Установка кондиціювання повітря шахт та копалень

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано на глубоких ша хта х и р удниках, где необходимо искусственное охлаждение вентиляционного воздуха. В настоящее время в подавляющем большинстве случаев для нормализации тепловых условий в выработках глубоких шахт применяются традиционные установки кондиционирования воздуха, включающие холодильные машины, охлаждающие жидкий холодоносмтель, а также транспортную систбму, доставляющую холодоноси-тель к воздухоохладителям, устанавливаемым в горных выработках [1]. Однако этим установкам присущ ряд недостатков, которые усугубляются с ростом глубины разработки и потребных холодильных мощностей, а также возрастающими требованиями к экономичности и экологической чистоте горнодобывающих предприятий: - необходимость циркуляции значительных расходов холодоносителя (1000 м 3 /ч и более), что приводит к увеличению диаметра трубопроводов, прокладываемых в подземных выработках, а также количества ставов в стволах; - многоконтурность системы транспорта холодоносителя (при размещении холодильных машин на дневной поверхности) или теплоносителя (при подземном размещении холодильных машин); -ограниченная перепадом температуры 10...15°C удельная холодопроизводительность жидкого холодоносителя (воды), используемого под землей, что затрудняет получение больших холодильных мощностей в отдельных пунктах. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является установка кондиционирования воздуха в шахте при комплексном использовании энергии сжатого воздуха [2], включающая компрессорную станцию с теплоиспользо-вающим абсорбционным агрегатом, пнев-мопровод подачи сжатого воздуха и трубопроводы водоотлива с арматурой,турбинный пневмопривод с насосом главного водоотлива и воздухоохладители. Основным недостатком такой установки является ограничение ее практической реализации величиной холодо потребности шахты, непосредственно связанной с глубиной разработки». Это обусловлено необходимостью транспортирования по выработкам на значительные расстояния большого количества холодного воздуха, что связано с его малой теплоемкостью по сравнению с водой или льдом. Так, например, для обеспечения холодильной мощности 5 МВт (что меньше обычно потребной при глубине 1200 м и более) даже при перепаде температуры между холодным сжатым и охлажденным вентиляционным воздухом 50°C необходимо транспортировать 80 м 3/с его, что при средней скорости в тр убопроводе 20 м/с потребует прокладки в выработке труб диаметром более 1 м. С учетом жестко ограниченной площади сечения таких выработок, практическая реализация этой установки на глубоких ша хта х ограничена, а во многих случаях и невозможна. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования установки кондиционирования воздуха шахт и рудников при комплексном использовании энергии сжатого воздуха, в которой за счет использования льда в качестве холодоносителя уменьшаются диаметры подающих трубопроводов до 0,2-0,3 м, а также повышается холодопроизводительность воздухоохладителей в 1,5-2 раза за счет увеличения перепада температуры холодоносителя не менее, чем на 7-10°C, что расширяет границы практического применения заявляемой установки кондиционирования воздуха в условиях увеличения холодопотребности при разработке глубоких горизонтов. Заявляемая установка содержит компрессорную станцию с теплоиспользующим абсорбционным агрегатом, пневмопровод подачи сжатого воздуха и трубопроводы водоотлива с арматурой, турбинный пневмопривод с насосом главного водоотлива и воздухоо хладители. Заявляемая установка, в отличие от прототипа, снабжена ледовыми теплообменниками, камерой льдообразования, соединенной на входе пневмопроводом высокого давления с турбинным пневмоприво-дом и с водосборником шахтного притока посредством трубопровода, на выходе камера льдообразования соединена с ледовыми теплообменниками посредством пневмопроводов низкого давления, снабженных регуляторами расхода. Ледовые теплообменники, снабженные эжекторами, связаны с воздухоо хладителями однолинейными трубопроводами холодоносителя. Сущность изобретения поясняется чертежом, где показана схема предлагаемой установки, Установка кондиционирования воздуха шахт и рудников включает источник энергии - компрессорную станцию 1 с теплоиспользующим абсорбционным агрегатом 2, расположенный на дневной поверхности и остальные элементы, расположенные под землей. К ним относится турбинный пневмопривод 3 со стационарной подземной машиной 4, например, насосом главного водоотлива, камера льдообразования 5, имеющая на входе трубопровод 6 подачи воды части шахтного притока и пневмопровод 7 подвода отработанного сжатого воздуха, на вы ходе соединенная пневмопроводами низкого давления 8 с ледовыми теплообменниками 9, к которым через однолинейный трубопровод 10 подсоединены воздухоо хладители 11. Теплообменники 9 снабжены вентиляторами 12 и эжекторами 13. Пневмопроводы 8 имеют регуляторы расхода 14, для подачи воды по трубопроводам 6 и 10 служат соответственно насосы 15 и 16. Система 17 водосбора шахтного притока служит также и для отвода самотеком малой воды из воздухоохладителей 11. Всасывающий трубопровод 18 и напорный 19 служат для откачки части шахтного притока, если в качестве стационарной машины 4 используется насос главного водоотлива. Сжатый воздух от компрессорной станции 1 подается на пневмопривод 3 по пневмопроводу 20. Установка работает следующим образом. Сжатый воздух о т компрессорной станции 1 по трубопроводу 20 под давлением 500-600 кПа подается на турбинный пневмопривод 3, приводя во вращение вал высоконапорного шнекоцентробежного насоса 4, осуществляющего одноступенчатый водоотлив части шахтного притока из системы 17 через трубопроводы 18 и 19. Отработанный воздух при температуре минус 40-50°C и давлении » 250 кПа по трубопроводу поступает в камеру льдообразования 5, где, охлаждая воду шахтного притока, направляемую в камеру 5 по трубопроводу 6, образует гранулированный лед. Под действием остаточного давления в 200-150 кПа гранулы льда по пневмопроводу 8 транспортируются в ледовые теплообменники 9, где происходит теплообмен теплого воздуха, подаваемого вентиляторами 12, со льдом. Охлажденный воздух вы ходит в выработку из теплообменника 9 через эжектор 13. Полученная в результате таяния льда талая вода насосами 16 подается по трубопроводам 10 в воздухоо хладители 11, откуда после теплообмена с рудничным воздухом она самотеком попадает в систему 17 водосбора шахтного притока. Отсюда часть воды насосом 4 через трубопроводы 18 и 19 выдается на поверхность, а оставшаяся часть по трубопровод 6 с помощью насоса 15 поступает в камеру 5. Эжектор 13 предназначен для обеспечения требуемых правилами техники безопасности перепадов температуры между теплым и охлажденным рудничным воздухом, Регуляторы 14 служат для поддержания требуемых соотношений расходов льда в пневмопроводах 8. Если нет необходимости в водоотливе части шахтного притока, то вместо насоса 4 может использоваться асинхронный электрогенератор, на рисунке не показанный. Теплоиспользующий абсорбционный агрегат 2 в зависимости от потребностей может производить высокопотенциальное тепло, либо холодную воду.