В.В. Назаревич Теплоснабжение и теплотехническое хозяйство шахт

10

Вопросы для самопроверки по шестой теме

1. Объясните причины возникновения гидравлических потерь давления

втрубопроводах?

2.Чем обусловливаются и как рассчитываются потери по длине трубопровода?

3.Чем обусловливаются и как рассчитываются местные потери?

4.В чем состоит цель гидравлического расчета теплопровода?

5.Расскажите о последовательности гидравлического расчета теплосетей?

6.Объясните понятие «эквивалентная длина местного сопротивления», и как она рассчитывается?

7.Почему гидравлические расчеты ведутся в два этапа (предварительный и окончательный)?

8.Расскажите об особенностях гидравлического расчета паропро-

водов.

9.Расскажите о режиме вторичного вскипания и как его избежать?

10.Расскажите об особенностях расчета конденсатопровода.

ТЕМА СЕДЬМАЯ

Тепловая изоляция и тепловые потери. Расчёт теплоизоляции и тепловых потерь

Тепловая изоляция служит для уменьшения тепловых потерь и обеспечения допустимой температуры изолируемой поверхности. Кроме этого, тепловая изоляция оздоравливает условия труда работающих вблизи теплопроводов.

Тепловая изоляция применяется при всех способах прокладки независимо от температуры теплоносителя.

Все виды теплоизоляционных материалов должны обладать высокими теплозащитными свойствами, низким водопоглощением и оставаться экологически чистыми в течение длительного срока эксплуатации. Кроме этого, коррозийно-агрессивными свойствами по отношению к металлу.

По исполнению различают: засыпные, мастичные, подвесные, оберточные и монолитные конструкции тепловой изоляции.

11

Конструкцию изоляции выбирают в зависимости от способа прокладки трубопроводов (подземная, наземная), назначения трубопроводов, условия прокладки.

Расчет теплоизоляции ведется по удельным тепловым потерям, а критический диаметр изоляции должен быть меньше диаметра изолируемого трубопровода.

Требования по теплоизоляции теплопроводов излагаются в СНиП.

Вопросы для самопроверки по седьмой теме

1. Расскажите о назначении теплоизоляции трубопроводов.

2.Какие основные требования предъявляются к теплоизоляционным материалам?

3.Какие конструкции теплоизоляции применяют на практике?

4.По каким критериям рассчитывается теплоизоляция?

5.В чем различие расчетов теплоизоляции для водяных и паровых

сетей?

6.Чему равны допустимые удельные потери температуры по длине паропровода?

7.Чему равна допустимая температура на поверхности теплоизо-

ляции?

8.Что собой представляет вакуумная система теплоизоляции?

9.Во сколько раз снижаются потери тепла изолированного по сравнению с неизолированным трубопроводом?

10.Что собой представляет катодная защита и зачем она устраивается в системах теплоснабжения?

ТЕМА ВОСЬМАЯ

Калориферные установки главных вентиляторов шахт. Системы теплоснабжения. Расчёт. Защита от замораживания

Калориферные установки главных вентиляторов шахт в условиях с низкими температурами наружного воздуха являются наиболее энергоемкими установками, от эффективности и надежности работы которых во многом зависят ритмичность и эффективность работы всей шахты в целом.

12

Кроме этого, эффективность работы калориферных установок определяет в некоторой сфере и социальную эффективность работы службы энергонадзора шахты.

Калориферные установки классифицируются:

-по теплоносителю: водяные и паровые;

-по схеме проветривания: высасывающие и нагнетательные;

-по компоновке: однорядные и многорядные

Вотраслевом руководстве по проектированию вентиляции угольных шахт к калориферным установкам предъявляется широкий спектр требований, обеспечивающих надежность и эффективность их работы.

Современная калориферная установка главного вентилятора шахты – это сложный комплекс основного и вспомогательного оборудования, эффективность и надежность работы которого задаются и контролируется автоматическими системами.

Косновному оборудованию относятся калориферные секции, циркуляционные насосы, водоподогреватели.

При изучении этого оборудования следует обратить особое внимание на водяные калориферы типа КсК и на пластинчатые водоподогреватели.

Исследования показали, что при расчете и выборе оборудования калориферной установки следует принимать во внимание положение о том, что последняя имеет аэродинамическую и термодинамическую характеристики и оптимальный режим работы установки определяется в точке пересечения этих характеристик подобно тому, как определяется рабочий режим насосной установки.

Сложным вопросом при проектировании и эксплуатации калориферных установок является вопрос защиты от замораживания системы. К сожалению, калориферные установки при любых, даже кратковременных срывах в подаче греющего теплоносителя, замерзают с механическим разрушением целостности элементов.

Рекомендуемые способы защиты (в основном слив воды) эффекта не обеспечивают, поскольку, как показывают исследования, в реальных условиях вода в теплообменных трубках калориферных секций замерзает через 5–7 минут, а на слив воды требуется значительно больше времени.

Здесь следует рекомендовать двухконтурную систему теплоснабжения калориферных установок, разработанную В.В. Назаревичем в Кузбасском государственном техническом университете.

13

Расчет калориферных установок ведется с учетом требований, предъявляемых отраслевым руководствам по проектированию вентиляции угольных шахт [4].

На основе результатов многолетних исследований на кафедре СТиМ КузГТУ разработана оригинальная методика расчета незамерзающих калориферных установок с двухконтурной системой теплоснабжения.

Разработанная методика одобрена и принята к руководству институтом “Кузбассгипрошахт”.

Подробно методика расчета излагается в методических указаниях

[5].

Вопросы для самопроверки по восьмой теме

1. Какие требования предъявляются к калориферным установкам главных вентиляторов шахт?

2.По каким признакам классифицируют калориферные установки.

3.Каким фактором определяется прежде всего надежность и эффективность работы калориферной установки?

4.Опишите достоинства и недостатки водяных и паровых систем теплоснабжения шахтовых калориферных установок.

5.Какие рекомендуют способы защиты калориферных установок от замораживания?

6.Нарисуйте и опишите схему двухконтурной системы теплоснабжения калориферной установки.

7.Какие типы калориферных секций применяют на шахтах?

8.Какие циркуляционные насосы применяют в системе теплоснабжения калориферных установок?

9.Как определяется рабочая точка оптимального режима работы калориферной установки?

10.Какие преимущества имеет круглая открытая калориферная установка с двухконтурной системой теплоснабжения?

11. Напишите уравнение аэродинамической характеристики калориферной установки.

12.Напишите уравнение термодинамической характеристики калориферной установки.

13.Опишите методику расчета коэффициента теплопередачи калориферной установки.

14

14. Почему скорость движения греющего теплоносителя по теплообменным трубкам калориферных секций в пределах 0,2 – 0,4 м/с считается оптимальной?

15. Какие типы калориферных секций целесообразнее применять для шахтовых калориферных установок?

16. Как определяется температурный напор между воздухом и греющим теплоносителем на теплообменных трубках калориферных секций?

17. Плотность холодного или теплого воздуха принимается при расчете тепловой мощности калориферной установки?

18. Расскажите о способах защиты калориферных установок от замораживания главных вентиляторов шахт.

19. Как определяется температурный рабочий режим калориферной установки?

20. Расскажите о возможных вариантах компоновки калориферных установок.

21. Почему не эффективен способ расчета калориферных установок с подмешиванием холодного воздуха в поток нагретого?

ТЕМА ДЕВЯТАЯ

Отопление шахтных производственных и административных зданий. Виды.

Основное и вспомагательное оборудование. Расчёт и выбор

Для создания комфортных условий пребывания человека в помещении в холодный период помещение необходимо отапливать.

Отопление – это непрерывный процесс восполнения потерь тепла через ограждающие конструкции помещения.

На шахтах в отопительную систему входят котельная, теплосеть, теплопроводы, отопительные приборы. Как правило, это центральная водяная система отопления от одной общей котельной. Паровая система практически запрещена и если применяется, то очень редко.

В отдельных случаях при необходимости применяется воздушное и электрическое отопление.

Выбор системы отопления определяется в конечном итоге техникоэкономическим сравнением возможных вариантов.

15

Расчет необходимого количества отопительных приборов ведется по плотности теплового потока, передаваемого через 1м2 площади отопительного прибора, который приводится в таблицах.

При изучении этой темы необходимо разобраться с методикой расчета и выбора системы отопления с учетом реальных условий эксплуатации.

Вопросы для самопроверки по девятой теме

1. Расскажите о назначении отопления.

2.Какие системы отопления применяют на шахтах?

3.Приведите сравнительный анализ водяной и паровой систем отопления.

4.Как рассчитывается тепловая мощность системы отопления?

5.Какие отопительные приборы применяют на шахтах и как рассчитывается необходимое их количество?

6.Расскажите о монтажных особенностях систем отопления.

7.Перечислите основное и вспомогательное оборудование систем отопления.

8.В каких случаях применяют воздушное отопление? Его достоинства

инедостатки.

9.Как можно определить пожаробезопасность электрокаминов?

10. Каковы особенности эксплуатации паровых систем отопления?

ТЕМА ДЕСЯТАЯ

Топливо. Виды топлива. Условное топливо. Теплотворность топлива.

Расчёт в потребности топлива на собственные нужды шахты

Каждый вид топлива имеет свой химический состав, задаваемый в %-м содержании. Теплотворность и химический состав любого топлива приводятся в справочной литературе. В отдельных случаях теплотворность однородного топлива или смеси топлив необходимо рассчитывать. Для упрощения расчётов и отчётности введено понятие условное топливо – это эталон с теплотворностью 29310 кДж/кг. Зная теплотворность и химический состав легко определить расход топлива котельной по требуемой тепловой нагрузке.

16

Вопросы для самопроверки по десятой теме

1. Рассмотреть, по каким признаком классифицируется топливо.

2.Расскажите классификацию углей.

3.Какие химические элементы входят в состав топлива?

4.Что такое теплотворность топлива?

5.Чем отличается высшая теплотворность от низшей?

6.Какие допустимые пределы зольности и влажности топлива?

7.Как рассчитать теплотворность однородного топлива и смеси топлива по химическому составу?

8.Что такое условное топливо и для чего введено это понятие?

9.Как ведётся перерасчёт условного топлива в натуральное?

10. Как рассчитать потребность в топливе по заданному расходу тепла?

ТЕМА ОДИННАДЦАТАЯ

Котельные установки. Классификация. Общая схема. Основное и вспомогательное оборудование. Расчёт и выбор

Комфортность и эффективность работы горного предприятия в отопительный период во многом обусловливаются надёжностью и эффективностью работы собственной котельной.

Всё многообразие котельных установок классифицируют по различным признакам, поэтому механик должен знать классификацию с тем, чтобы грамотно заказать тип котла для конкретных условий, для конкретного вида топлива.

Котельная установка это сложный комплекс систем и оборудования, гармонично взаимосвязанных между собой. Основное и вспомогательное оборудование котлоагрегата выбирается строго по расчётным режимам горения топлива.

Эффективность работы всего комплекса котлоагрегата оценивается по тепловому балансу, который определяют после полного ремонта и наладки по контрольным замерам.

Вопросы для самопроверки по одиннадцатой теме

1. Дайте определение котлоагрегата.

2. Перечислите основные системы котлоагрегата.

17

3. Перечислите основное теплообменное оборудование котлоагре-

гата.

4.Перечислите вспомогательное оборудование котлоагрегата.

5.Дайте классификацию топок котлоагрегатов.

6.По каким параметрам выбирается тип топки?

7.По каким параметрам определяется рабочая теплообменная поверхность котла?

8.По каким параметрам выбираются типоразмеры вспомогательного оборудования котла (воздуходувки, дымососа и т.д.)?

9.Как рассчитывается тепловой баланс котлоагрегата?

10. Какая температура продуктов сгорания должна быть на выходе из котлоагрегата?

ТЕМА ДВЕНАДЦАТАЯ

Водоподготовка. Способы водоподготовки. Основное и вспомогательное оборудование системы водоподготовки

Водоподготовка – один из основных факторов, обеспечивающих надёжность и экономичность работы котла 1 мм накипи снижает КПД котла на 1,5 %. Свыше 50 % аварий в котельных происходят из-за плохой водоподготовки.

Накипь - это соли карбонатов Са и Mg, растворённых в воде, которые при высоких температурах осаждаются на внутренних поверхностях труб.

Задача водоподготовки состоит в очистке воды от солей, кислорода, механических взвесей.

Вопросы для самопроверки по двенадцатой теме

1. Зачем нужна водоподготовка?

2.В чём смысл водоподготовки?

3.Как образуется накипь?

4.Как влияет накипь на работу котла?

5.Что такое деаэрация воды?

6.Какие вы знаете способы деаэрации?

7.Когда применяют ионообменные смолы?

8.Когда можно применять магнитную обработку воды?

18

9. Каким параметром оцениваются кислотность и щёлочность во-

ды?

10. Что такое «продувка» котла, зачем и как часто она производит-

ся?

ТЕМА ТРИНАДЦАТАЯ

Низкопотенциальные тепловые выбросы на шахтах. Тепловые насосы

Современное горное предприятие - чрезвычайно теплоемкое предприятие. Только в угольной промышленности расход тепла на подогрев воздуха, подаваемого в шахту, составляет 173 ГДж на 1 тыс. т добычи. Технологически нагретый воздух, пройдя по выработкам, выбрасывается в атмосферу.

В конечном итоге современная шахта выбрасывает огромное количество низкопотенциального тепла, которое при соответствующей проработке технических решений можно вернуть (утилизировать) в производственный цикл. К источникам низкопотенциального тепла на горном предприятии относятся:

-исходящая воздушная струя главной системы вентиляции,

-система охлаждения компрессорных станций,

-система водоотлива,

-дымовые газы котельных.

Одним из наиболее сложных комплексов задач при разработке и проектировании систем теплоутилизации является определение их параметров, количества, режимов выбросов.

Задача изучения этой темы состоит в том, чтобы достаточно глубоко разобраться в актуальности проблемы выбросов и утилизации низкопотенциального тепла.

Вопросы утилизации тепла в настоящее время довольно успешно решаются применением тепловых насосов. Отличие теплового насоса от обычных теплообменников состоит в том, что в теплообменнике теплообмен идет от более нагретого теплоносителя к менее нагретому, в тепловом насосе теплота передается от более холодного к более нагретому теплоносителю с потреблением энергии от внешнего источника.

Эффективность применения тепловых насосов для утилизации низкопотенциального тепла по экономии первичного топлива достигает

19

30 % с электроприводом и 60 % с приводом от двигателя внутреннего сгорания при условии утилизации тепла выхлопных газов.

Вопросы для самопроверки по тринадцатой теме

1. Какое тепло относится к выбросному низкопотенциальному?

2.При каких условиях возможна утилизация низкопотенциального тепла?

3.Какие источники низкопотенциального тепла имеются на шахтах?

4.Почему в любом случае целесообразно утилизировать выбросное тепло?

5.Расскажите о термодинамическом цикле теплового насоса.

6.Какие типы тепловых насосов выпускает промышленность?

7.Каким показателем оценивается эффективность работы теплового насоса?

8.Как можно повысить температурный потенциал топливного насоса

всистеме теплоснабжения?

9.Почему у теплового насоса с приводом от двигателя внутреннего сгорания экономия первичного топлива может достигать 60 %?

10.Составьте принципиальную схему калориферной установки приточной вентиляции с тепловым насосом.

ТЕМА ЧЕТЫРНАДЦАТАЯ

Шахтовые холодильные установки

Шахты с большим тепловыделением, рудники Севера, расположенные в районах вечной мерзлоты, требуют принятия мер к поддержанию определенного расчетного теплового режима с помощью воздухоохладительных устройств. Кроме этого, метеорологические факторы оказывают огромное влияние на самочувствие и производительность труда горнорабочих.

Для поддержания температуры воздуха в рабочих выработках в заданных пределах используют холодильные и воздухоохладительные установки, располагаемые на поверхности шахт и в подземных выработках.

Схема воздухоохлаждения выбирается исходя из безопасности, эффективности охлаждения, стоимости на тонну добычи и надежности эксплуатации оборудования. При изучении этой темы следует разо-