Авторы: Галкин А. Ф.
Источник: Вентиляция подземных сооружений – Донецьк: ДонНТУ.–2013.
В работе представлены результаты сравнительных расчетов энергетической эффективности для двух классических способов кондиционирования рудничного воздуха. Расчеты выполнены для разных горнодобывающих регионов страны. Определена область рационального использования каждого из способов. Выполнена экономическая оценка, которая показала значимость подобных расчетов при проектировании систем подогрева рудничного воздуха в зимний период.
Введение. Экономия энергетических ресурсов является одной из важнейших задач горной промышленности России, развитие которой идет, в основном, за счет вовлечения в разработку месторождений северных регионов страны. В экономии энергетических ресурсов регулирование теплового режима шахт и рудников является основным затратным механизмом, требующим дополнительного потребления энергии по причине низких температур и большой продолжительности зимнего периода в горнодобывающих регионах. Вопросами регулирования теплового режима шахт и рудников Севера занимались многие ученые – Дядькин Ю.Д., Чабан П.Д., Зильберборд А.Ф., Шерстов В.А., Шувалов Ю.В., Казаков Б.П. и др. [1,2,3,4,5]. Одним из первых задачу о рациональном выборе способа кондиционирования рудничного воздуха сформулировал В.С. Вепров в работе «О способе подогрева воздуха в шахтах области вечной мерзлоты»[6], где приведены результаты расчетов производительности калориферных вентиляторов шахт «Центральная» треста «Якутуголь» и «Кадыкчанская» треста «Северовостокуголь», при раздельном и централизованном способах проветривания. Исследованные варианты для двух характерных шахт Севера и выполненные расчеты позволили сделать вывод об энергетической эффективности централизованного способа кондиционирования. При этом экономическая эффективность применения того или иного технического решения автором не рассматривалась, равно как и не определялась область рационального применения различных способов в других климатических зонах.
Постановка задачи. Целью настоящей работы являлось развитие идеи В.С. Вепрова. А именно, расчет энергетической и экономической эффективности централизованного и раздельного способов подогрева рудничного воздуха с учетом изменения удельного веса воздуха в зависимости от температуры и определение области их рационального использования в различных горнодобывающих регионах Российской Федерации. Для решения поставленной задачи были рассмотрены следующие горнодобывающие регионы российской Федерации: шахт Архангельская, Кемеровская, Курская, Мурманская, Свердловская, Челябинская области, Пермский край и Ненецкий Автономный округ и республика Коми. Для каждого региона по СНиП [7] определены минимальная среднестатистическая температура зимнего периода и продолжительность зимнего периода
Анализ результатов. По результатам исследования установлено, что для рассмотренных горнодобывающих регионов максимальная среднестатистическая температура зимнего периода наблюдается в Курской области и равна минус 10°С, а минимальная в Кемеровской области и республики Коми, минус 25°С. Экономическую эффективность оценим на примере условий, характерных для шахт Кемеровской области. Расчет экономической эффективности раздельного способа проветривания проводился по формулам (3) и (4). Исходные данные: среднестатистическая минимальная температура в зимний период tнар = -25 °С, продолжительность зимнего периода 8 месяцев. Стоимость электроэнергии СЭ = 5 руб./кВт•час. Общешахтный расход Qш = 110 м?/с; температура подогрева tпод =70 °С. Выполненные расчеты показали, что для данных условий, экономический эффект при использовании раздельного способа кондиционирования в зимний период составляет 576000 рублей в год.
Проведенная энергетическая и экономическая оценка использования для подогрева воздуха централизованного или раздельного способов показала, что каждый из них имеет свою эффективную область применения. Установлено, что правильный выбор того или иного способа кондиционирования на практике, позволяет существенно сэкономить энергетические ресурсы и получить значимый экономический эффект. Дальнейшее развитие исследований следует направить на совершенствование методики расчета. В частности, для учета не только подогрева воздуха, но и его увлажнения. Т.е. методика должна учитывать не только температуру, но и энтальпию вентиляционной струи.