Способ кондиционирования воздуха и охлаждения технологических сред оборудования при добыче полезных ископаемых подземным способом



Способ кондиционирования воздуха и охлаждения технологических сред оборудования при добыче полезных ископаемых подземным способом
Способ кондиционирования воздуха и охлаждения технологических сред оборудования при добыче полезных ископаемых подземным способом
Способ кондиционирования воздуха и охлаждения технологических сред оборудования при добыче полезных ископаемых подземным способом

 


Владельцы патента RU 2605240:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Горный институт Уральского отделения Российской академии наук" (RU)

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 длинных очистных забоях.

При ведении горных работ длинными очистными забоями на большой глубине в условиях нагретого массива горных пород возникает сложность обеспечения требуемых микроклиматических параметров воздуха и температурного режима транспортного и добычного оборудования. Основными факторами, определяющими микроклиматические условия в лавах, являются [1] (по степени увеличения влияния на микроклимат в лаве): температура воздуха, поступающего на проветривание панели; температура горных пород; тепломассообменные процессы между рудничным воздухом и породным массивом в выработках панелей и лавах; тепловыделения от конвейерных линий; тепловыделения от энергопоезда лавы. Наиболее неблагоприятные микроклиматические условия формируются на начальном участке лавы из-за тепловыделений энергопоезда, при дальнейшем движении воздуха интенсивный теплообмен с горными породами приводит к охлаждению и нормализации температуры воздушного потока.

Существующие способы нормализации микроклиматических параметров воздуха в лавах заключаются в применении подземных воздухоохладителей на воздухоподающих выработках [2, 3], организации локальной рециркуляции воздуха [4], либо использовании теплоизоляции воздуха от нагретых горных пород [5]. Недостатками перечисленных способов являются низкая эффективность охлаждения воздуха и невозможность непосредственного охлаждения технологических охлаждающих средств забойного оборудования.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ кондиционирования воздуха в выработках выемочного участка глубокой шахты (см. АС СССР №1469177, МПК E21F 3/00, опубл. 30.03.1989 г., бюл. №12). Способ-прототип включает охлаждение воздуха в воздухоподающей выработке и в лаве, отсасывание утечек воздуха из выработанного пространства, их охлаждение и отвод по трубопроводу за пределы выемочного участка. Охлаждение утечек производят за пределами выемочного участка до предельно допустимой для выработок с исходящей вентиляционной струей температуры, причем трубопровод для отвода утечек выполняют теплоизолированным.

Недостатками способа прототипа являются низкая эффективность охлаждения воздуха и невозможность непосредственного охлаждения технологических сред забойного оборудования.

Задачей создания изобретения является повышение эффективности кондиционирования воздуха и охлаждения технологических сред оборудования при добыче полезных ископаемых длинными очистными забоями за счет их раздельного охлаждения с помощью системы кондиционирования.

Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в формуле изобретения, общих с прототипом, таких как способ кондиционирования воздуха в лавах, включающий охлаждение воздуха в воздухоподающей выработке, и отличительных существенных признаков: используют комбинированный теплообменный аппарат, который устанавливают в воздухоподающей выработке, с помощью которого в отдельном теплообменном элементе осуществляют теплообмен между хладоносителем и нагретой воздушной струей, поступающей в забой, и параллельно в другом теплообменном элементе осуществляют теплообмен между хладоносителем и средой, охлаждающей комбайновый комплекс.

Вышеперечисленная совокупность существенных признаков позволяет получить следующий технический результат - повышение эффективности кондиционирования воздуха и охлаждения технологических сред оборудования при добыче полезных ископаемых длинными очистными забоями за счет раздельного использования хладоносителя для охлаждения воздуха и технологической среды.

Для реализации выше указанного способа предлагается система кондиционирования воздуха и охлаждающих сред, представленная на Фиг. 1, где:

1. Свежая струя воздуха в воздухоподающей выработке

2. Исходящая струя воздуха в вентиляционной выработке

3. Холодильная машина системы кондиционирования

4. Воздушный охладитель хладоносителя для сброса теплоты

5. Комбинированный теплообменный аппарат

6. Комбайновый комплекс

7. Контур с теплоносителем

8. Контур с хладоносителем

9. Охлажденный воздух, поступающий на проветривание лавы

10. Контур с технологической средой, охлаждающей комбайн.

Система включает:

- комбинированный теплообменный аппарат 5, который представляет собой два (11, 12 Фиг. 3) или более теплообменников, каждый из которых предназначен для раздельного охлаждения воздуха и технологических сред;

- циркуляционный контур «комбинированный теплообменный аппарат - холодильная машина» с хладоносителем;

- холодильную машину;

- циркуляционный контур «холодильная машина - воздушный охладитель хладоносителя» с теплоносителем;

- воздушный охладитель хладоносителя для сброса теплоты.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. В процессе используют комбинированный теплообменный аппарат 5, который устанавливают в воздухоподающей выработке 1, с помощью которого производят раздельное охлаждение воздушной струи, поступающей на проветривание лавы 9, и параллельно технологической среды, охлаждающей комбайновый комплекс 6.

В сдвоенный теплообменный аппарат раздельного охлаждения подают охлажденный в холодильной машине хладоноситель, который параллельно подают для охлаждения воздушной среды и охлаждающей среды оборудования. За счет тепломассообменных процессов осуществляется теплосъем и хладоноситель нагревается. Затем по циркуляционному контуру нагретый хладоноситель подают в холодильную машину. В ходе работы холодильной машины происходит теплопередача от нагретого хладоносителя к охлажденному в следующем циркуляционном контуре. По этому контуру нагретый теплоноситель подают в теплообменный аппарат для сброса тепла в исходящую из длинного очистного забоя воздуха. В результате хладоноситель охлаждается и повторно подается к холодильной машине для снятия избыточных тепловыделений. Эпюры температуры воздуха, технологической среды и хладоносителя приведены на Фиг. 2.

Эффективность работы предлагаемой системы кондиционирования воздуха обеспечивается независимым использованием хладоносителя для кондиционирования воздуха и охлаждения рабочей среды оборудования за счет применения комбинированного теплообменного аппарата раздельного охлаждения, представленного на Фиг. 3, где поз. 11 - теплообменный элемент для теплообмена между хладоносителем и нагретой воздушной струей; поз. 12 - теплообменный элемент для теплообмена между хладоносителем и средой, охлаждающей комбайновый комплекс.

При движении фронта очистных работ разработанная система предусматривает возможность уменьшения длины циркуляционного контура в системе «холодильная машина - сдвоенный теплообменный аппарат раздельного охлаждения».

Преимуществами предлагаемой системы кондиционирования являются:

- независимое кондиционирование воздуха обеспечивает исключение переохлаждения воздушной среды, снижения эффективности кондиционирования из-за конденсации влаги;

- независимое охлаждение технологической среды оборудования снижает вероятность нарушения температурного режима работы двигателей;

- замкнутость технологического процесса охлаждения и отсутствие необходимости во внешних хладоносителях.

Из описания и практического применения настоящего изобретения специалистам будут очевидны и другие частные формы его выполнения. Данное описание и примеры рассматриваются как материал, иллюстрирующий изобретение, сущность которого и объем патентных притязаний определены в нижеследующей формуле изобретения, совокупностью существенных признаков и их эквивалентами.

Список литературы

1. Щербань А.Н., Кремнев О.А., Журавленко В.Я. Руководство по регулированию теплового режима шахт: Изд-во 3-е, перераб. и доп. - М.: Недра, 1977. - 359 с.

2. АС СССР №1469177 от 30.03.1989 г. «Способ кондиционирования воздуха в выработках выемочного участка глубокой шахты» - прототип, авторы В.А. Кузин, А.А. Мартынов, Г.М. Цурпал, А.С. Розенберг.

3. Яковенко А.К. Охлаждение воздуха в лавах при сложных горногеологических условиях отработки пластов / Яковенко А.К., Климов А.А., Плаксиенко О.В., Васильева Н.А., Маслова М.Ю. // Способы и средства создания безопасных и здоровых условий труда в угольных шахтах. - 1 (25). - 2010. - с. 105-111.

4. Lawton B.R. Local cooling underground by recirculation // Transaction of the Institute of Mining Engineers. - 1993. - Vol. 90, May. - p. 63-68.

5. Андрющенко B.H., Захаров Е.П. Улучшение климатических условий труда в глубоких шахтах теплоизоляцией горных пород. - Известия ВУЗов. Горный журнал, 1974, №6, с. 72-76.

Способ кондиционирования воздуха в лавах путем непосредственного охлаждения воздуха в воздухоподающей выработке с помощью теплообменных аппаратов, отличающийся тем, что 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.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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.

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. .
Наверх