CC BY
34
ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ «НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА - 97»
МОСКВА, МГГУ, 3.02.97 - 7.02.97 СЕМИНАР 7 «сРЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКИ ПЛАСТОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ»
О.В. Колоколов,
Государственная горная академия Украины А.Я. Хесин,
Опытно-конструкторское бюро свободно-поршневых двигателей
ПРИМЕНЕНИЕ СВОБОДНО-ПОРШНЕВЫХ АГРЕГАТОВ - ЭФФЕКТИВНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ В РАЗВИТИИ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИИ
Приднепровский регион с его высоко развитыми угольной и горнорудной, металлургической, химической, машиностроительной, оборонной и другими отраслями народного хозяйства, а также по производству и переработке продуктов сельского хозяйства и животноводства занимает ведущее место в Украине по промышленному и сельскохозяйственному производству. Интенсивная деятельность производственных предприятий требует крупномасштабного энергообеспечения. Которое в настоящее время не удовлетворяется в достаточной мере. Кроме того, эта деятельность послужила причиной экологического неблагополучия в ряде промышленных центров, таких, как Кривой Рог, Днепропетровск, Запорожье, Днепродзержинск, Павлоград, Желтые Воды и др.
Одной из причин сложившегося положения является применение технологий, не отвечающих современным социальноэкономическим и экологическим требованиям. Повсеместно применяются устаревшие металлоемкие и энергоемкие технологические процессы и технические средства, применение которых характеризуется низким коэффициентом полезного действия, большими затратами труда и материальных ресурсов, всевозрастающим объемом отходов и загрязнением окружающей среды.
Исследования в области нетрадиционных технологий, выполненные в ГГАУ на
кафедре подземной разработки месторождений, привели к выводу о целесообразности и незамедлительности внедрения на промышленных предприятиях Приднепровского региона ресурсосберегающих технологий на основе свободно-поршневых агрегатов (СВАГ ов).
Свободно-поршневые агрегаты разработаны на Украине в ОКБ свободнопоршневых двигателей (г. Харьков) и не имеют аналогов в пределах СНГ. Их характерными свойствами являются:
• отсутствие кривошипно-
шатунного механизма и механизма клапанного газораспределения;
• наличие переменной автоматически регулирующейся степени сжатия;
• экологическая чистота;
• малый расход топлива и масла;
• способность работать на любых жидких и газообразных видах топлива;
• практически мгновенный запуск при минусовых температурах воздуха;
• отсутствие вибраций;
• их установка не нуждается в фундаментах и мощных опорах.
К настоящему времени создана и доведена до промышленного производства широкая номенклатура СВАГов, каждый из которых по сравнению с действующими
(старыми) техническими средствами соответствующего назначения обладает удельной массой в 2-2,5 раза ниже, удельной занимаемой площадью меньше в 1,5-2 раза, удельной трудоемкостью изготовления ниже на 40-50 %, эксплуатационным расходом масла ниже в 3-5 раз, моторесурс выше в 4-5 раз, продолжительность работы без технического обслуживания больше в 4-5 раз.
Среди выпускаемых СВАГов свободно-поршневые двигатели, предназначенные в качестве приводов для наземных транспортных машин, установок морского и речного флота, электрогенераторов, насосов и др. Технических средств: электро- и элек-тротеплоагрегаты для автономного электроснабжения жилищных, коммунальных и промышленных объектов в городах, сельской местности и в труднодоступных (удаленных) районах, дизель-компрессоры различного назначения и давления, газонаполнительные компрессорные станции, утилизационные турбогенераторные агрегаты, вихревые мельницы, ветроэлектротур-боустановка, автомобильно газонаполнительная свободно-поршневая дизель-компрессорная станция и др.
Применение СВАГов позволяет полностью исключить потребление тепла и электроэнергии от внешней энергосети. Более того, используя местные отходы производства, они сами служат автономными средствами энерго- и теплоснабжения.
Энергоносителями для СВАГов могут служить:
• генераторный газ, получаемый из бурого или каменного угля в наземных газогенераторах или на станциях подземной газификации угля;
• метан, извлекаемый на шахтах при дегазации угольных пластов;
• коксовый газ, получаемый при коксовании угля на коксохимических заводах;
• доменный (колошниковый) газ металлургических заводов;
• биогаз, производимый в метан-тэнках из твердых отходов сельскохозяйственного производства и животноводства.
Кроме этих энергоносителей могут быть использованы попутный газ нефтяных месторождений и нефтеперерабатывающих заводов, природный газ низконапорных и малых газовых месторождений, а также традиционные виды топлива (дизельное, керосин, сырая нефть, мазут и пр.).
Приведенные данные позволяют утверждать, что применение СВАГов дает возможность погасить факелы, горящие на многих металлургических, нефтеперерабатывающих и коксохимических заводах, а также на нефте- и газодобывающих промыслах. За счет утилизации бесполезно сжигаемых продуктов можно будет не только получить столь необходимую дешевую электрическую и тепловую энергию, но и уменьшить загрязнение атмосферы.
Возможность автономного производства электроэнергии с помощью СВАГов имеет особо важное значение для компенсации пиковых нагрузок, трудность реализации которой применяемыми до последнего времени способами общеизвестна.
Определение полной экономической, экологической и социальной эффективности от внедрения СВАГов требует постановки обстоятельных исследований для каждой отрасли народного хозяйства. В данной статье ограничимся лишь указаниями возможных направлений применения СВАГов в угольной и металлургической отраслях.
В угольной промышленности
1. Для производства электрической и тепловой энергии из метановоздушных смесей, получаемых при дегазации угольных платов.
2. Для получения электроэнергии путем утилизации техногенных воздушных потоков.
3. Для автономного производства электрической и тепловой энергии при газификации каменных и бурых углей в наземных газогенераторах.
4. Для производства электрической и тепловой энергии, а также жидких моторных топлив и химических продуктов - в процессе подземной газификации угля.
5. Для обеспечения шахт сжатым воздухом и обогрева шахтных стволов (в зимнее время).
6. Для транспортировки метановоздушной смеси, получаемой при дегазации отдельных блоков шахтного поля, на большие расстояния.
7. Для применения шахтных тепловозов вместо аккумуляторных электровозов.
8. Для местного охлаждения воздуха в подготовительных очистных забоях.
9. Для эрлифтной откачки воды из шахт и угольных разрезов (карьеров).
10. На углеобогатительных фабриках:
• для сухой классификации угля;
• для сушки и снижения зольности мелкофракционных отсевов в процессе пневмосепарации;
• для обеспечения фильтропрессовых отделений сжатым воздухом;
• для размораживания угля и сыпучих материалов в вагонах.
В металлургической промышленности
В технологических процессах на металлургических, ферросплавных и огнеупорных предприятиях широкое применение должны получить свободно-поршневые генераторы газообразного энергоносителя для питания:
• струйных и вихревых мельниц;
• установок пневмоклассификации и пневмосепарации;
• установок вдувания пылеугольного топлива и флюсов в топки паровых котлов, во вращающиеся доменные печи, вагранки и элек-тродуговые печи;
• установок гранулирования и по-ризации расплава доменного и др. шлаков с утилизацией их тепла;
• платформ на воздушной подушке;
• систем подачи горячего воздуха и газа (например, из зоны охлаждения тоннельной печи в зону обжига);
• питания пневмотрамбовок и пневмомолотов;
• газлифтных насосов для транспортировки различных жидких сред (шлаков, шламов и суспензий).
• фильтр-прессов типа ФПАКМ для фильтрации и подсушки шламов;
• гаражей размораживания смерзшихся материалов;
• автоклавов и реакторов для производства силикатного кирпича, пеносиликатных изделий, силико-кальцита, жидкого стекла, смоло-пропитки и в др. технологических процессах;
• в установках по производству бесцементного шлакощелочного вяжущего и силикокальцита;
• в технологии производства кера-мобетонов на основе высококонцентрированных вяжущих суспензий.
Приведенные примеры возможного применения СВАГов в угольной и металлургической отраслях полностью не исчерпывают всех направлений их использования, однако могут служить ориентиром для определения их места в строительной индустрии, в химической, металлоперерабатывающей, оборонной отраслях, в коммунальном хозяйстве, на транспорте, в дорожном строительстве и т.д.
В сельской местности СВАГи, работающие на твердых отходах сельскохозяйственного производства (солома, жмых, шелуха, навоз и подстилка животноводческих помещений, листья, сорняки и т.п.). могут высокоэффективно использоваться:
• для электро-, тепло- и холодо-снабжения жилых и производственных объектов;
• для сушки зерна и других сельскохозяйственных продуктов;
• для пневмотранспорта зерна и семян:
• в качестве привода для различных механизмов и агрегатов (насосов, молотилок, транспортеров, вентиляторов и др.).
В заключение отметим, что единственным разработчиком и изготовителем СВАГов в границах СНГ является Украина. Организация массового производства СВАГов позволит Украине выступить на внешнем рынке с экспортом производимого оборудования.
Целенаправленное применение
СВАГов в Приднепровском регионе позволит в дальнейшем выйти на всеукраинский уровень и расширить область их использования в Донецко-Луганском, Львовско-Волынском и других регионах Украины, а также в странах СНГ. Таким образом, внедрение ресурсосберегающих технологий на основе свободно-поршневых агрегатов имеет общегосударственное значение.
© О.В. Колоколов, А.Я. Хесин
