Подогрев атмосферного воздуха для проветривания рудников и шахт — довольно энергоемкая статья расходов горнодобывающих компаний. А если учесть, что большинство таких российских предприятий расположено в суровых климатических зонах Крайнего Севера и Сибири, вопрос экономии приобретает особую актуальность.
Простая статистика: затраты на вентиляцию, которые несут компании, добывающие золотую руду шахтным методом с глубины в 700-1100 метров, составляют более половины от себестоимости продукции.
Автор: Саркис Папазян Долгое время для подогрева воздуха в подземных выработках использовались водяные, редко — паровые, калориферы моделей КСК/ КВС/КВБ или ВНВ (арктический вариант КСК). Но эта техника, в большинстве своем, обладает очень низким КПД. По той простой причине, что производится на оборудовании, давно устаревшем в техническом и моральном плане. Другими словами, «дедовским» способом. В некоторых случаях едва сошедшие с заводского конвейера калориферы типа КСК давали фактическую выработку тепла всего в 40% от расчетной.
Кроме того, эксплуатация водяных калориферов создает ряд серьезных технических проблем. Это и непростой монтаж, и серьезная водоподготовка, и непрерывное сервисное сопровождение. Вдобавок, установки могут разморозиться даже при небольших авариях и поломках.
Технические сложности автоматически ведут к экономическим. В том числе, немалым финансовым расходам на ремонт или полную замену нагревательного оборудования и даже теплотрасс. К тратам на содержание штата специалистов, которые обслуживают эту технику. К необходимости поддерживать особый запас калориферов и запчастей (аварийный) на случай размораживания оборудования.
А также дополнительные расходы на восполнение теплоэнергии, «выброшенной» на ветер из-за низкого КПД теплообменников и потерь в теплотрассах. Теплый газ
Сегодня предприятия отрасли стали активно интересоваться новыми технологическими схемами подогрева подаваемого из атмосферы в рудники и шахты воздуха с помощью газовых нагревателей. Промышленностью выпускаются два типа таких установок.
Конструкция нагревателей первого типа включает воздушный и дымовой канал, особую топку, где сжигается газ и термосифоны.
Последние — тепловые трубки, в которые закачан теплоноситель. По ним энергия передается воздушному потоку. Второй вид установок — теплогенераторы. Непосредственного контакта между дымовыми газами и воздухом, который поступает в шахту или рудник, в них не происходит. Теплообмен между атмосферным воздухом и продуктами сгорания идет через стальную перегородку. Топливо горит в топке. А воздух, подогреваясь, обтекает ее. Очевидная выгода
Второй тип нагревателей в отечественных шахтах и горных выработках встречается чаще. Объяснение более высокой популярности — некоторые преимущества технологии. В том числе, точное регулирование температуры воздуха. А также быстрый выход на требуемый тепловой режим, достаточно высокий КПД вследствие получения тепловой энергии в местах непосредственного ее потребления и использования конденсационного режима функционирования воздухонагревателей. Система исключает размораживание, потери тепла в ней крайне низки, а монтировать оборудование — легко и просто.
С точки зрения экономики, применение газовых систем для подогрева воздуха помогает снизить капвложения примерно на 30-40%. Эксплуатационные расходы уменьшаются на 50% по сравнению с традиционными схемами обогрева. P align=justify>Автор: Саркис Папазян Долгое время для подогрева воздуха в подземных выработках использовались водяные, редко — паровые, калориферы моделей КСК/ КВС/КВБ или ВНВ (арктический вариант КСК). Но эта техника, в большинстве своем, обладает очень низким КПД. По той простой причине, что производится на оборудовании, давно устаревшем в техническом и моральном плане. Другими словами, «дедовским» способом. В некоторых случаях едва сошедшие с заводского конвейера калориферы типа КСК давали фактическую выработку тепла всего в 40% от расчетной.
Кроме того, эксплуатация водяных калориферов создает ряд серьезных технических проблем. Это и непростой монтаж, и серьезная водоподготовка, и непрерывное сервисное сопровождение. Вдобавок, установки могут разморозиться даже при небольших авариях и поломках.
Технические сложности автоматически ведут к экономическим. В том числе, немалым финансовым расходам на ремонт или полную замену нагревательного оборудования и даже теплотрасс. К тратам на содержание штата специалистов, которые обслуживают эту технику. К необходимости поддерживать особый запас калориферов и запчастей (аварийный) на случай размораживания оборудования.
А также дополнительные расходы на восполнение теплоэнергии, «выброшенной» на ветер из-за низкого КПД теплообменников и потерь в теплотрассах. Теплый газ
Сегодня предприятия отрасли стали активно интересоваться новыми технологическими схемами подогрева подаваемого из атмосферы в рудники и шахты воздуха с помощью газовых нагревателей. Промышленностью выпускаются два типа таких установок.
Конструкция нагревателей первого типа включает воздушный и дымовой канал, особую топку, где сжигается газ и термосифоны.
Последние — тепловые трубки, в которые закачан теплоноситель. По ним энергия передается воздушному потоку. Второй вид установок — теплогенераторы. Непосредственного контакта между дымовыми газами и воздухом, который поступает в шахту или рудник, в них не происходит. Теплообмен между атмосферным воздухом и продуктами сгорания идет через стальную перегородку. Топливо горит в топке. А воздух, подогреваясь, обтекает ее. Очевидная выгода
Второй тип нагревателей в отечественных шахтах и горных выработках встречается чаще. Объяснение более высокой популярности — некоторые преимущества технологии. В том числе, точное регулирование температуры воздуха. А также быстрый выход на требуемый тепловой режим, достаточно высокий КПД вследствие получения тепловой энергии в местах непосредственного ее потребления и использования конденсационного режима функционирования воздухонагревателей. Система исключает размораживание, потери тепла в ней крайне низки, а монтировать оборудование — легко и просто.
С точки зрения экономики, применение газовых систем для подогрева воздуха помогает снизить капвложения примерно на 30-40%. Эксплуатационные расходы уменьшаются на 50% по сравнению с традиционными схемами обогрева.
В режиме онлайн
Ряд горнодобывающих предприятий России, чьи руководители всегда особую чуткость проявляют ко всякого рода инновациям, имеют, так сказать, «нюх» к новшествам, уже воспользовались преимуществами новой системы подогрева воздуха.
Недавно «Уралкалий» выполнил реконструкцию отопительного комплекса рудника «Березники-4».
По словам Бориса Серебренникова, директора по производству «Уралкалия», взамен энергозатратных и менее продуктивных в технологическом плане водяных калориферных агрегатов установлены новые устройства, которые работают на природном газе: «Благодаря современному оборудованию теперь температуру атмосферного воздуха в стволе можно без труда регулировать. Это решает такие проблемы, как обледенение стенок стволов шахты и порча бетонной крепи. Всю работу газовой установки круглосуточно контролируют и проверяют специалисты в режиме онлайн, а параметры процесса подготовки и подачи атмосферного воздуха поступают на компьютер к диспетчеру рудника и инженерам АСУ «Березники-4». Предлагает рынок
Другой пример. Одной из самых энергоемких конструкций на шахте «Северная» компании ОАО «Воркутауголь» была калориферная установка. Вопрос применения метана для обогрева атмосферного воздуха, направляемого в шахту, имел для предприятия немаловажное значение.
Для решения данной задачи на шахте «Северная» был построен газовый автономный воздухонагреватель мощностью около 18 Гкал/ч с объемом подаваемого в ствол атмосферного воздуха 15000 м3/мин.
Такой воздухонагреватель обеспечивал подогрев требуемого количества атмосферного воздуха при температуре примерно от -55 до +2 °С.
Сегодня немало зарубежных и отечественных предприятий выпускают газовые воздухонагреватели. На рынке подобную продукцию предлагают российские компании ООО НПО «Тепловей», ООО «ПМФ «Промаш», немецкая фирма GoGaS. Последняя уже длительное время присутствует на нашем рынке, ее продукция пользуется хорошим спросом. Качество немецкие промышленники, и это готовы подтвердить многие наши предприниматели, почти всегда ставят во главу угла. КПД выше
На предприятии «ГипсКнауф» в Новомосковске относительно недавно приняли решение построить на гипсовом руднике новую систему по обогреву воздухоподающего ствола. Побудительный мотив? Ясное дело: низкий КПД водяных калориферов, частое возникновение неполадок и поломок при эксплуатации установки, которые нередко сопровождались выходом из строя не только различных устройств системы, но и обмерзанием стволов рудника.
По результатам обследования пришли к решению использовать установку с применением в качестве нагревателей воздуха газовых генераторов марки «ТС-800» производства известной фирмы GoGaS из Дортмунда (Германия). Для обеспечения температуры атмосферного воздуха в стволе на уровне +5 оС на отметке в пять метров ниже места сопряжения ствола со специальным вентиляционным каналом понадобилось установить параллельно шесть теплогенераторов с общей обозначенной тепловой производительностью в 6 МВт. В ходе реконструкции здания калориферной все агрегаты системы разместили в два яруса.
Подача атмосферного воздуха на горение стала осуществляться в автономном режиме вентиляторами горелок. Все продукты сгорания отводились специальным каналом за пределы строения и потом выбрасывались в атмосферу в соответствии с экологическим требованием проекта — на высоте более 25 метров от поверхности земли.
Основные конструкции и узлы системы выполнены из нержавеющей, жаростойкой стали. Плавное регулирование тепловой производительности повысило КПД всех горелок. Расчетный срок службы установки — приблизительно двадцать лет. Факторы надежности
По словам специалистов компании, новая система работает надежно. И это обусловлено несколькими факторами. Во-первых, специальные датчики фиксируют содержание NО2 и СО в теплом воздухе, поступающем в шахту. Во-вторых, работа устройства в заданных температурных режимах обеспечивается двумя термостатами, встроенными в тракт горелки.
В-третьих, контролируется работа основной вентиляторной установки в плане поддержания стабильного прохождения атмосферного воздуха через теплогенератор.
При использовании газовых установок немецкого производителя в системах обогрева стволов шахт и рудников соблюдаются все принятые в России требования и нормы правил безопасности. Для этого предусмотрен специальный алгоритм розжига, оборудование снабжено защитой от случайного перегрева. Кроме того, в горелках установок монтируется полный комплект автоматики, призванной обеспечить безопасную работу оборудования. В том числе, контроль пламени, а также опция отключения подачи топлива при отклонении от заданного значения давления газа.
Расчетный объем подачи атмосферного воздуха в установку составляет 540 000 м3 в час. Максимальный расход — 650 нм3 в час, ежегодный расход газа — 900 000 нм3.
По прошествии первого отопительного сезона экономия от использования газовых теплогенераторов достигла трех миллионов рублей. Срок окупаемости проекта предполагается не более четырех лет. Дистанционный контроль
Как правило, в последних разработках такого оборудования предусматривается дистанционное управление. Кроме того, процессы отображаются на мониторе компьютера, куда выводится вся информация о текущем состоянии установок. Подобные системы автоуправления могут создаваться на любой элементной основе одного из ведущих мировых разработчиков в этой сфере, например, Siemens или Rockwell. И могут работать в многоуровневой системе АСУ ТП. Все параметры системы постоянно находятся под контролем и направляются в АСУ ТП. Отслеживается температура поступающего в ствол и наружного воздуха, учитывается расход атмосферного воздуха, а также контролируемые токи и присутствие вредных веществ в подогреваемом воздухе и так далее. Любые сбои в работе системы (например, в функционировании горелок или вентилятора) моментально отображаются на дисплее оператора — в расшифрованном развернутом виде. И передаются в систему АСУ ТП.
По мнению специалистов, газовые установки для обогрева подземных выработок и подогрева воздуха для проветривания — идея экономически оправданная и эффективная. Однако внедрению таких систем и проведению проектно-сметных работ должна предшествовать тщательная научно-исследовательская работа. В том числе — обязательное моделирование процессов теплообмена в комплексах подготовки и подачи воздуха.
Также необходимо учитывать специфику работы вентиляционных сетей и стволов подачи воздуха на каждом конкретном горнодобывающем предприятии.
| Семен Колмановский,
директор по продажам в странах Восточной Европы «ГоГаЗ Гох ГмбХ Ко.КГ», Дортмунд, ФРГ «Установки для подогрева воздуха в подземных выработках, работающие на природном газе, обладают рядом важных преимуществ.
Это низкая себестоимость самого газа и невысокая цена нагревательного оборудования по сравнению, например, с оборудованием, использующим горячую воду. Такие установки безынерционны и очень просты в регулировании. И оказывают минимальное влияние на окружающую среду.
Наша компания является ведущей компанией на Российском рынке в вопросах подогрева приточного воздуха для подземных рудников с использованием природного газа. В настоящее время нами сооружены и эксплуатируются восемь крупных калориферных установок с использованием газовых воздухонагревателей. Одна установка находится в стадии сооружения. Проектирование еще четырех калориферных установок намечено на ближайшее время». |
Спецвыпуск журнала «Промышленные страницы Сибири» «Добывающая промышленность» №1-2015 г.
|
