РУКОВОДСТВО

УТВЕРЖДЕНО Энергомеханическим управлением Минуглепрома СССР 29 марта 1982 г.

РУКОВОДСТВО

по техническому обслуживанию калориферных установок шахт

Под общей редакцией Н. И. КАРАСЕВА

МОСКВА «НЕДРА» 1984

17.    Высокотемпературная вода должна поступать в гидравлический тракт калориферной установки через устройства для осаждения твердых включений (грязевики).

18.    В гидравлическом тракте должны быть предусмотрены средства для удаления воздуха из внутренних полостей калориферов, а также выпуска воды из системы в аварийных ситуациях.

19.    Калориферная установка должна соединяться с источником тепла автономным двухтрубным теплопроводом.

20.    Компоновка калориферов должна обеспечивать одинаковые расходы воды через все работающие блоки калориферов.

21.    Преимущественным направлением движения воды в трубках калориферов должно быть сверху вниз со скоростью не менее 0,3 и не более 0,8 м/с.

22.    Конструкция воздушного тракта должна обеспечивать одинаковые расходы воздуха через блоки калориферов и отдельные калориферы внутри блоков. Степень неравномерности нагрузки колонн калориферов воздухом должна быть не более 15 %.

23.    Давление воды в любой точке гидравлического тракта калориферной установки допускается не более 1,2 МПа по условию механической прочности калориферов и не менее 0,3—0,5 МПа по условию невскипания энергоносителя.

24.    Относительная мощность вентилятора главного проветривания, затрачиваемая на преодоление аэродинамического сопротивления калориферной установки, должна быть не более 10 %.

25.    Поток атмосферного воздуха должен входить в воздушный тракт калориферной установки на высоте не менее 2 м от уровня земли.

26.    Воздушный и гидравлический тракты должны быть оборудованы необходимым набором запорной арматуры для подключений и отключений потоков энергоносителей, а также для изменения направления их движения.

27.    Калориферная установка должна быть снабжена регулирующей арматурой для плавного изменения расходов греющего и нагреваемого энергоносителей в целях регулирования теплопроиз-водительности и защиты калориферов от замерзания в них воды.

28.    Конструкция гидравлического тракта должна допускать установку отборных устройств для датчиков расхода, давления и температуры воды.

29.    В гидравлическом тракте калориферной установки должны быть предусмотрены средства защиты от повышенного давления воды.

30.    Калориферная установка должна быть снабжена аппаратурой автоматического управления, обеспечивающей: автоматическую стабилизацию температуры воздуха в стволе в пределах +2-н + 5°С или —7н—4 °С (для условий многолетней мерзлоты) во всем возможном диапазоне значений температуры атмосферного воздуха; защиту калориферов от замерзания в них воды в аварийных ситуациях; блокировку технологического оборудования от непредусмотренного способа использования; регистрацию температу-10

ры воздуха в стволе и атмосферного воздуха, температуры воды на входе и выходе из калориферной установки, температуры воды на входе в калориферы (для установок со смесительными насосами), расхода воды через калориферную установку, расхода воды через подмешивающий насос (для установок со смесительными насосами); сигнализацию о снижении температуры воздуха в стволе ниже + 2°С или ниже —7°С и повышении ее выше + 5°С или —4°С, снижении температуры воды на выходе из калориферной установки ниже + 20 °С и повышении выше +70 °С, повышении давления воды на входе в калориферную установку более 1,2 МПа и снижении менее 0,5 или 0,3 МПа, снижении расхода воды через калориферы ниже расчетного значения, реверсе вентилятора главного проветривания, состоянии исполнительных механизмов и смесительных насосов.

31.    Внутри здания калориферной установки должно быть изолированное помещение для размещения аппаратуры автоматического управления, регистрирующих и показывающих приборов, аппаратуры электроснабжения.

32.    Электродвигатели технологического оборудования и исполнительных механизмов в помещении калориферной установки должны иметь взрывобезопасное (РВ) или рудничное нормальное исполнение в зависимости от газообильности отрабатываемого месторождения.

1.3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ КАЛОРИФЕРНЫХ УСТАНОВОК

Технологическая схема калориферной установки состоит из технологического оборудования; соединенного между собой трактами греющего и нагреваемого энергоносителей.

Многообразие технологических схем определяется приведенными ниже вариантами компоновок калориферов.

Компоновкой теплообменных аппаратов калориферной установки будем называть вариант их соединения между собой и тепловой сетью и размещения в пространстве по ходу движения греющего и нагреваемого энергоносителей в целях обеспечения требуемой установленной тепловой мощности.

Карагандинским политехническим институтом (КарПТИ) предложены следующие компоновочные единицы: калорифер, колонна, блок, ярус, ряд. Ниже приведены их краткие определения.

Калорифер — стальной поверхностный теплообменный аппарат с перекрестным током энергоносителей, выпускаемый серийно по ГОСТ 7201-80.

Колонна — совокупность ^скольких калориферов, соединенных между собой последовательно по ходу греющего энергоносителя и установленных вертикально и перпендикулярно потоку нагреваемого воздуха.

Блок — совокупность нескольких колонн, соединенных между

11

собой последовательно по ходу греющего энергоносителя, присоединенных к подающему трубопроводу установки на входе и обратному трубопроводу на выходе и установленных перпендикулярно потоку нагреваемого воздуха.

Ярус — совокупность нескольких блоков, установленных перпендикулярно потоку нагреваемого воздуха на одной и той же геодезической отметке.

Ряд — совокупность нескольких блоков при одноярусной компоновке или нескольких ярусов при многоярусной компоновке,

О    6

Рис. 3. Технологические схемы блоков при одно- и многорядной компоновках

установленных перпендикулярно потоку нагреваемого воздуха. При одноярусной компоновке понятия ярус и ряд идентичны.

На рис. 3, а показана схема однорядной компоновки с одноярусным размещением блоков. При однорядной компоновке поток нагреваемого воздуха проходит только одну ступень нагрева. В блоке, как правило, несколько колонн соединены последовательно по ходу воды и развернуты вдоль фронта воздушного потока.

Блок снабжен набором запорной арматуры, с помощью которого обеспечивается нормальное его подключение к тепловой сети и аварийное отключение. При такой компоновке ряд является наиболее крупной компоновочной единицей, обеспечивающей заданную теплопроизводительность установки.

На рис. 3, б показана схема однорядной компоновки с двумя ярусами блоков. Допустимый размер помещения калориферной установки по высоте делится между блоками каждого яруса и поэтому число калориферов в колонне уменьшается. Преимуществом многоярусной компоновки является возможность подачи воды высокой температуры в калориферы нижнего яруса,

12

которые из-за явления гравитационного напора оказываются нагруженными воздухом более, чем калориферы верхнего яруса. Это свойство многоярусной компоновки уменьшает опасность замерзания энергоносителя в трубной системе калориферов в аварийных ситуациях.

На рис. 3, в показана схема двухрядной компоновки с одноярусным соединением блоков в рядах. При многорядных компоновках образуется столько ступеней последовательного нагрева воздуха, сколько рядов в компоновке. Это уменьшает живое сечение для прохода воздуха, увеличивает потери де-

Рис. 4. Технологическая схема воздушного тракта калориферной установки института Карагандагипрошахт: 1 — калориферы; 2 — воздухораспределяющие жалюзи; 3 — клапан подачи горячего воздуха в копер; 4 — лебедка; 5 — противопожарные ляды; 6 — привод воздухораспределяющих жалюзи; 7 — воздуховод

прессии на воздушном тракте калориферной установки, но позволяет сократить требуемый объем помещения калориферной установки на единицу установленной тепловой мощности. Многорядные компоновки возможны как с параллельным соединением всех блоков в тепловой сети, так и последовательным соединением блоков между рядами, т. е., когда выходной патрубок блока первого ряда соединяется с входным патрубком блока следующего ряда. Для любых конкретных условий может быть рассчитана оптимальная компоновка по критерию минимума приведенных затрат, обеспечивающая допустимые значения температуры воздуха в стволе, температуры обратной воды, скорости воды в трубах калориферов, допустимую надежность компоновки и допустимые габариты.

В Карагандинском бассейне распространена схема безвентиля-торной калориферной установки института Карагандагипрошахт (рис. 4 и 5). Компоновка калориферов однорядная с одноярусным размещением блоков. Калориферы располагаются с двух противоположных сторон смесительной камеры, находящейся над вентиля-

13

ционным каналом и снабженной управляемым дроссельным жалюзийным органом. Поступление холодного воздуха к калориферам осуществляется через воздухозаборные проемы с металлической решеткой, расположенные в стене здания. Часть воздуха проходит через теплообменные аппараты и, нагреваясь, попадает через управляемые жалюзи в камеру смешения. Здесь нагретый воздух смешивается с холодным, попадающим непосредственно в камеру смешения через верхнее отверстие дроссельного регулирующего органа, также оборудованное управляемыми жалюзи. Верхние и боковые жалюзи имеют самостоятельные приводы, работающие

Рис. 5. Технологическая схема гидравлического тракта калориферной установки института Карагандагипрошахт: / — раздающий коллектор прямой воды; ^--собирающий коллектор 'Обратной воды; 3—« грязевик; 4 — водяные калориферы; 5 — воздухоотводчнк; 6 — вентиль; 7 — регулирующий клапан

таким образом, что если верхние жалюзи увеличивают расход холодного воздуха в смесительную камеру, то боковые уменьшают расход нагретого и наоборот, оставляя общее количество воздуха постоянным. Смешанный воздух попадает из смесительной камеры в ствол по вентиляционному каналу. Незначительная часть подогретого воздуха (5—10% общего количества воздуха, подаваемого в шахту) из калориферной через дроссельный клапан попадает по воздуховоду в копер для его обогрева.

Каждый блок представлен одной колонной. На входе и выходе каждой колонны установлены вентили, позволяющие регулировать гидравлические сопротивления всех колонн для создания их равномерной нагрузки и отключения любой из них в случае аварии. Перегретая вода поступает из тепловой сети на раздающий коллектор калориферной установки через грязевик, служащий для защиты теплообменных аппаратов и арматуры от загрязнения. По распределительным трубопроводам вода поступает в калориферы и, охладившись, попадает в собирающий коллектор калориферной 14

установки, соединенный с обратным трубопроводом тепловой сети. На выходе собирающего коллектора воды установлен регулирующий клапан, предназначенный для количественного регулирования теплопроизводительности. Отвод воздуха из трубной системы калориферов осуществляется с помощью воздухоотводчиков.

Технологическая схема гидравлического тракта калориферной установки со смесительными насосами показана на рис. 6. В приведенном варианте схемы принята однорядная двухъярусная компоновка. Присоединение гидравлического тракта к тепловой сети выполнено через электрифицированные задвижки 1, 2, что обеспе-

Рис. 6. Технологическая схема гидравлического тракта калориферной установки со смесительными насосами

чивает возможность как дистанционного ручного, так и автоматизированного управления установкой. Для регулирования теплопро-изводительности калориферной установки во всем диапазоне нагрузок используются дроссельные регулирующие клапаны 5 и 6 и смесительный насос. Регулирующий клапан 5 изменяет подачу сетевой воды, а клапан 6 подачу подмешиваемой воды, охлажденной в калориферах и поступающей в обратную магистраль тепловой сети. В расчетном режиме регулирующий клапан 6 полностью закрыт, а смесительный насос остановлен. При этом в калориферы поступает только сетевая вода с температурой, определяемой используемым в данной системе теплоснабжения температурным графиком качественного регулирования. По мере повышения температуры атмосферного воздуха, т. е. снижения нагрузки ниже расчетного режима, регулирующий клапан 5 прикрывается, а клапан 6 открывается и включается смесительный насос. Соотношение расходов сетевой и подмешиваемой воды выбирается таким, чтобы для данной нагрузки скорость воды в трубках калориферов была не ниже допустимой, а температура нагреваемого воздуха в воз-

15

духоподающем стволе соответствовала заданному значению. Таким образом, по мере снижения нагрузки калориферной установки расход воды из подающей магистрали тепловой сети уменьшается, а расход подмешиваемой воды увеличивается. Преимуществом такого регулирования теплопроизводительности является практическое исключение явлений неупорядоченности циркуляции воды в калориферах при низких нагрузках, так как за счет подмешивания скорость воды в трубках калориферов может быть всегда установлена более 0,3 м/с, ниже которой возможно замерзание воды. Кроме этого такой способ обеспечивает качественное регулирование теплопроизводительности во всем диапазоне нагрузок при незначительных дополнительных затратах электроэнергии на перемещение подмешиваемой воды. Для калориферной установки с расходом воздуха 100м³/с установленная мощность двигателя смесительного насоса не превышает 7 кВт, а для установки с расходом воздуха 400 м³/с — 28 кВт. Для обеспечения соответствующей технологической надежности предусмотрены два смесительных насоса, один из которых — рабочий, а второй — резервный. Узел смесительных насосов снабжен соответствующим набором предохранительной и запорной арматуры, допускающей замену насоса без отключения калориферной установки от тепловой сети и исключающей переток сетевой воды из подающей линии в обратную (обратный клапан 7) при остановке смесительного насоса или при увеличении располагаемого давления на входе в гидравлический тракт калориферной установки.

Для защиты затворов регулирующих клапанов от попадания взвешенных частиц сетевая вода подается в гидравлический тракт через грязевик 3. Узел регулирующего клапана подачи сетевой воды 5 снабжен набором задвижек, обеспечивающих ремонт и замену клапана без отключения калориферной установки от тепловой сети. Для отвода воздуха от гидравлического тракта предусмотрены ручные или автоматические воздухоотводчики 9, подключаемые к распределительному трубопроводу в наиболее высоких точках.

Для защиты теплообменных аппаратов от замерзания в них энергоносителя предусмотрены клапаны 8 с электромагнитным приводом, обеспечивающие быстрое опорожнение гидравлического тракта от воды в аварийных ситуациях. При этом задвижки 1 и 2 закрываются и отключают калориферную установку от тепловой сети, клапаны 8 и 6 открываются, клапан 5 закрывается, а смесительный насос включается для более быстрого опорожнения калориферов от воды через клапан 8. Если калориферная установка снабжена дроссельными воздушными клапанами смесительной камеры с малым пропуском в закрытом состоянии, то технологически возможен другой способ защиты калориферов от замерзания, пригодный при сравнительно кратковременных нарушениях в подаче сетевой воды в калориферы. Он заключается в том, что в аварийной ситуации расход воздуха через калориферы прекращается, задвижки 1 и 2 закрываются, клапаны 8 остаются закрытыми, клапан 5 16

закрывается, а клапан 6 открывается. При этом в трубках калориферов создается упорядоченная циркуляция воды с помощью смесительного насоса при нулевой нагрузке калориферов воздухом, что исключает возможность замораживания энергоносителя. Эффективность этого способа защиты не уменьшается при аварийных состояниях задвижек 1 и 2, когда они, например, полностью не закрываются.

Для оперативной оценки и сигнализации состояния гидравлического тракта технологически необходимы средства измерения следующих технологических величин:

давления на входе и на выходе из гидравлического тракта (отборные устройства давления соответственно 11 и 12);

температуры воды на входе и на выходе из гидравлического тракта (отборные устройства температуры соответственно 13 и 14);

давления на выходе регулирующих клапанов 5 и 6 (отборные устройства 15 и 16);

температуры воды на выходе смесительного коллектора 10 (отборное устройство температуры 16);

расхода воды, поступающей через клапаны подачи сетевой и подмешивающей воды (отборное устройство расхода 4).

1.4. ТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ

Отечественная промышленность выпускает калориферы, которые отличаются конструктивными и теплогидравлическими характеристиками и в которых греющим теплоносителем являются перегретая вода и пар, наиболее распространенными являются следующие разновидности калориферов.

1.    Калориферы со стальным пластинчатым теплообменным элементом, одноходовые или многоходовые с цилиндрическими трубками и с коридорным или зигзагообразным порядком их расположения в трубной решетке типов КВБ, КФС, КФБ, КМС, КМБ, КЗПП, К4ПП, КЗВП, К4ВП, КВСА-П, КВБА-П.

2.    Калориферы со стальным пластинчатым теплообменным элементом, одноходовые или многоходовые с плоскоовальными трубками, расположенными в один ряд по ходу воздуха, типа СТД 3009В, СТД 3010В, КВБ-П-01.

3.    Калориферы со стальным пластинчатым теплообменным элементом, одноходовые с цилиндрическими трубками, расположенными зигзагообразным порядком в трубной решетке типа КФСО, КФБО.

4.    Калориферы с биметаллическим пакетным теплообменным элементом, одноходовые и многоходовые с цилиндрическими трубками, расположенными зигзагообразным порядком в трубной решетке типа КСК-3, КСК-4, КПЗ-СК, КП4-СК.

В конструктивном отношении калориферы представляют собой пучок цилиндрических или плоскоовальных оребренных трубок определенной длины, фиксированных трубными решетками, которые закрыты крышками и образуют в совокупности входной и

17

Таблица i

Техническая характеристика калориферов типа КФСО

00

Модель и номер калорифера Поверх ность нагрева, м* Живое сечение, м* Размеры, мм Масса, кг : Пх Пл по воздуху по теплоно сителю А At <4* А 8 Б вх вг ва В КФСО-7 30,05 0,271 0,0122 860 900 S24 1100 722 760 782 630 200 123,1 6 6 КФСО-8 35,28 0,318 0,0122 1010 1050 1080 1250 710 760 782 630 200 140,0 6 7 КФСО-9 41,89 0,375 0,0145 1010 1050 1080 1250 840 880 902 750 200 159,7 7 7 КФСО-10 48,22 0,431 0,0145 1160 1200 1230 1400 840 880 S02 750 200 178,3 7 9 КФСО-11 55,84 0,497 0,0168 1160 1200 1230 1420 970 1010 1032 870 200 206,0 8 9

Коэффициент теплопередачи для калорифера типа КФСО (теплоноситель — вода): К_х “ 16,38 (ор)0.501    Вт/(м²    К).

Сопротивление проходу воздуха; ДЯ = 3,29 (ор)^»®¹ Па,

Техническая характеристика калориферов типа КФЕО

Таблица 2

Модель и номер калорифера Поверх ность нагрева, м* Живое сечение, м* Размеры, мм Масса, кг nt я. по воздуху по теплоно сителю А At At в Bt Bt вА В КФБО-7 40,06 0,271 0,0163 860 900 S24 1100 720 760 782 680 240 152,2 6 6 КФБО-8 47,04 0,318 0,0163 1010 1050 1080 1250 710 760 782 630 240 174,8 6 7 КФЬО-^ 55,86 0,375 0,0193 1010 1080 1060 1250 842 880 902 750 240 206,5 7 7 КФЬО-10 64,29 0,431 0,0193 1160 1200 1230 1400 842 880 902 750 240 230,2 7 9 КФБО-11 71,06 0,475 0,0213 1160 1200 1230 1420 926 1010 1032 870 240 258,0 8 9

Коэффициент теплопередачи для калориферов типа КФБО (теплоноситель — вода): К_т = 14,72 (ор)®^17 _ш0,133 Вт/(м² К). Сопротивление проходу воздуха: ДЯ=4,23 (ир)Б94г]_а>

выходной коллекторы с патрубками для подачи теплоносителя. Оребрение трубок выполняется плоскими или гофрированными пластинами. Калориферы снабжены типовыми съемными щитками, с помощью которых отдельные калориферы соединяются в теплоотдающие поверхности требуемых размеров с плотным прилеганием друг к другу, чтобы уменьшились свободные пропуски холодного воздуха.

Рис. 7, Общий вид калориферов типов КФБО и КФСО

В настоящее время в калориферных установках шахт используются калориферы, технические характеристики которых приведены в табл. 1—6, а общие виды показаны на рис. 7—9.

1.5. ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ТЕПЛОМЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Вспомогательное тепломеханическое оборудование в технологической схеме калориферной установки обеспечивает регулирование теплопроизводительности путем изменения расходов энергоносителей, отключение и подключение к тепловой сети, защиту от технологически недопустимых значений параметров греющего энергоносителя, улавливание из энергоносителя взвешенных частиц, удаление воздуха из трубной системы калориферов, защиту

19

УДК 697.921.452—7:627.481.22

Руководство по техническому обслуживанию калориферных установок шахт. Под общей редакцией Н. И. Карасева/Н. И. Карасев, Б. Ф. НегруцкИй, А. И. Григорьев и др. М„ Недра, 1984, 176 с.

Изложена технология технического обслуживания с периодическим контролем для калориферных установок воздухоподающих стволов шахт. Приведены организация, методы выполнения и периодичность технической диагностики воздушного тракта, технологические схемы основных ремонтно-наладочных работ. Отражены вопросы техники безопасности при выполнении технической диагностики и ремонтно-наладочных работ и методы гидравлических и тепловых расчетов технологических схем в процессе наладки и реконструкции калориферных установок.

Для персонала специализированных наладочных бригад монтажно-наладочных управлений, выполняющих работы по техническому обслуживанию объектов систем теплоснабжения шахт, слесарей и инженерно-технического персонала шахт, а также проектно-конструкторских организаций, выполняющих проекты реконструкции калориферных установок во всех угольных бассейнах.

Табл. 31, ил. 30, список лит. — 35 назв.

Авторы:

Я. И. Карасев, Б. Ф. Нееруцкий, А. И. Григорьев_л Н. Я. Волощенко, Я. Я. Пасюта, С. С. Байжанов, Я. А. Крутев, В. К- Фогель, Б. Я. Иванов.

2501020000—180

043(01) —84 ^297—84

Николай Иванович Карасев, Борис Федорович Негруцкий,

Александр Иванович Григорьев и др.

РУКОВОДСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ ОБСЛУЖИВАНИЮ КАЛОРИФЕРНЫХ УСТАНОВОК ШАХТ

Редактор издательства С. А. Моисеева Переплет художника В. Ю. Новикова Художественный редактор О. Н. Зайцева Технический редактор А. В. Трофимов Корректор И. Н. Таранева

ИБ № 4815____

Сдано в набор 17.10.83. Подписано в печать 09.04.84. Т-09319. Формат 60 х 90/_1в- Бумага типографская № 3. Гарнитура «Литературная>. Печать высокая. Уел. печ. л. П.0. Уел. кр.-отт. 11.25. Уч.-изд. л. 13.07. Тираж 4500 экз. Заказ 386/8850-12. Цена 85 коп.

Ордена «Знак почета» издательство «Недра», 103633, Москва, К-12, Третьяковский пр., 1/19, Харьковская книжная фабрика «Коммунист». 310012, Харьков-12, ул. Энгельса, 11,

ВВЕДЕНИЕ

Постановления ЦК КПСС и Совета Министров СССР «О мерах по ускорению технического перевооружения шахт Министерства угольной промышленности СССР» и «Об усилении работы по экономии и рациональному использованию сырьевых, топливно-энергетических и других материальных ресурсов» являются претворением в Жизнь решений XXVI съезда КПСС о подъеме угольной промышленности на основе технического перевооружения шахт, повышения эффективности производства, создания безопасных условий труда, экономного и рационального использования материальных ресурсов.

Угольная промышленность потребляет топливные ресурсы в основном для целей теплоснабжения. Тепловая энергия используется для отопления производственных и административно-бытовых помещений на поверхности шахт, для горячего водоснабжения административно-бытовых комбинатов и для нагрева поступающего в шахту воздуха. Наиболее энергоемкими объектами систем тепла-снабжения шахт являются калориферные установки воздухоподающих стволов, поэтому совершенствование методов их проектирования, создание новых технологических схем нагрева воздуха, конструирование и изготовление нестандартного тепломеханического оборудования, а также создание и внедрение систем централизованного технического обслуживания и ремонта являются актуальными задачами для угольной промышленности.

В настоящее время в отрасли нашли преимущественное распространение так называемые безвентиляторные калориферные установки (в дальнейшем — калориферные установки), в которых для перемещения воздуха через теплообменные аппараты используется энергия вентиляторов главного проветривания.

Проектирование безвентиляторных калориферных установок предписывается отраслевым нормативным документом «Основные направления и нормы технологического проектирования угольных шахт, разрезов и обогатительных фабрик».

Нормальное функционирование калориферной установки обеспечивает необходимые климатические условия для ритмичной и надежной работы шахтных подъемных комплексов в холодное время года, а также для передвижения шахтеров к местам работ. Надежное и экономичное функционирование калориферных установок во многом зависит от принятой системы их технического обслуживания и ремонта.

В последние годы в различных отраслях народного хозяйства СССР преимущественно применяются системы централизованного технического обслуживания и ремонта, располагающие средства-

3

ми организационного, технического, технологического, инструктивно-методического и нормативного обеспечения. В процессе централизованного технического обслуживания и ремонта специализированными организациями выполняются работы по текущему, среднему и капитальному ремонтам, технической диагностике, техническому обслуживанию и наладке.

Повышению эффективности эксплуатации технологического оборудования на шахтах способствуют организационные мероприятия Энергомеханического управления Минуглепрома СССР, в соответствии с которыми в угольных бассейнах были созданы наладочные управления и тресты.

Разрабатываются и внедряются системы централизованного технического обслуживания объектов теплоснабжения шахт.

Технология обслуживания котельных установок, тепловых сетей, систем отопления и горячего водоснабжения достаточно полно разработана в инструктивно-методических материалах специализированных организаций Минэнерго СССР, Минкомхоза СССР, Минмонтажспецстроя СССР, Госстроя СССР [1—5]. Однако вне поля деятельности этих организаций оказались калориферные установки воздухоподающих стволов шахт, имеющие ряд специфических особенностей по сравнению с общепромышленными калориферными установками, применяемыми в системах вентиляции и кондиционирования воздуха цехов и производственных помещений.

Являясь наиболее энергоемким объектом в системе теплоснабжения шахты, калориферная установка оказывает существенное влияние на расходование тепловой энергии в целом по шахте, поэтому разработка и внедрение в отрасли системы технического обслуживания и ремонта калориферных установок могут дать значительный технико-экономический эффект.

Разработка технологии и методологии технического обслуживания калориферных установок шахт выполнялась силами Энергомеханического управления Минуглепрома СССР, управления Спец-шахтомонтаж и Карагандинского ордена Трудового Красного Знамени политехнического института на базе шахт Карагандинского угольного бассейна. Настоящее руководство обобщает многолетний опыт технического обслуживания технологической части калориферных установок шахт с водяным энергоносителем и является инструктивно-методической основой для широкого внедрения системы технического обслуживания объектов теплоснабжения шахт в наладочных управлениях и трестах всех бассейнов страны.

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КАЛОРИФЕРНЫХ УСТАНОВОК ВОЗДУХОПОДАЮЩИХ СТВОЛОВ

1.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ УГОЛЬНЫХ ШАХТ

Для нормального протекания технологических процессов подземных горных работ наряду с множеством технологических операций необходимо выполнять такие, как отопление административно-бытовых комбинатов (АБК) и всех производственных помещений поверхности шахты, горячее водоснабжение АБК и подогрев атмосферного воздуха, поступающего в шахту в холодное время года.

Энергетическое обеспечение всех производственных операций можно выполнить на основе применения электроэнергии. Однако значительные энергозатраты при высокой стоимости электроэнергии не позволяют пока практически использовать на шахтах метод преобразования электрической энергии в тепловую для осуществления горячего водоснабжения, отопления и подогрева атмосферного воздуха. Поэтому в системе энергетического обеспечения производственных процессов шахт имеется система теплоснабжения, в которую входят генераторы тепловой энергии, тепловые сети, теплообменные аппараты потребителей тепловой энергии в АБК, во всех производственных зданиях поверхности шахты и в калориферных установках.

По роду теплоносителя различают водяную и паровую системы теплоснабжения. До недавнего времени основным энергоносителем в системах теплоснабжения шахт был насыщенный водяной пар, однако в последние годы на реконструируемых и вновь строящихся шахтах стали использовать перегретую воду. Основными причинами вытеснения водяного пара как теплоносителя являются трудность возврата конденсата, низкие гигиеничность и надежность конденсатоотводных систем, сложное регулирование теплопроиз-водительности, чрезмерная коррозия конденсатопроводов, низкая экономичность из-за работы на пролетном паре, а также причины организационного порядка в обслуживании паровых систем тепло* снабжения.

Водяные системы теплоснабжения шахт имеют следующие преимущества:

возможность центрального регулирования основной тепловой нагрузки путем изменения температурного или гидравлического режима;

более высокий к. п. д. и повышенная аккумулирующая способность теплоносителя;

5

сохранность конденсата (в случае использования паровых котлов, работающих в системе с пароводяными подогревателями), благодаря чему значительно повышается эффективность работы котлоагрегатов.

Источником тепловой энергии для шахт могут быть ТЭЦ (если шахта или группа шахт находятся в радиусе ее действия), районная котельная для группы шахт или индивидуальная шахтная котельная.

За последние годы получило широкое распространение строительство районных и индивидуальных котельных для шахт по типовым проектам_; разработанным ГПИ Сантехпроект. Применяются

Рис. 1. Технологическая схема водяной системы теплоснабжения с питанием от индивидуальной котельной: 1 и 2 ~ пароводяной и водоводяиой подогреватели; 3 и 4 — сетевой и подпиточный насосы 5 — калориферы

типовые проекты с паровыми котлоагрегатами КЕ-10/14, КЕ-25/14 и водогрейными ТВГМ/30, КВТС-20 с топками для слоевого сжигания топлива на движущихся цепных решетках ТЛЗ и ТЧЗ.

Все оборудование и трубопроводы современных котельных разделены на функциональные группы: котельный агрегат; деаэрационно-питательная установка; водоподогревательная установка; водоподготовка; установка для приготовления и отпуска горячей воды (если для целей горячего водоснабжения потребителей используется вода, подготовленная непосредственно в районной котельной) ; общекотельное оборудование (золоудаление, топливо-подача, газоудаление), магистральные и междублочные соединительные трубопроводы.

На рис. 1 показана технологическая схема водяной системы теплоснабжения с питанием от индивидуальной котельной. Присоединение потребителей осуществляется по зависимой схеме.

К тепловым сетям относят комплекс технических средств, предназначенный для транспортирования теплоносителя от генератора 6

тепловой энергии к потребителям и обратно. Тепловые сети объединяют теплоизолированные магистральные трубопроводы, опоры, запорную и предохранительную арматуру, отводы для датчиков контрольно-измерительных приборов давления, температуры и расхода энергоносителя. В зависимости от вида теплоносителя тепловые сети могут быть паровыми и водяными.

Паровые сети могут быть двух- и однотрубными соответственно с возвратом и без возврата конденсата. В двухтрубных паровых сетях конденсат рекомендуется собирать по закрытой схеме, при которой в конденсатопроводах и конденсатосборниках поддерживается избыточное давление.

и потребителям шахты

Рис. 2. Технологическая схема ЦТП шахты при зависимом подключении потребителей с подмешивающим насосом

Водяные тепловые сети делятся на две основные группы: двухтрубные закрытые (замкнутые), в которых циркулирующая вода используется как теплоноситель, и двухтрубные открытые (разомкнутые), в которых часть циркулирующей воды разбирается для целей горячего водоснабжения.

В системах теплоснабжения шахт используются двухтрубные закрытые водяные и двухтрубные паровые сети (в случае индивидуальной шахтной котельной). В последние годы как магистральные, так и внутриплощадочные тепловые сети прокладываются надземным способом на железобетонных или стальных опорах, что значительно упрощает монтаж и эксплуатацию трубопроводов.

Центральный тепловой пункт (ЦТП) шахты предусматривается тогда, когда теплоснабжение шахты осуществляется от ТЭЦ или районной котельной. ЦТП располагают в специальном помещении, в котором монтируют теплообменные аппараты для подготовки воды в соответствии с отопительным графиком предприятия (при независимой схеме присоединения потребителей), запорную и регулирующую арматуру, подпиточные и сетевые насосы, контрольноизмерительные приборы и аппаратуру автоматического управления, с помощью которой происходит защита и автоматическое цен-

7

тральное регулирование теплопроизводительности. При зависимой схеме подключения теплопотребителей на ЦТП целесообразно устанавливать подмешивающий насос и благодаря этому создавать автономный температурный режим предприятия (рис. 2).

Для отопления зданий административно-бытового, технологического и вспомогательного назначения на поверхности шахты используются в основном водяные однотрубные проточные системы отопления с замыкающими участками, а также горизонтальные двухтрубные с попутным движением. Для зданий большого объема (надшахтные здания воздухоподающих стволов) применяют воздушные системы отопления (воздушные тепловые завесы у входных ворот надшахтного здания и малогабаритные отопительные агрегаты для создания в рабочей зоне здания требуемых гигиенических условий воздушной среды). В административно-бытовых комбинатах устанавливают общепромышленные калориферные установки в системах воздушного отопления приточной вентиляции. На отопление расходуется до 10 % всего количества используемого на шахте тепла в холодное время года.

Потребителями системы горячего водоснабжения являются также душ, столовая, медицинский пункт и прачечный цех шахты. На шахтах используется в основном система горячего водоснабжения с местным приготовлением горячей воды (непосредственно в АБК шахты) с помощью скоростных водоподогревателей и баков-аккумуляторов.

Затраты тепла на горячее водоснабжение шахты составляют 5—10 % всего количества тепла, используемого на шахте.

1.2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К КАЛОРИФЕРНЫМ УСТАНОВКАМ ВОЗДУХОПОДАЮЩИХ СТВОЛОВ

Технологические требования к безвентиляторным калориферным установкам шахт обобщают опыт их проектирования [6], строительства, наладки и эксплуатации. Основными из них являются следующие.

1.    Калориферная установка должна обеспечивать нагрев поступающего воздуха до температуры не менее +2°С при любой температуре наружного воздуха из расчетного диапазона, установленного отраслевыми нормами технологического проектирования, СНиП П-ЗЗ—75 и СНиП II-A-6—72.

2.    Для горных предприятий, расположенных в зонах вечномерзлых грунтов, необходимую температуру нагреваемого воздуха следует выбирать в установленном порядке по согласованию с местными органами Госгортехнадзора.

3.    Конструкция воздушного тракта должна удовлетворять требованиям и условиям способов проветривания как всасывающего, так и нагнетательного:

при всасывающем способе здание калориферной установки блокируется с надшахтным зданием воздухоподающего ствола ил и находится в непосредственной близости от него;

8

при нагнетательном способе здание калориферной установки блокируется со зданием вентилятора главного проветривания или также располагается рядом.

4.    Здание калориферной установки должно удовлетворять основным положениям по унификации объемно-планировочных и конструктивных решений одноэтажных промышленных зданий.

5.    Эффективная работа калориферной установки возможна только при герметизации копра и устья воздухоподающего ствола. Относительные подсосы холодного воздуха через все неплотности воздушного тракта не должны превышать 20 %.

6.    При всасывающем способе проветривания необходимо отеплять копер нагретым воздухом, подаваемым из помещения калориферной установки по специальному воздуховоду.

7.    Конструкция калориферной установки должна обеспечивать возможность производства сварочных работ без попадания огня и дыма в воздухоподающий ствол.

8.    Конструкцией воздушного тракта должно быть предусмотрено поступление в шахту атмосферного воздуха в летний период и в аварийных ситуациях помимо калориферов и выход воздуха из ствола в атмосферу также помимо калориферов при реверсе вентилятора главного проветривания.

9.    Калориферная установка должна быть оборудована противопожарными средствами для изоляции от ствола и подъемнотранспортными средствами для производства монтажных работ при текущих и капитальных ремонтах.

10.    Сечение воздушного тракта калориферной установки, включая подземный канал, соединяющий калориферную установку с воздухоподающим стволом, должно быть рассчитано на полный расход воздуха, поступающего в ствол.

11.    Конструкция воздушного тракта должна обеспечивать минимальные утечки нагретого воздуха в атмосферу, а также потери тепла через ограждающие конструкции здания при любом из возможных режимов работы.

12.    Воздушный тракт должен быть оборудован смесительной камерой, обеспечивающей смешение потоков холодного и подогретого воздуха, и управляемыми дроссельными клапанами.

13.    В качестве греющего теплоносителя должна применяться преимущественно высокотемпературная вода.

14.    Теплоотдающая поверхность калориферной установки должна состоять из многоходовых калориферов одного типа и модели* удовлетворяющих требованиям ГОСТ 7201-80.

15.    Для обеспечения технологической надежности должны быть предусмотрены резервные блоки калориферов, снабженные соответствующей арматурой для оперативного подключения в схему гидравлического тракта.

16.    Калориферная установка должна иметь технологические средства для защиты теплообменных аппаратов от замерзания в них воды в аварийных ситуациях.