Спосіб утилізації тепла вихідного струменя повітря шахти

Спосіб утилізації тепла струменя повітря шахти, що включає підігрів струменя повітря, яке направляють через вентиляційний канал допоміжно 3 На фіг. 1 представлена загальна схема утилізації тепла вихідного струменя повітря шахти де: 1 - головний стовбур шахти; 2 - допоміжний (вентиляційний) стовбур шахти; 3 - вентиляційний канал; 4, 9 - теплообмінники теплових насосів, які поперемінно, в залежності від сезону виконують роль випаровувача або конденсатора; 5 - вентилятор головного провітрювання; 6 - компресор теплового насосу; 7 - електродвигун компресора; 8 - перемикач напрямку руху теплоносія (фреону); 10 - калориферна установка; 11 - дросельний вентиль теплової насосної установки. Спосіб реалізується наступним чином. При реалізації способу перевага надається уже діючим гірничодобувним підприємствам, що знаходяться на усіх стадіях виробничої діяльності із схемою розкриття - центрально-здвоєними вертикальними стовбурами; здвоєними похилими стовбурами чи здвоєними штольнями. Обов'язковою умовою є наявність свіжого (на повітреподаючому стовбурі) та вихідного, підігрітого (на вивідному стовбурі) струменів повітря. Спосіб реалізується при усіх способах підготовки та системах розробки. Попередньо у вентиляційних каналах 3 (фіг. 1) головного 1 і допоміжного 2 стовбурів встановлюють теплообмінники (4, 9) які сполучають в замкнутому циклі, в якому далі у примусовому режимі передають тепло до вентиляційного каналу допоміжного стовбура 2 шляхом циркуляції теплоносія з подальшим формуванням у каналі допоміжного стовбура поперемінно зон охолодження або підігріву відповідно у зворотному термодинамічному циклі в залежності від змін температурного режиму зовнішнього середовища. В холодну пору року у випаровувачі теплонасосної установки, роль якої в даному випадку виконує теплообмінник 4, що знаходиться безпосередньо в потоці вихідного струменя повітря головного стовбура 1, теплота цього струменю передається робочій речовині - теплоносію (фреону). Пари робочої речовини подаються у компресор 6. Після цього утилізована теплова енергія (разом із затраченою у приводі компресора 7 зовнішньою електроенергією) в конденсаторі, роль котрого в даному випадку виконує теплообмінник 9, віддається повітрю, що подається в шахту по вентиляційному стовбуру 2 для зниження енергоспоживання на його зимове нагрівання в калориферній установці 10. 49713 4 У розглянутих умовах використання теплонасосних установок в холодний період року дозволяє значно знизити як власне енергоспоживання так і фінансові витрати на енергоспоживання установок, що забезпечують обігрів зовнішнього повітря до його подачі у шахту. Мінімальні експлуатаційні витрати будуть у випадку коли все навантаження опалення покриватиметься теплонасосною системою. В літній період роль випаровувача теплонасосної системи виконує теплообмінник 9, а роль конденсатора - теплообмінник 4 (див. фіг. 1). У зв'язку із помітним порівняно із зимовим періодом зменшенням температурного напору в теплообміннику 4, а також у зв'язку із відсутністю конденсації водяної пари ефективність теплообміну та теплова потужність, що передається знизиться приблизно на 20-25%. Окрім цього для пропонованого методу з тепловими насосами характерні більш високі втрати холоду на протязі шляху від місця охолодження (у верхній частині головного стовбура) до робочих зон у шахті. Тобто для досягнення того ж ефекту охолодження необхідна менша холодопродуктивність. Робота зворотної тепло-насосної системи, у літній період не потребує жодних капіталовкладень окрім уже розглянутих стосовно ходового періоду року. Окрім вищенаведених функціональних можливостей тепло-насосні установки можуть використовуватися у режимі повітряного опалення при утилізації теплової енергії вихідного струменя шахти. Витрати енергії на підігрів повітря з допомогою тепло-насосних установок для опалення будівель та споруд шахти залежно від температурного рівня джерела низько потенційної теплоти можуть бути в 3-6 разів нижче ніж під час прямого підігріву в котельні. Сучасні повітряні тепло-насосні установки, що серійно випускаються, можуть використовувати у якості джерела низькопотенційної теплоти атмосферне повітря, в режимі нагріву досягають ефективності роботи вже при зовнішніх температурах не нижче +5-8°С. Такі значення температури типові для низькопотенційного джерела тепла типові для викидів систем вентиляції шахт. Експлуатація тепло-насосних установок дозволяє створити технічні основи комплексних енергозберігаючих систем цілодобового кондиціонування та опалення підземних та наземних споруд гірничого підприємства із сезонним накопиченням надлишкової теплової енергії в підземних акумуляторах влітку та наступним використанням її для теплопостачання протягом сезону. 5 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 49713 6 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601