Воздухонагревательные устройства как составная часть безопасности предприятий угольной отрасли
Энергетические воздухонагревательные установки давно выпускаются отечественной промышленностью. В частности, ОАО «КЭЗСБ» из Кемерово выпускает подобные устройства уже с 1999 года. В настоящее время эксплуатируется приблизительно 30 энергокомплексов.
В их состав входят теплообменники (рекуперативные), вентиляционное оборудование, использующее горячее дутье с забором воздуха, механизмы всасывания дыма, а также уловитель золы и газоходы. Для того, чтобы эвакуировать золу и пыль с объекта, под соответствующими улавливателями располагаются конвейеры спирального типа, которые в системе переходят на основную конвейерную ветку по удалению этих веществ, поступающих со всех сторон.
Производительность воздухонагревательных механизмов значительно увеличивается при определённой температуре воздуха. Именно поэтому, если на объекте этот показатель низкий, то он подвергается процедуре подогрева.
При входе горения находятся шиберы, с помощью которых осуществляется регулировка воздушных потоков, причем в каждой части процесса горения они разделены колосниковой решеткой.
Уловители пыли и золы (шнековые), размещенные впереди теплообменника, проводят грубую чистку дымовых фракций. Существует и вторая стадия этого очистительного процесса, более тщательная. Она проходит в зоне нижнего борова (переходного) группового теплообменного устройства. Зола после повторной чистки посредством специального спирального конвейера удаляется в отдельные зоны для последующей утилизации. Подобная двухуровневая система очистки дыма способна достигнуть производительности в пределах 85-90%.
Все подобные энергокомплексы оснащены современными автоматическими системами управления производства и контроля над ними. Процессы автоматизации установки в том числе направлены на обеспечение ее безопасности, создание и поддержание нормативного уровня температурного режима воздуха, который подается в шахту, а также обеспечение надежности эксплуатируемого оборудования.
Воздухонагревательные устройства, изготовленные кемеровским заводом, имеют и свои недостатки. Так, например, на подобных установках, внедренных до 2008 года, шлакируются поверхности стенок камер, в которых происходит процесс сгорания. Подобный процесс происходит, когда сжигается угольное сырье, имеющее толщину оптического слоя свыше 0. Это грубое нарушение нормативного регламента эксплуатации энергокомплекса, который запрещает использовать такое топливо. Причем специалисты отмечают, что зашлакованность» формируется также и на экранах топок. Эксперты убеждены, – проблема исключительно в качестве используемого сырья. На ТЭЦ или ГРЭС, как правило, уголь более качественный, так как на этих объектах осуществляются оптовые поставки топлива с заранее оговоренными требования к его качеству, соответствующему нормативным правилам. В шахтах зачастую топят тем, что «попало под руку», а точнее – что добудут то и бросят в топку.
Кемеровские разработчики ОАО «КЭЗСБ» решили внести изменения в базовую технологию, которая была оснащена модернизированной камерой сгорания циклонно-слоевого типа. В ней присутствует система вторичного процесса дутья, целью которого является формирование в топке изотермического режима. Кроме того, это способствует определенному снижению температурного режима внутри стенок топочной емкости и обеспечивает более качественное сгорание фракций.
Достоинства новой топливно-энергетической установки перед традиционными устройствами, нагревающих воздух, классифицируются следующим образом:
- Достаточно небольшие капитальные затраты при строительстве и монтаже энергооборудования.
- Использование так называемой «сухой» технологии нагревания воздуха в шахте.
- Высокая производительность оборудования при относительно небольших эксплуатационных издержках на топливо, ремонт и т. д. Более того в новых технологиях нет котлов и емкостей для подготовки воды.
- Высокая надежность энергокомплекса.
Коэффициент полезного действия энергетической установки по типу калориферной модели находится в пределах 72-76%. Этот же показатель для котлов составляет 83-85%.
Колосниковая решетка (беспровальная), функционирующая с системой охлаждения воды в так называемых вихревых котлах (тип «Торнадо»), используемая многими предприятиями (например, ОАО «Сибшахтострой») в котельных устройствах, еще более усугубляет аварийность опасного производственного объекта. Дело в том, что настоящей защитой в подобных механизмах является высокоорганизованный процесс дутья под решетку, а не структура (толщина) угольного сырья.
Зачастую как тепловой носитель используется антифризное вещество. Это, соответственно, влечет за собой разработку более жестких требований по сохранению окружающей среды. Чтобы не допустить проникновение опасного вещества в почву и грунтовые воды необходимы определенные защитные мероприятия. А это в свою очередь увеличивает объем финансирования на проектирование и установку подобных механизмов. Также это влияет (причем в большую сторону) на текущие расходы по эксплуатации всего энергокомплекса. К оборудованию, призванному обеспечить экологическую защиту эксплуатируемого объекта, относятся трубопроводные дренажные системы, специальные емкости, куда в аварийных случаях сливается опасное вещество, и т.д.