Внедрение и экономическая эффективность применения новой холодильной техники на шахтах Украины
1. Внедрение холодильной техники на шахтах
Для кондиционирования рудничного воздуха в глубоких шахтах ОАО ОПО «Холодмаш» освоен серийный выпуск новых образцов холодильной техники. К ней относятся: технологический комплекс холодильного оборудования на базе водоохлаждающей машины МХРВ-1 мощностью 1 МВт, выпускаемый с 2005 года; передвижной кондиционер КПШ 300 мощностью 300 кВт, выпускаемый с 2007 года. Все оборудование отвечает требованиям экологической и промышленной безопасности.
В 2008 г. шахта «Щегловская-Глубокая» ГОАО «Шахтоуправление «Донбасс» осуществила монтаж и ввод в эксплуатацию холодильной установки мощностью 1 МВт. Охлаждение воздуха осуществляется в 3-й восточной и 4-й западной лавах пласта m3 мощностью 1,4 м. Горно-геологические и горнотехнические условия отработки этих лав приведены в табл. 1. Схема размещения холодильного оборудования в выработках пласта m3 приведена на рис. 1.
Таблица 1.
Горно-геологические и горнотехнические условия отработки лав на шахте
| Наименование показателя | 3-я восточная лава | 4-я западная лава |
| Глубина очистных работ, м | 1193/1131 | 1124/1098 |
| Температура пород, ˚С | 44,7 | 42,9 |
| Длина выемочного участка, м | ||
| Длина лавы, м | ||
| Угол падения пласта, град | ||
| Выемочный механизм | к-н РКУ-10 | к-н РКУ-10 |
| Нагрузка на очистной забой, т/сут | ||
| Система разработки | сплошная | сплошная |
| Схема проветривания участка | возвратноточная | возвратноточная |
| Расход воздуха на участке, м3/мин | ||
| Расход воздуха в лаве, м3/мин |
Рис. 1. Схема размещения стационарной холодильной установки мощностью 1 МВт для охлаждения воздуха на выемочных участках пласта m3: 1 – холодильная машина МХРВ-1; 2 – водоохладители ОКВШ325; 3 – воздухоохладители ОВ-190Ш; 4 – трубопроводы конденсаторной воды; 5 – трубопроводы хладоносителя
Камера холодильной установки, в которой размещена холодильная машина МХРВ-1, расположена на горизонте 1035 м в ходке между вентиляционным квершлагом №2 и квершлагом на Григорьевский надвиг. Для охлаждения воздуха в 4-й западной лаве трубопроводы хладоносителя проложены по конвейерному ходку 3-й западной лавы и 4-му западному конвейерному штреку. Общая протяженность неизолированных трубопроводов от камеры холодильной установки в этом направлении составляет 1250 м. Учитывая, что удаление 4-й западной лавы от конвейерного ходка составляет 1080 м, для нормализации тепловых условий в этой лаве применена рассредоточенная схема охлаждения. Воздухоохладители ОВ-190Ш, подключенные параллельно, расположены на 33, 38, 49 и 59 пикетах конвейерного штрека (рис.2). При этом температура воздуха в месте размещения воздухоохладителей, согласно проекту, не должна превышать 26,0ºС. По техническим причинам отставание воздухоохладителя №4 от окна лавы составило 480 м, что превышает проектные значения.
Для охлаждения воздуха в 3-й восточной лаве трубопроводы хладоносителя проложены по вспомогательному уклону №2 и 3-му восточному конвейерному штреку, в котором на расстоянии 70 м от лавы установлен воздухоохладитель ОВ-190Ш. Трубопроводы без теплоизоляции, их общая протяженность до пункта охлаждения воздуха на участке составляет 950 м.
Отвод тепла конденсации холодильной машины осуществляется в четырех водоохладителях ОКВШ325, размещенных в вентиляционном квершлаге №2 горизонта 1035 м на удалении 400 м от камеры холодильной установки. Расход воздуха в месте размещения водоохладителей составляет 76,7 м3/с. Температура и относительная влажность воздуха перед водоохладителями составляет 30,0 ˚С и 93%, после водоохладителей – 34,0˚С и 95% соответственно. Температура конденсаторной воды до и после водоохладителей составляет 44,0˚С и 39,0˚С соответственно. Расход воды на водоохладителях составляет 180 м3/час. Таким образом, в подземной градирне отводится примерно 1050 кВт тепла.
Результаты тепловых съемок по маршрутам 4-й западной и 3-й восточной лав пласта m3 приведены в табл.2.
Таблица 2.
Температура воздуха на выемочных участках 4-й западной и 3-й восточной лав шахты «Щегловская-Глубокая»
| Пункт замера температуры воздуха | Температура воздуха,˚С | |
| без охлаждения | с охлаждением | |
| По маршруту 4-й западной лавы | ||
| 4-й западный конвейерный штрек | ||
| Перед воздухоохладителями: №1 ПК 33 | 27,0 | 26,0 |
| №2 ПК 38 | 27,5 | 26,0 |
| №3 ПК 49 | 27,8 | 26,0 |
| №4 ПК 59 | 28,0 | 25,0 |
| После воздухоохладителей: №1 ПК 34 | - | 23,8 |
| №2 ПК 39 | - | 23,9 |
| №3 ПК 50 | - | 23,7 |
| №4 ПК 60 | - | 22,5 |
| Перед лавой: ПК 70 | 28,3 | 23,0 |
| ПК 84 | 28,5 | 23,5 |
| ПК 94 | 28,5 | 24,0 |
| 4-я западная лава: на входе ПК108 | 29,5 | 25,0 |
| на выходе | 31,5 | 28.5 |
| По маршруту 3-й восточной лавы | ||
| 3-й восточный конвейерный штрек | ||
| перед воздухоохладителем | 26,0 | 25,0 |
| после воздухоохладителя | 26,0 | 22,2 |
| 50 м после воздухоохладителя | 26,6 | 23,5 |
| 3-я восточная лава: на входе | 27,0 | 24,0 |
| на выходе | 28,5 | 26,5 |
Как видно из таблицы 2 тепловые условия в 3-й восточной лаве практически полностью нормализованы. Тепловые условия в 4-й западной лаве значительно улучшились, но до конца не нормализованы, что в значительной мере связано с удаленностью воздухоохладителя №4 от окна лавы. Так, температура воздуха в 4-м западном конвейерном штреке после воздухоохладителя №4 составляет 22,5˚С. Однако по пути движения вентиляционной струи к лаве наблюдается интенсивный рост ее температуры и уже на входе в лаву она составляет 25,0 ˚С. Поэтому полная нормализация тепловых условий в 4-й западной лаве возможна только при сокращении расстояния между воздухоохладителями и окном лавы.