Условия, при которых необходимо охлаждать воздух в шахте.

Условия, при которых необходимо охлаждать воздух в шахте.

В шахтах и подземных рудниках повышение температуры воздуха происходит в связи с его сжатие: под действием силы собственного веса (изменение температуры при этом составляет около 1° С на каждые 100 м глубины); увеличением температуры горных пород с глубиной, выделением теплоты при окислительных процессах в угле, породе и крепежных материалах, при работе механизмов и машин и т. д. Уменьшение нагрева воздуха на подземных горных предприятиях обеспечивается горнотехническими предприятиями (рациональными схемами вскрытия и разработки рождений, интенсивной вентиляцией), а снижение температуры воздуха его искусственным охлаждением в воздухоохладителях холодильных установок.

Установки для охлаждения (кондиционирования) воздуха используются на шахтах и рудниках при глубине разработок 700— 800м и более, когда за счет горнотехнических мероприятий не удается уже обеспечить нормальных температурных условий труда.

Схема шахтных холодильных установок.

В практике кондиционирования воздуха глубоких шахт и рудников известно большое число схем холодильных установок, отличающихся в основном схемами охлаждения воздуха, местом расположения холодильного оборудования, решениями по отводу тепла холодильных агентов и типом холодильного оборудования. По месту расположения холодильного оборудования различают три основные схемы холодильных установок: холодильная станция и воздухоохладители на поверхности; холодильная станция на поверхности, а воздухоохладители под землей; холодильная станция и воздухоохладители под землей.

Первая схема с размещением всего оборудования установки на поверхности обеспечивает лишь централизованное охлаждение поступающего в шахту или рудник воздуха, отличается простотой и удобством в эксплуатации, но мало эффективна. В большинстве случаев требуется охлаждать воздух на глубоком горизонте из-за его нагрева при движении по выработкам.

Воздухоохладители в двух последних схемах могут быть расположены: центрально, в районе околоствольного двора и охлаждать весь воздух, поступающий в шахту или на ее крыло; в квершлаге или на групповом штреке и обеспечивать охлаждение части воздуха для группы забоев; в отдельных горных выработках и забоях, осуществляя местное охлаждение воздуха; комбинированно, охлаждая воздух как в околоствольном дворе (" квершлаге или групповом штреке), так и в отдельных местах.

На рис. 23.1 приведены в качестве примеров принципиальные схемы холодильных установок с размещением станции холодильных машин на поверхности и под землей в околоствольном дворе на шахтах Донецкого угольного бассейна.

Установки для охлаждения воздуха включают станцию холодильных машин и воздухо-охладители, связанные со станицей системой циркуляции хладоносителя. Кроме того, в систему охлаждения воздуха входит большое число разнообразного оборудования: насосные станции для перекачки технологической воды и хладоносителя, охладители конденсаторной воды (градирни), промежуточные жидкостные теплообменники при расположении холоднльной станции на поверхности рудника или шахты, емкости для хладодоносителя, дис-петчерский пульт управления и другое оборудование.

Станция холодильных машин обычно включает две-три рабочие машины, обеспечивающие потребность в холоде всей шахты или рудника, и одну резервную машину.

Хладагенты.

В качестве холодильных агентов компрессорных холодильных машин шахт и рудников используются в основном хладоны (ранее принятое название — фреоны): хладон-12 (Р—12) и хладон-22 (Р—22). Применение аммиака (Р—717) допускается в угольной промышленности только на действующих аммиачных холодильных установках. Это связано с токсичностью паров аммиака и взрывоопасностью воздушно-аммиачных смесей.

Основные преимущества аммиака: высокие значения холодильного коэффициента и удельной хладо-производительности, небольшая его стоимость и отсутствие корродирующего воздействия на черные металлы.

Хладоны — вещества, представляющие собой фтористые и хлористые производные предельных (насыщенных) углеводородов, в основном метана и этана. Хладоны в небольших количествах практически безвредны для здоровья человека и по запаху неощутимы Хладон-12 и хладон-22 невзрывоопасны и практически не воспламеняются. При высоких температурах (для хладона-12 выше 400°С, а для хладона-22 выше 550° С) происходит разложение хладона с образованием небольших количеств ядовитого газа — фосгена.

Отрицательными свойствами хладонов являются их очень большая текучесть, т. е. они легко проникают через малейшие неплотности в соединениях и даже через поры металлов, и более низкий, чем у аммиака, коэффициент теплоотдачи.

В присутствии воды хладов вызывает коррозию металлических деталей.

Хладоносители.

В случае работы холодильной установки в режиме с охлаждением теплоносителя в испарителе до температуры не ниже +7° С в качестве хладоносителя может применяться вода и система циркуляции заполняется водой. При охлаждении теплоносителя в испарителе ниже +7° С во избежание замораживания система заполняется рассолом - раствором хлористого кальция (СаС1) или поваренной соли (NаС1). Концентрация рассола зависит от выбранной температуры его замерзания, которая принимается на 10° С ниже температуры охлажденного рассола.

При поверхностном расположении холодильной станции холодильные установки имеют, как правило, два контура: высокого давления, по которому циркулирует хладоноснтель - рассол, и низкого давления, по которому движется хладоноситель, как правило, вода. Контуры связаны между собой жидкостным теплообменником, в котором осуществляется передача холода хладоносителю, циркулирующему по контуру низкого давления. Высоконапорный хладоноситель, отдав свой холод, возвращается на поверхность.

Система циркуляции высоконапорного хладоносителя включает насосную станцию и коммуникации, связывающие испарители холодильных машин с жидкостным теплообменником высокого давления.

Для подачи хладоносителя к теплообменнику используются прокладываемые по стволам и специальным ходкам трубопроводы из цельнотянутых труб с максимальным диаметром до 300 мм, покрытые теплоизоляцией. В связи с утечками хладоносителя в схеме его циркуляции предусматривается теплоизолированный резервуар, в котором поддерживается постоянный уровень жидкости.

Низконапорный хладоноситель, так же как и высоконапорный, циркулирует по замкнутому контуру через емкость, расположенную в камере теплообменника. Наличие емкости позволяет смешивать хладоносители, поступающие с разных участков и имеющие различную температуру, а также по уровню контролировать утечки хладоносителя в сети трубопроводов контура низкого давления. Все трубопроводы и водосборники охлаждающей воды теплоизолируются.

Воздухоохладители.

Воздухоохладители по принципу работы разделяются на сухие и мокрые, а по конструкции на стационарные и передвижные.

В сухих охладителях воздух охлаждается при соприкосновении с холодными трубами (гладкими или оребренными). Внутри труб пропускают рассол или воду, а в воздухоохладителях непосредственного охлаждения и холодильный агент.

В мокрых (оросительных) и форсуночных охладителях теплообмен происходит путем непосредственного соприкосновения (контакта) воздуха с охлаждающей средой (водой или рассолом).

В воздухоохладителях форсуночного типа (рис. 23.2, а) воздух проходит через водяную завесу, создаваемую форсунками 2 охлаждается и затем через каплеуловитель 3 поступает в шахту. В некоторых случаях из-за повышенной влажности воздуха при выходе его подогревают в калорифере 5. Форсунки обычно устанавливают с распылом воды навстречу воздуху рядами по 10— 25 штук на 1 м² сечения камеры. Давление охлаждающей воды 0, 2—0, 4 МПа. Скорость движения воздуха в камере 1, 5—2, 5 м/с. Каплеуловители —это вертикальные зигзагообразно изогнутые листы оцинкованного железа. Расстояние между листами 8—10 мм. Изменение направления струй воздуха в каплеуловителе вызывает оседание капелек жидкости на поверхностях каплеуловителя.

Сухие воздухоохладители компонуются из типовых ребристо-трубных секций и вентиляторов и монтируются на платформах вагонеток. Ребрение труб позволяет получить более компактный аппарат с более высоким съемом теплоты на единицу длины трубы меньшими массой и стоимостью.

6. Принцип действия компрессионной (паровой) холодильной машины.

Группы: компрессорные и абсорбционные. В свою очередь, компрессорные машины подразделяются на воздушные и паровые.

В паровых компрессорных холодильных машинах в качестве холодильного агента используются пары жидкостей, которые при изменении параметров изменяют свое агрегатное состояние. Для этого выбираются легкокипящие (при сравнительно низкой температуре) жидкости. Паровые компрессорные холодильные машины наиболее распространенные.

Схема паровой холодильной машины (см. рис. 24.1, 6) отличается от схемы воздушной тем, что холодильник заменен конденсатором 3, а холодильная камера —испарителем 1. Кроме того, вместо расширительного цилиндра предусматривается регулирующий дроссельный вентиль 4.

При работе паровой холодильной машины пары холодильного агента компрессором 2 засасываются из испарителя 1, сжимаются и далее поступают в конденсатор 3, где они обращаются в жидкость. Вентилем 4 жидкость дросселируется до давления кипения; в испарителе 1 жидкость кипит, поглощая теплоту из окружающей среды.

В абсорбционной холодильной машине функцию компрессора выполняет система абсорбер—генератор (кипятильник), которая отсасывает пары холодильного агента из испарителя, повышает их давление и затем подает их в конденсатор. Сущность процессов, происходящих в системе абсорбер—генератор, состоит в следующем. В системе абсорбер — генератор вместе с холодильным агентом циркулирует второе рабочее тело - абсорбент (жидкость, активно поглощающая пары холодильного агента). В абсорбере происходит поглощение абсорбентом поступающих туда из испарителя паров холодильного агента. Обогащенный холодильным агентом раствор абсорбента насосом подается в генератор, где в результате подвода теплоты раствор кипит и происходит выпаривание паров холодильного агента, поступающих затем в конденсатор. Наибольшее применение в абсорбционных машинах получили водоаммиачный (Н₂О—NН₃) и водобромистолитиевый (LiВг—Н₂О) растворы. В этих растворах в качестве холодильного агента используют соответственно аммиак и воду, а в качестве абсорбентов - воду и бромистый литий. Первый раствор можно использовать для получения температур выше и ниже 0° С, а второй - только для температур выше 0° С. Возможно использование в абсорбционных машинах и других растворов, в частности хладоновых.

Парашюты.

Парашюты предназначаются для плавной остановки и удержания людской вагонетки при обрыве подъемного каната или подвесного устройства.

В настоящее время на шахтах применяются парашюты с захватом за проводники и за специальные тормозные канаты. Более надежными являются парашюты второго типа, и в перспективе они заменят парашюты с захватом за проводники.

Парашюты с захватом за тормозные канаты состоят из ловителя, устанавливаемого на клети, одного или двух тормозных канатов, навешиваемых для каждой клети на всю глубину ствола, устройств натяжения и крепления тормозных канатов в зумпфе и амортизаторов с амортизационными канатами, Верхние концы тормозных канатов крепятся соединительными муфтами с амортизационными канатами амортизаторов, устанавливаемых на площадке копра. Широкое применение получили канатно-винтовые амортизаторы состоящие из сухарей с регулировочными винтами и валков, между которыми располагался амортизационные канаты.

Ловитель (см рис.) служит для улавливания клети при обрыве или значительном ослаблении подъемного каната путем захвата тормозных (тормозного) канатов. В транспортном положении приводная пружина ловителя сжата натяжением головного каната и клинья 7 его не соприкасаются с тормозными канатами 1. При обрыве головного каната или подвесного устройства приводная пружина разжимается и через шток 8 и рычажную систему перемещает клинья, вводя их в соприкосновенье с тормозными канатами. Первоначальное заклинивание ловителя происходит за счет упругой силы пружины, а затем воздействия массы клети, которая, опускаясь на шток ловителя, сжимает пружину и тем самым еще больше заклинивает ловитель на тормозных канатах.

После срабатывания ловителя клеть вместе с тормозными канатами плавно зависает, а ее кинетическая энергия поглощается амор-тизаторами при протягивании а них амортизационных канатов.

Парашюты с захватом за проводники состоят из ловителя, амортизаторов и амортиза-ционных канатов, располагаемых на клети. Амортизационные канаты пропускаются через амортизаторы и верхним концом крепятся к ловителю, а их нижние концы соединяются с каркасом клети. При срабатывании ловитель захватывает проводники к останавливается, а клеть тормозится плавно и зависает на амортизационных канатах. Кинетическая энергия падающей клети поглощается при протягивании амортизационных канатов через винтовые амортизаторы. Ловитель останавливается за счет сил трения его захватав о металлические проводники или резания ими деревянных проводников.

В настоящее время серийно выпускаются парашюты типа: ПТК — с клиновым ловителем, ПКЛ — с эксцентриково-клиновым лови-телем, модификации парашютов ПТК н ПКЛ для подъемных установок со шкивами трения и типа ПДП для деревянных проводников. Парашюты типа ПКЛ снабжаются одним тормозным канатом, а типа ПТК — двумя канатами. В этом заключается основное отличие названных типов парашютов.

Парашюты типа ПДП относятся к типу парашютов с захватом за проводники.

Условия, при которых необходимо охлаждать воздух в шахте.

12 3 Следующая ⇒