Научная статья на тему 'Совершенствование технических решений по обеспечению безопасности обогрева воздухоподающих стволов угольных шахт газовыми воздухонагревателями'

Совершенствование технических решений по обеспечению безопасности обогрева воздухоподающих стволов угольных шахт газовыми воздухонагревателями Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
303
33
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
БЕЗОПАСНОСТЬ / ШАХТА / СТВОЛ / ОБОГРЕВ / ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА / ТЕМПЕРАТУРА / КАЛОРИФЕР / ТЕПЛОГЕНЕРАТОР / МЕТАНОВОЗДУШНАЯ СМЕСЬ / КОНЦЕНТРАЦИЯ / SECURITY / MINE / TRUNK / HEATING / TECHNOLOGY SYSTEM / TEMPERATURE / HEATER / HEAT SOURCE / METHANE MIXTURE / CONCENTRATION

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Алабьев Вадим Рудольфович

В работах В. И. Солдатова, С. А. Синявского, Ю. И. Баранова, Е. А. Колосова, П. К. Кудренко, В. Т. Чер-кун представлена принципиально новая технологическая схема обогрева воздухоподающих стволов на отдельных угольных шахтах Украины, в основе которой лежит принцип использования газовых воздухонагревателей смесительного типа [7]. Установлено, что главным преимуществом такой технологической схемы стало использование в качестве теплоносителя горячего воздуха вместо горячей воды, что позволило отказаться от строительства традиционных котельных и теплотрасс, а также приобретения дорогостоящих теплообменных аппаратов. Обобщен первый опыт эксплуатации калориферных установок, оборудованных газовыми воздухонагревателями смесительного типа, наиболее важным итогом которого является: снижение капитальных затрат на строительство отопительных систем при заметном сокращении сроков ввода их в эксплуатацию. Кроме того, снижение потребления электроэнергии, а также сжигание в газовых воздухонагревателях вместо природного газа каптированного метана (МВС), сопутствующего добыче угля на газовых шахтах, дополнительно привело и к уменьшению эксплуатационных затрат. Рассмотрены основные направления совершенствования отопительных систем с целью обеспечения безопасности эксплуатации воздухоподающих стволов в зимний период года [2; 4]. К недостаткам новой технологической схемы обогрева стволов газовыми воздухонагревателями смесительного типа следует отнести поступление вредных продуктов горения МВС (СО2, N^2 и диоксидов азота в пересчете на NО2) в шахтную атмосферу, что запрещено действующими Правилами безопасности в угольных шахтах. Не исключается также опасность превышения ПДК по этим газам в воздухе, поступающем на проветривание в ствол, в случае нарушения режима горения или выхода из строя горелочных устройств и отказа приборов автоматического контроля и защиты. Кроме того, отсутствует нормативно-правовая база, регламентирующая порядок построения, проектирования и эксплуатации систем обогрева воздухоподающих стволов с использованием газовых воздухонагревателей. Выполнен анализ новых технических решений, обеспечивающих безопасность применения газовых теплогенераторов для обогрева воздухоподающих стволов угольных шахт. Приведен пример использования безопасного типа теплогенератора в условиях шахты «Чайкино» ГП «Макеевуголь»

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

IMPROVING TECHNICAL SECURITY SOLUTIONS OF HEAT AIR SUPPLY OF SHAFT COAL MINES GAS STOVES

In the works of V.I. Soldatov, S.A. Sinyavsky and Yu.I. Baranova, E.A. Kolosova, P.K. Kudrenko, V.T. Cherkun a fundamentally new technological scheme of the heating air supply shaft to separate the coal mines of Ukraine is presented, which is based on the principle of using gas stoves mixing type [7]. It is found that the main advantage of this technological scheme is that hot air is used instead of hot water as a coolant, which has made it possible to abandon the construction of traditional boilers and heating mains, as well as the purchase of expensive heat exchangers. The first experience of air heater units' exploitation, equipped with gas stoves mixing type, is generalized, the most important of which is the result of: capital costs reduction for the construction of heating systems with a marked reduction of terms of their commissioning. In addition, the reduction of energy consumption, as well as burning in gas stoves, instead of natural gas of the captured methane (VAM), concomitant coal mining in gas mines, has led to a reduction in operating costs. The main directions of heating systems improvement to ensure the safe operation of air supply shaft in winter are observed [2; 4]. The disadvantages of the new technological scheme of heating gas stoves trunks of mixing type should include the intake of harmful products of combustion MIF (CO2, NO2 and nitrogen dioxide in terms of NO2) in the air shaft, which is prohibited by the applicable rules of safety in coal mines. It is not excluded a risk of exceeding maximum permissible concentrations of these gases in the air arriving at the airing of the barrel, in the case of violation of the combustion mode, or failure of the burners and the failure of the automatic control and protection devices. In addition, there is no legal framework regulating the order of construction, design and operation of heating systems, air supply shaft with gas stoves. The analysis of new technical solutions to ensure safety of gas heat generators to heat the air supply shaft coal mines is carried out. An example of using a safety type heat generator in the conditions of mine «Chaikino» SE «Makeevugol» is described

Текст научной работы на тему «Совершенствование технических решений по обеспечению безопасности обогрева воздухоподающих стволов угольных шахт газовыми воздухонагревателями»

Науки о Земле

УДК 622.481.22

DOI: 10.21209/2227-9245-2016-22-10-4-13

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ БЕЗОПАСНОСТИ ОБОГРЕВА ВОЗДУХОПОДАЮЩИХ СТВОЛОВ УГОЛЬНЫХ ШАХТ ГАЗОВЫМИ ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛЯМИ

IMPROVING TECHNICAL SECURITY SOLUTIONS OF HEAT AIR SUPPLY OF SHAFT COAL MINES GAS STOVES

В. P. Алабьев, Санкт-Петербургский горный университет, г. Санкт-Петербург avr. 09@mail.ru

V. Alyabyev, PJSC «Saint Petersburg Mining University St. Petersburg

В работах В. И. Солдатова, С. А. Синявского, Ю. И. Баранова, Е. А. Колосова, П. К. Кудренко, В. Т. Чер-кун представлена принципиально новая технологическая схема обогрева воздухоподающих стволов на отдельных угольных шахтах Украины, в основе которой лежит принцип использования газовых воздухонагревателей смесительного типа [7]. Установлено, что главным преимуществом такой технологической схемы стало использование в качестве теплоносителя горячего воздуха вместо горячей воды, что позволило отказаться от строительства традиционных котельных и теплотрасс, а также приобретения дорогостоящих теплообменных аппаратов. Обобщен первый опыт эксплуатации калориферных установок, оборудованных газовыми воздухонагревателями смесительного типа, наиболее важным итогом которого является: снижение капитальных затрат на строительство отопительных систем при заметном сокращении сроков ввода их в эксплуатацию. Кроме того, снижение потребления электроэнергии, а также сжигание в газовых воздухонагревателях вместо природного газа каптированного метана (МВС), сопутствующего добыче угля на газовых шахтах, дополнительно привело и к уменьшению эксплуатационных затрат. Рассмотрены основные направления совершенствования отопительных систем с целью обеспечения безопасности эксплуатации воздухоподающих стволов в зимний период года [2; 4].

К недостаткам новой технологической схемы обогрева стволов газовыми воздухонагревателями смесительного типа следует отнести поступление вредных продуктов горения МВС (СО2, N02 и диоксидов азота в пересчете на N02) в шахтную атмосферу, что запрещено действующими Правилами безопасности в угольных шахтах. Не исключается также опасность превышения ПДК по этим газам в воздухе, поступающем на проветривание в ствол, в случае нарушения режима горения или выхода из строя горелочных устройств и отказа приборов автоматического контроля и защиты. Кроме того, отсутствует нормативно-правовая база, регламентирующая порядок построения, проектирования и эксплуатации систем обогрева воздухоподаю-щих стволов с использованием газовых воздухонагревателей.

Выполнен анализ новых технических решений, обеспечивающих безопасность применения газовых теплогенераторов для обогрева воздухоподающих стволов угольных шахт. Приведен пример использования безопасного типа теплогенератора в условиях шахты «Чайкино» ГП «Макеевуголь»

Ключевые слова: безопасность; шахта; ствол; обогрев; технологическая схема; температура; калорифер; теплогенератор; метановоздушная смесь; концентрация

In the works of V.I. Soldatov, S.A. Sinyavsky and Yu.I. Baranova, E.A. Kolosova, P.K. Kudrenko, V.T. Cherkun a fundamentally new technological scheme of the heating air supply shaft to separate the coal mines of Ukraine is presented, which is based on the principle of using gas stoves mixing type [7]. It is found that the main advantage of this technological scheme is that hot air is used instead of hot water as a coolant, which has made it possible to abandon the construction of traditional boilers and heating mains, as well as the purchase of expensive heat exchangers. The first experience of air heater units' exploitation, equipped with gas stoves mixing type, is gener-

alized, the most important of which is the result of: capital costs reduction for the construction of heating systems with a marked reduction of terms of their commissioning. In addition, the reduction of energy consumption, as well as burning in gas stoves, instead of natural gas of the captured methane (VAM), concomitant coal mining in gas mines, has led to a reduction in operating costs. The main directions of heating systems improvement to ensure the safe operation of air supply shaft in winter are observed [2; 4].

The disadvantages of the new technological scheme of heating gas stoves trunks of mixing type should include the intake of harmful products of combustion MIF (CO2, NO2 and nitrogen dioxide in terms of NO2) in the air shaft, which is prohibited by the applicable rules of safety in coal mines. It is not excluded a risk of exceeding maximum permissible concentrations of these gases in the air arriving at the airing of the barrel, in the case of violation of the combustion mode, or failure of the burners and the failure of the automatic control and protection devices. In addition, there is no legal framework regulating the order of construction, design and operation of heating systems, air supply shaft with gas stoves.

The analysis of new technical solutions to ensure safety of gas heat generators to heat the air supply shaft coal mines is carried out. An example of using a safety type heat generator in the conditions of mine «Chaikino» SE «Makeevugol» is described

Key words: security; mine; trunk; heating; technology system; temperature; heater; heat source; methane mixture; concentration

Недостатки способа обогрева воздухо-подающих стволов угольных шахт воздухонагревателями смесительного типа предопределили необходимость его усовершенствования при сохранении главных преимуществ: выработка тепловой энергии осуществляется за счет сжигания природного газа или МВС там, где это возможно, а также использование в качестве теплоносителя горячего воздуха вместо горячей

воды [1]. Для этого воздухонагреватели смесительного типа следует заменить на более безопасный тип теплогенераторов, при котором отсутствует процесс поступления вредных продуктов сгорания в рудничную атмосферу.

Решение этой задачи стало возможным после внесения принципиальных изменений в конструкцию воздухонагревателей смесительного типа (рис. 1).

Рис. 1. Схема способа обогрева воздухоподающего ствола: 1 - воздухонагреватель; 2 - герметичная перегородка; 3 - камера нагрева атмосферного воздуха; 4 - теплообменная камера; 5 - термосифонные трубки; 6 - конденсаторная часть термосифонных трубок; 7 - испарительная часть термосифонных трубок; 8 - камера сгорания газообразного топлива; 9 - газовая горелка; 10 - воздуховод для подачи атмосферного воздуха; 11 - вентилятор для подачи атмосферного воздуха; 12 - вентилятор для удаления в атмосферу продуктов сгорания; 13 - дымовая труба; 14 - канал горячего воздуха; 15 - ствол

Fig. 1. A method of heating of the air supplying trunk

В корпус воздухонагревателя помещена герметичная перегородка, разделяющая его на две части: камеру нагрева атмосферного воздуха и теплообменную камеру. Герметичная перегородка пронизана термосифонными трубками, в которых находится промежуточный теплоноситель. За счет кипения и конденсации промежуточного теплоносителя осуществляется процесс переноса теплоты от продуктов сгорания газообразного топлива к воздуху, подаваемому на проветривание в ствол. Воздухонагреватель вынесен за пределы надшахтного здания, и нагретый атмосферный воздух поступает в ствол по каналу горячего воздуха, что снижает вероятность попадания дымовых газов, поступающих в атмосферу из дымовой трубы, в воздух, который поступает в шахту. Вентилятор для подачи атмосферного воздуха создает избыточное давление в камере нагрева атмосферного воздуха, а вентилятор для удаления продуктов сгорания создает разрежение в теплообменной камере. За счет этого исключается попадание продуктов сгорания газообразного топлива в воздух, подаваемый на проветривание в ствол в случае механического износа герметичной перегородки или термосифонных трубок.

Указанные конструктивные изменения отличают предложенный тип воздухонагревателя от воздухонагревателей смесительного типа ВГС-1. Новизна предложенного способа обогрева стволов подтверждена декларативным патентом Украины на изобретение.

Анализ конструкций известных видов газовых воздухонагревателей (теплогенераторов) показал, что разработанной схеме воздухонагревателя для обогрева воздухо-подающих стволов угольных шахт соответствуют теплогенераторы типа «АТОН». Основное их назначение — нагрев воздуха, используемого для обогрева промышленных, сельскохозяйственных, бытовых и прочих помещений в составе систем приточной вентиляции, а также для сушки и нагрева сырья, материалов и готовой продукции. Принципиальная схема теплогенератора типа «АТОН» приведена на рис. 2.

Теплообменник представляет собой металлический короб, состоящий из двух раздельных каналов, пронизанных термосифонными трубками. По одному каналу проходят продукты сгорания, а по другому — нагреваемый воздух. Камера сгорания образована последовательно набранными контурными термосифонами, за счет которых обеспечивается охлаждение топочного пространства и снижение температуры продуктов сгорания, поступающих в теплообменник. Суммарная теплообменная поверхность термосифонных элементов камеры сгорания и теплообменника обеспечивает высокую степень охлаждения продуктов сгорания, вплоть до температуры конденсации водяных паров, чем обеспечивается высокий КПД теплогенератора (до 95 %). Блок горелок представляет собой устройство, скомплектованное из трех отдельных микродиффузионных горелок, обеспечивающих низкое содержание окислов азота в продуктах сгорания (не более 250 мг/м3 в пересчете на N02). Блок горелок снабжен газовой обвязкой, автоматикой горения и безопасности. На газовом коллекторе каждой горелки установлен ниппель для измерения значения давления газа перед каждой горелкой при проведении наладочных и контрольно-измерительных работ. Контроль присоединительного давления газа осуществляется электроконтактным манометром. Дымосос предназначен для выброса продуктов сгорания в атмосферу и создания нормального разряжения в камере сгорания. Вентилятор предназначен для нагнетания холодного воздуха в теплогенератор и подачи нагретого воздуха в отапливаемое помещение. Стойка управления содержит силовую панель, устройство обогрева внутреннего объема, блок автоматического управления. Все оборудование скомпоновано в компактный блок на каркасе.

Запуск теплогенератора, управление его мощностью (семь ступеней в зависимости от заданной температуры нагрева воздуха) и режимами работы осуществляется автоматически. Для повышения безопасности эксплуатации теплогенератор «АТОН»

оборудован системой автоматики, которая предусматривает отключение подачи газа с подачей световой и звуковой сигнализации в следующих случаях: погасания контролируемого пламени; уменьшения разрежения в камере сгорания ниже установленного; изменения давления газа на входе в теплогенератор больше допустимых пределов; аварии двигателей вентилятора и дымососа; повышения температуры продуктов сгорания на выходе из теплогенератора выше установленной; возникновения неисправностей термодатчиков; исчезновения

напряжения в цепях электропитания; появления состояния «кажущегося пламени» перед розжигом горелки.

Мощность выпускаемых теплогенераторов «АТОН» составляет 750...2,5 МВт. Теплогенератор работает при давлении газа в пределах 4,5...20 кПа при минимальном значении 2,5 кПа. Изготовителем теплогенераторов является ЗАО «Промга-заппарат» (г. Фастов). Основные технические данные теплогенераторов приведены в таблице.

Рис. 2. Схема теплогенератора «АТОН»: 1 - теплообменник; 2 - камера сгорания; 3 - блок горелок; 4 - автоматика управления; 5 - каркас; 6 - дымосос; 7 - вентилятор; 8 - стойка управления; 9 - блок управления; 10 - электроконтактный манометр; 11 - термосифонные трубки

Fig. 2. Heat generator «ATON»

Основные технические данные газовых теплогенераторов «АТОН» Main specifications of gas heat generators «ATON»

Наименование параметра Тип теплогенератора

АТОН-750 АТ0Н-2500

Номинальная тепловая мощность, МВт Расход нагреваемого воздуха, м3/ч Номинальный расход природного газа, м3/ч, не более Величина нагрева воздуха, оС Габаритные размеры (длина х ширина х высота), мм 0,75 До 25000 80 До 100 4200x1850x1610 2,5 До 90000 725 До 90 4200x2400x2450

Удобное компоновочное исполнение, широкий диапазон вырабатываемой тепловой мощности и достаточный набор защитных функций теплогенератора «АТОН» позволили адаптировать его в технологическую схему обогрева воздухоподающих стволов угольных шахт. С использованием теплогенераторов этого типа впервые в практике угольной промышленности Украины разработана принципиальная схема компоновки калориферной установки, которая приведена на рис. 3.

Холодный атмосферный воздух через воздухозаборные камеры по каналам подачи атмосферного воздуха поступает к теплогенераторам. После прохождения через теплогенераторы воздух, нагретый до температуры +100 оС, по каналам подачи горячего воздуха поступает в общий канал горячего воздуха. Для разбавления горячего воздуха до заданной температуры предусмотрена воздухозаборная камера пункта смешивания, после которого теплый воздух с температурой не ниже +2 оС по каналу подачи теплого воздуха поступает в ствол для проветривания шахты. Газообразное топливо для теплогенераторов поступает по газопроводу, а продукты сгорания выводятся в атмосферу по трубе для выброса продуктов сгорания в атмосферу, что полностью удовлетворяет требованиям Правил безопасности в угольных шахтах. Расход воздуха через теплогенераторы регулируется заслонками.

Необходимая температура воздуха в стволе обеспечивается одним или группой одновременно работающих теплогенераторов в зависимости от температуры атмосферного воздуха. Калориферная установка оборудуется средствами автоматизации и контроля технологических параметров системы обогрева ствола, а также средствами автоматической защиты от работы в опасных режимах. По такому принципу можно компоновать калориферные установки различной тепловой мощности для стволов с любым расходом воздуха.

Система обогрева воздухоподающе-го ствола на базе теплогенератора «АТОН» тепловой мощностью 750 кВт реализована ша шахте «Чайкино-2» ГП «Макеевуголь». При этом требования безопасности и рекомендации к проектированию установки обогрева клетевого ствола разработаны МакНИИ. С целью сокращения эксплуатационных расходов в качестве топлива вместо природного газа использовался шахтный дегазационный метан, извлекаемый подземной вакуум-насосной станцией. Микродиффузионная горелка для сжигания природного газа модернизирована под газ дегазации производителем теплогенератора «АТОН» — ЗАО «Промгазаппарат». Принципиальная технологическая схема обогрева ствола и газоснабжения теплогенератора приведена на рис. 4.

/ 4 1

.................... 7 // /НИ///)//) 2 r/i//ifl) )) IN) ) / )}) f >) /}) f ) ///III 10 \6_

Рис. 3. Схема компоновки калориферной установки теплогенераторами «АТОН»: 1 - здание калориферной установки; 2 - теплогенератор; 3 - пункт смешивания горячего и атмосферного воздуха; 4 - воздухозаборная камера калориферов; 5 - воздухозаборная камера пункта смешивания; 6 - канал подачи атмосферного воздуха; 7 - канал подачи горячего воздуха; 8 - канал подачи теплого воздуха; 9 - ствол; 10 - заслонка для регулирования расхода воздуха; 11 - противопожарная ляда; 12 - защитные решетки; 13 - магистральный газопровод; 14 - газопровод калориферной установки; 15 - общий канал горячего воздуха; 16 - труба для выброса продуктов

сгорания в атмосферу

Fig. 3. Layout scheme of calorifer installation by heat generators «ATON»

1 22 И 12 15

00

CD

О

3

X

Cj Q

o\ —l X NO О

CN

NO N0

ю О

Рис. 4. Принципиальная схема обогрева ствола шахты «Чайкино-2»: 1 - здание калориферной установки; 2 - теплогенератор «АТОН»; 3 - воздухоподающий ствол; 4 - задвижка запорная; 5 - клапан запорно-предохранительный; 6 - клапан регулирующий; 7 - труба для подсоса воздуха; 8 - подземный вакуум-насос; 9 - каплеуловитель; 10- газопровод, 11 - скважина; 12- огнепреградитель; 13- фильтр волосяной; 14 - задвижка с электроприводом; 15- «свеча»; 16- регулятор давления; 17-труба для выбросов продуктов сгорания в атмосферу; 18 - канал для подачи горячего воздуха; 19 - противопожарная ляда; 20 - канал для подачи теплого воздуха; 21 - защитная решетка; 22 - манометр; 23 - анализатор метана; 24 - анализатор оксидов азота; 25 - анализатор оксида углерода

Fig. 4. Schematic diagram of heating of a trunk of the «Chaykino-2» mine

Каптируемый метан, извлекаемый поверхностной вакуум-насосной станцией, подается подземным вакуум-насосом ВВН-50 (позиция 8 на рис. 4) на горизонте 651 м к скважине и далее по наземному газопроводу диаметром 219 мм — к теплогенератору «АТОН» 2 с параметрами: расход МВС — 3,7 м3/мин; концентрация метана — 35 %; давление — 7,8 кПа. При этом стабилизация концентрации метана на указанном уровне осуществляется за счет подсоса воздуха по трубе, расположенной на всасе вакуум-насоса. Режим работы ВВН-50 по подаче МВС к теплогенератору обеспечивается по байпасной линии (позиция 6). Перед подачей МВС к теплогенератору газовая смесь проходит очистку от механических примесей в волосяном фильтре в соответствии с принятой технологической схемой подготовки МВС [5; 6].

Теплогенератор, газовая арматура и приборы устанавливаются в отдельном здании калориферной установки, которое отапливается и имеет вытяжную вентиляцию согласно действующим нормам проектирования. При этом использовано существующее здание бывшей подстанции РП-6/04 кВ, которое было перепланировано. Трубы наружного газопровода проложены на опорах высотой 3.. .5 м с уклоном 0,02 в сторону здания калориферной установки, изолированы минеральной ватой толщиной 80 мм и покрыты лакостеклотканью. Для отвода воды из газопровода, образовавшейся в результате конденсации водяных паров, в здании калориферной установки и под скважиной устанавливаются каплеуловите-ли. Отвод конденсата из надземного каплеу-ловителя осуществляется в подземный газовый колодец-конденсатор, расположенный вблизи здания калориферной установки.

Концентрация метана в МВС контролируется анализатором метана. При понижении концентрации метана ниже 25 % закрывается запорно-предохранительный клапан марки ПКН-200, открывается электрозадвижка на свече, и МВС выбрасывается в атмосферу. Трубопровод для выброса МВС в атмосферу расположен на 2 м выше наиболее выступающей части

крыши здания. На вводе в здание калориферной установки, перед теплогенератором «АТОН» и на свече имеются огнепрегради-тели марки ОП-200 и ОП-50. Регулировка давления осуществляется регулятором давления марки РДУК2-200/105. Поддержание заданной температуры нагреваемого воздуха, величина которой зависит от температуры атмосферного воздуха, обеспечивается путем задания температуры воздуха на пульте управления теплогенератора. Продукты сгорания выбрасываются по трубе в атмосферу. В канале теплого воздуха расположены анализаторы метана, оксидов азота и углерода (позиции 23.25). Датчик метана расположен также в помещении калориферной установки. При достижении концентрации метана 0,5 % и выше подается сигнал на отключение подачи МВС и теплогенератора. В каналах горячего и отепленного воздуха (позиции 18 и 20) расположены противопожарные ляды 19.

В ходе приемочных испытаний калориферная установка, оборудованная теплогенератором «АТОН», обеспечила нагрев 22000 м3/ч воздуха до 80 °С и устойчиво работала при давлении метановоздушной смеси (МВС) в пределах 8.12 кПа. Расход МВС при этом составлял 220 м3/ч с концентрацией метана 35±2 %. Концентрация вредных веществ в уходящих продуктах сгорания не превышала нормативных значений. Автоматика безопасности теплогенератора обеспечила безопасность его эксплуатации. Проверка допустимой длины поверхностного газопровода от поверхностной скважины до здания калориферной установки, при которой отсутствует процесс намораживания льда на его внутренней поверхности, осуществлялась по методике [3], разработанной на основании аналитических исследований [8]. При этом установлено, что фактическая длина газопровода (241 м) при заданных геометрических параметрах газопровода и тепло-физических параметрах МВС значительно меньше допустимой расчетной величины (365 м), в связи с чем дополнительные мероприятия по теплоизоляции газопровода не осуществлялись.

Выводы. Внедрение более безопасного типа воздухонагревателя в составе калориферных установок для обогрева воздухопо-дающих стволов угольных шахт позволяет обеспечить их эксплуатацию в зимний период года с соблюдением действующих правил безопасности. Кроме того, достигаются следующие преимущества по сравнению с известными калориферными системами:

а) капитальные затраты на строительство ниже в семь раз (за счет отказа от строительства здания котельной и теплотрассы, приобретения калориферных секций и другого оборудования);

б) отсутствуют затраты на топливные ресурсы за счет использования шахтного дегазационного метана;

Список литературы_

в) КПД использования выработанной тепловой энергии увеличен до 96 %;

г) электропотребление калориферной установки снижено в пять раз (за счет отсутствия системы циркуляции теплоносителя, конвейеров для подачи угля и золоудаления);

д) срок ввода в эксплуатацию калориферной установки составляет до 6.8 мес. вместо нескольких лет (за счет сокращения объемов строительно-монтажных работ);

е) улучшается экологическая обстановка за счет утилизации шахтного метана и сокращения вредных выбросов в атмосферу.

1. Алябьев В. Р. Анализ потенциальных опасностей при использовании огневых калориферов для обогрева воздухоподающих стволов угольных шахт // Способы и средства создания безопасных и здоровых условий труда в угольных шахтах: сб. науч. тр. Макеевка: МакНИИ, 2005. С. 166—174.

2. Алабьев В. Р. Пути развития и совершенствования технологических схем обогрева воздухоподающих стволов угольных шахт / / Способы и средства создания безопасных и здоровых условий труда в угольных шахтах: сб. науч. тр. Вып. 18. Макеевка: МакНИИ, 2006. С. 104—114.

3. Алабьев В. Р. Разработка методики расчета длины газопровода для транспортировки влажной ме-тановоздушной смеси в зимний период года // Вестник Донецкого горного института. Донецьк: ДонНТУ, 2006. № 1. С. 117-124.

4. Брюханов А. М., Алабьев В. Р., Черниченко В. К. Энергосберегающая технология обогрева воздухоподающих стволов угольных шахт // Уголь Украины. 2002. № 7. С. 20-21.

5. Подгорный Н. Е., Алабьев В. Р., Черниченко В. К. Основные технологические процессы подготовки шахтного метана как топлива для огневых калориферов / / Тезисы докладов междунар. науч.-практ. конф. «Технологии и оборудование для добычи угля подземным способом». Донецк, 2002. С. 36-37.

6. Подгорный Н. Е., Алабьев В. Р., Черниченко В. К. Способы и средства обеспечения технологических процессов подготовки шахтного метана //Способы и средства создания безопасных и здоровых условий труда в угольных шахтах: сб. науч. тр. Макеевка: МакНИИ, 2002. С. 185-191.

7. Солдатов В. И., Синявский С. А. Обогрев воздухоподающих стволов с использованием огневых калориферов // Уголь Украины. 2002. № 7. С. 34-35.

8. Methodological Basics of Gas-drainage Pipeline Engineering for Transporting Wet Firedamp in Winter Time / V. Alabiev, S. Alekseenko & I. Shaykhlislamova. Progressive technologies of coal, coalber methane, and ores Mining. CRC Press/Balkema, Taylor & Francis Group, London, 2014, pp. 195-200.

List of literature_

1. Alabyev V. R. Sposoby i sredstva sozdaniya bezopasnyh i zdorovyh usloviy truda v ugolnyh shahtah [Methods and means of creating safe and healthy working conditions in coal mines]: Collected scien. articles Makeevka: McNeil, 2005, pp. 166-174.

2. Alabyev V. R. Sposoby i sredstva sozdaniya bezopasnyh i zdorovyh usloviy truda v ugolnyh shahtah [Methods and means of creating a safe and healthy working conditions in coal mines]: coll. scien. art., vol. 18. Makiyivka: MakSRI, 2006, pp. 104-114.

3. Alabyev V. R. Vestnik Donetskogo gornogo instituta (Bulletin of Donetsk Mining Institute), 2006, no. 1, pp. 117-124.

4. Bruchanov A. M., Alabyev V. R., Chernichenko V. K. Ugol Ukrainy (Coal of Ukraine), 2002, no. 7, pp. 20-21.

5. Podgorny N. E., Alabyev V. R., Chernichenko V. K. Tezisy dokladov mezhdunar. nauch.-prakt. konf. «Tehnologii i oborudovanie dlya dobychi uglya podzemnym sposobom» (Abstracts of Intern. scientific-practical. conf. «Technologies and equipment for coal mining by underground methods»). Donetsk, 2002, pp. 36—37.

6. Podgorny N. E., Alabyev V. R., Chernichenko V. K. Sposoby i sredstva sozdaniya bezopasnyh izdorovyh usloviy truda v ugolnyh shahtah [Methods and means of creating safe and healthy working conditions in coal mines]: Collected scien. articles Makeevka: MakSRI, 2002, pp. 185-191.

7. Soldatov V. I., Sinyavsky S. A. Ugol Ukrainy (Coal of the Ukraine), 2002, no. 7, pp. 34-35.

8. Methodological Basics of Gas-drainage Pipeline Engineering for Transporting Wet Firedamp in Winter Time (Methodological Basics of Gas-drainage Pipeline Engineering for Transporting Wet Firedamp in Winter Time); V. Alabiev, S. Alekseenko & I. Shaykhlislamova. Progressive technologies of coal, coalber methane, and ores Mining. CRC Press/Balkema, Taylor & Francis Group, London, 2014, pp. 195-200.

Коротко об авторе _ Briefly about the author

Алябьев Вадим Рудольфович, д-р техн. наук, профессор кафедры «Безопасность производств», Санкт-Петербургский горный университет, г. Санкт-Петербург, Россия. Область научных интересов: тепловой режим глубоких шахт и рудников avr.09@mail.ru

Vadim Alabyev, doctor of technical sciences, professor, Safety of Production department, St. Petersburg Mining University, St. Petersburg, Russia. Sphere of scientific interests: thermal conditions of deep mines

Образец цитирования_

Алабьев B.P. Совершенствование технических решений по обеспечению безопасности обогрева воз-духоподающих стволов угольных шахт газовыми воздухонагревателями // Вестн. Забайкал. гос. ун-та. 2016. Т. 22. № 10. С. 4-13. DOI: 10.21209/2227-9245-2016-22-10-4-13

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.