническим результатом.

Способ подогрева шахтного вентиляционного воздуха, включающий нагрев атмосферного воздуха в системе шахтной вентиляции дымовыми газами, поступающими из камеры сгорания топлива в теплообменник, регулирование температуры поступающих дымовых газов на входе в теплообменник, отличающийся тем, что регулирование температуры поступающих в теплообменник горячих дымовых газов производится за счет вторичного использования отработанных дымовых газов путем дозированной подачи их в поток горячих дымовых газов, поступающих из камеры сгорания топлива.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к системе регулирования воздухоподготовки на поземном горном предприятии. Технический результат заключается в создании высокоэффективной автоматизированной системы регулирования воздухоподготовки на подземном горнодобывающем предприятии, работающей в холодное и теплое время года за счет обеспечения надежной работы системы воздухоподготовки с использованием резервной шахтной калориферной установки.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к шахтной вентиляции транспортных тоннелей. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей установки, повышение ее надежности и возможности быстрого монтажа и перестановки на новое место эксплуатации.

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.

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.

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 горной промышленности и может быть использовано при проветривании подземных горнодобывающих предприятий. Согласно способу подают наружный воздух по воздухоподающему стволу за счет работы главной вентиляторной установки (ГВУ), нагревают его в шахтной калориферной установке. Нагретый воздух подают в воздухоподающий ствол, при этом в воздухоподающий ствол подсасывается и наружный воздух через надшахтное здание ствола. При нагреве определяют величину общерудничной естественной тяги в микроконтроллерном блоке с помощью данных, полученных с датчиков температуры, давления, либо плотномеров и датчиков расхода воздуха, установленных в калориферном канале. В околоствольном дворе воздухоподающего ствола, в главных вентиляционных выработках, подходящих к вентиляционному стволу, и в поверхностном комплексе главной вентиляторной установки. Теплопроизводительность шахтной калориферной установки и режим работы главной вентиляторной установки регулируются устройствами управления, на которые поступает информация с микроконтроллерного блока в зависимости от величины общерудничной естественной тяги. Отводят воздух по вентиляционному стволу на поверхность, при этом подсасывается наружный воздух через надшахтное здание вентиляционного ствола. В воздухоподающем стволе выше уровня пересечения с ним калориферного канала и в вентиляционном стволе выше уровня канала главной вентиляторной установки устанавливают воздушные завесы, которые подают воздух навстречу подсасываемым потокам воздуха. При этом режим работы воздушных завес регулируется устройствами управления, на которые поступает информация с микроконтроллерного блока в зависимости от объема подсасываемого воздуха, определяемого датчиками расхода воздуха. Технический результат заключается в снижении энергетических затрат на нагрев воздуха в шахтных калориферных установках и на работу ГВУ и обеспечении безопасности воздухоподготовки в холодное время года подземного горнодобывающего предприятия. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Группа изобретений относится к системам обогрева, а именно к способу подогрева шахтного вентиляционного воздуха и устройству для его осуществления. Способ включает нагрев атмосферного воздуха дымовыми газами, поступающими из камеры сгорания топлива, подачу его в шахту через вентиляционную систему. В поток вентиляционного воздуха, непосредственно во всасывающий канал шахтного вентилятора главного проветривания, дозированно подают присадку горячего воздуха. В камере сгорания используют вторичное дутье. Вторичный воздух подогревают в конвективной рубашке боковых стенок камеры сгорания. В выходном газоходе используют поддув холодного воздуха, который направляют вверх под углом не менее 45°.Камера сгорания топлива снабжена расположенными снаружи вентиляторами вторичного дутья и выполненными в боковых стенках наклонными щелевыми форсунками. Наружная поверхность боковых стенок камеры сгорания топлива снабжена конвективной рубашкой. В потолочной части камеры сгорания топлива расположены газовые горелки. Улучшает подогрев шахтного воздуха, при исключении попадания дымовых газов в вентиляционный поток, подаваемый в шахту. Обеспечивает увеличение кпд воздухонагревательной установки за счет полного сгорания топлива, уменьшение металлоемкости воздуховода. 2 н.з. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к средствам кондиционирования воздуха. Техническим результатом является повышение эффективности кондиционирования воздуха и охлаждения технологических сред оборудования. Предложен способ кондиционирования воздуха в лавах путем непосредственного охлаждения воздуха в воздухоподающей выработке с помощью теплообменных аппаратов. При этом охлаждение оборудования ведут за счет параллельной подачи теплоносителя от холодильной машины для охлаждения технологической среды, а отвод тепловыделений осуществляют с помощью холодильной машины и теплообменника для сброса тепла, который содержит два или более теплообменников для параллельного охлаждения воздуха и технологической среды, один из которых предназначен для охлаждения воздуха, а другой для охлаждения технологической среды, путем параллельной подачи теплоносителя в указанные теплообменники. 3 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для нормализации температуры воздуха в горных выработках. Технический результат - повышение эффективности и надежности охлаждения воздуха при подземном кондиционировании воздуха. Предложен способ кондиционирования воздуха при разработке месторождений полезных ископаемых подземным способом, характеризующийся тем, что в выработке последовательно устанавливают на тележках и соединяют между собой холодильную машину, агрегат подачи нагретого воздуха и воздухоохладитель. При этом агрегат подачи нагретого воздуха соединяют с воздухоохладителем, а холодильную машину подключают посредством трубопроводов к теплообменным аппаратам воздухоохладителя и посредством трубопровода к подземному техническому трубопроводу подачи хладоносителя - пожарному трубопроводу. Причем в воздухоохладителе осуществляют теплообмен рудничного воздуха с охлажденным хладоносителем, который нагретым затем подают в холодильную машину, которая передает избыточные тепловыделения хладоносителю из технического трубопровода. 2 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано в системе вентиляции подземных горнодобывающих предприятий. Шахтная калориферная установка включает нагнетательные вентиляторы, ряд пластинчатых элементов, установленных в нижней части калориферного канала, прилегающего к стволу шахты, и ориентированных по потоку воздуха. При использовании в качестве теплоносителя воды или химического вещества на пластинчатых элементах закреплена система теплообменных трубок, образующая замкнутый контур циркуляции жидкого теплоносителя, включающая управляющие задвижки и регулирующие устройства для подачи теплоносителя. Пластинчатые элементы расположены в калориферном канале параллельно стенкам нижней части калориферного канала с возможностью регулирования угла их наклона относительно друг друга и нижней части калориферного канала. При этом вентиляторы расположены в поверхностном здании и/или в калориферном канале до пластинчатых элементов и/или после пластинчатых элементов. Технический результат заключается в снижении энергетических затрат на работу установки при использовании различных видов тепловой энергии и обеспечении равномерного прогрева воздуха. 4 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для экономичного проветривания уклонных блоков на месторождениях высоковязкой нефти и природного битума, разрабатываемых термошахтным способом. Технический результат заключается в снижении энергозатрат на проветривание уклонного блока нефтешахты за счет снижения энергопотерь на разогрев продуктивного нефтяного пласта. Система проветривания уклонного блока нефтешахты, включающая датчики расхода воздуха и температуры, связанные с микропроцессорным блоком, воздухоподающую и воздуховыдающую выработки с воздушными тамбурами, а также источник перегретого пара, снабжена тепловым насосом, включающим змеевик-конденсатор, расположенный в канале конденсатора воздухоподающей выработки, также змеевик-испаритель, размещенный в канале испарителя воздуховыдающей выработки. Указанные змеевики соединены с компрессором, перекачивающим теплоноситель, и с управляемым дросселем, а вентиляционные окна обоих каналов снабжены управляемыми жалюзи. Микропроцессорный блок выполнен с возможностью управления расходом перегретого пара, поступающего в продуктивный нефтяной пласт, режимом работы теплового насоса и объемным расходом воздуха, поступающим в уклонный блок в зависимости от показаний датчика расхода воздуха, размещенного в воздухоподающей выработке по ходу потока воздуха, а также датчиков температуры воздуха, расположенных в воздуховыдающей выработке и буровой галерее. 4 ил.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для подогрева шахтного вентиляционного воздуха. Техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение безопасности процесса подогрева шахтного вентиляционного воздуха, предотвращение окисления металлических частей оборудования, их коррозии и износа за счет пониженного содержания кислорода, повышение экономичности процессов нагрева шахтного вентиляционного воздуха за счет использования отработанных дымовых газов. Предложен способ подогрева шахтного вентиляционного воздуха, включающий нагрев атмосферного воздуха в системе шахтной вентиляции дымовыми газами, поступающими из камеры сгорания топлива в теплообменник. При этом осуществляют регулирование температуры поступающих дымовых газов на входе в теплообменник. Причем регулирование температуры поступающих в теплообменник горячих дымовых газов производится за счет вторичного использования отработанных дымовых газов путем дозированной подачи их в поток горячих дымовых газов, поступающих из камеры сгорания топлива. 1 ил.

Наверх