PL190554B1 - Sposób centralnego zaopatrywania w zimną wodę podziemnych punktów roboczych w górniczych zakładach eksploatacji podziemnej - Google Patents

Abstract

1. Sposób centralnego zaopatryw ania w zim na wode pod- ziemnych punktów roboczych w górniczych zakladach eks- ploatacji podziemnej, z um ieszczona na powierzchni instala- cja chlodnicza do przygotowywania wody chlodzacej oraz z co najmniej jedna dolaczona, zaw ierajaca czesc skrapla- czowa i czesc parownikowa chlodziarka do przygotowywania zimnej wody, przeznaczonej do doprowadzania do punktów roboczych, znam ienny tym , ze w pierwszym stanie roboczym wode chlodzaca prowadzi sie za posrednictwem czesci skrapla- czowej (19) chlodziarki w obiegu chlodniczym z powrotem do instalacji chlodniczej (10), a doprowadzana do punktów roboczych zim na wode prowadzi sie w obiegu zimnej wody za posrednictwem czesci parownikowej (23) chlodziarki, a w alternatywnym stanie roboczym pochodzaca z instalacji chlodniczej (10) wode chlodzaca doprowadza sie z wylacze- niem chlodziarki poprzez przewód bocznikowy (30), laczacy obieg chlodniczy z obiegiem zimnej wody - bezposrednio do punktów roboczych, a z punktów roboczych prowadzi sie z powrotem do obiegu chlodniczego, zas w dalszym alterna- tywnym stanie roboczym wode chlodzaca, pochodzaca z instalacji chlodniczej (10) wprowadza sie poprzez czesc parownikowa (23) chlodziarki do obiegu zimnej wody i jako zimna wode doprowadza sie do punktów roboczych, a stad prowadzi sie poprzez czesc skraplaczow a (19) chlodziarki jako wode chlodzaca do instalacji chlodniczej (10). PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób centralnego zaopatrywania w zimną wodę podziemnych punktów roboczych w górniczych zakładach eksploatacji podziemnej z naziemną instalacją chłodniczą do przygotowywania wody chłodzącej oraz z co najmniej jedną dołączoną, zawierającą część skraplaczową i część parownikową chłodziarką do przygotowywania zimnej wody przeznaczonej do doprowadzania do punktów roboczych.

190 554

Tego rodzaju sposób jest znany z użytkowania w licznych kopalniach, zwłaszcza eksploatacji podziemnej węgla kamiennego. Zaopatrywanie w zimną wodę punktów roboczych zapewnia się przy tym zwykle w ten sposób, że wodę chłodzącą prowadzi się za pośrednictwem części skraplaczowej ustawionych pod ziemią chłodziarek w obiegu chłodniczym z powrotem do szybowego przewodu przenoszącego, a stamtąd do naziemnej instalacji chłodniczej, przy czym zimną wodę, doprowadzaną do punktów roboczych, prowadzi się w oddzielonym od obiegu chłodzącego obiegu zimnej wody za pośrednictwem parowników chłodziarek. Obieg wody chłodzącej i obieg zimnej wody pracują zatem jako samodzielne obiegi, przy czym ciepło, odebrane zimnej wodzie w częściach parownikowych chłodziarek, doprowadza się do wody chłodzącej za pośrednictwem ich części skraplaczowych. Schładzanie nagrzanej wody chłodzącej następuje w instalacjach chłodzących zainstalowanych na powierzchni, zwłaszcza w wieżach chłodniczych lub odpowiednich schładzaczach.

Z tego rodzaju sposobem wiąże się ta niedogodność, że instalacje chłodnicze, a także ustawione pod ziemią chłodziarki muszą być zaprojektowane na letnie warunki robocze z odpowiednio wysokimi temperaturami powietrza, tylko stosującymi do dyspozycji dla schładzania wody chłodzącej, aby uzyskać wymaganą wydajność schładzania. Przy obniżających się temperaturach zewnętrznych może - wskutek powstającej przez to niższej temperatury wody chłodzącej - w każdym razie ulec zmniejszeniu temperatura skraplania względnie ciśnienie skraplania, tak iż uzyskuje się w ograniczonym zakresie zaoszczędzenie energii napędowej niezbędnych zespołów. Jeśli podczas eksploatacji zimowej dochodzi do jeszcze większego obniżenia temperatur zewnętrznych, pociągającego za sobą zbyt silne schłodzenie wody chłodzącej, to bądź reguluje się w dół prędkość obrotową wentylatorów, zastosowanych w wieżach chłodniczych lub schładzaczach, bądź też pompy wody chłodzącej zostają zdławione na mniejszą moc pompowania, a zatem doprowadzają do części skraplaczowych chłodziarek podziemnych mniejszą ilość wody, aby zapewnić bezzakłóceniową pracę chłodziarek. W każdym razie stosunkowo mała jest oszczędność energii, jaką można osiągnąć przy zmiennych temperaturach zewnętrznych przez podane powyżej regulacje poszczególnych maszyn.

Celem wynalazku jest opracowanie takiego sposobu centralnego zaopatrywania w zimną wodę podziemnych punktów roboczych w górniczych zakładach eksploatacji podziemnej, aby lepiej mógł być wykorzystany uzasadniony obniżającą się temperaturą powietrza potencjał oszczędności energii, wydatkowanej ogólnie na zaopatrywanie w zimną wodę.

Sposób centralnego zaopatrywania w zimną wodę podziemnych punktów roboczych w górniczych zakładach eksploatacji podziemnej z umieszczoną na powierzchni instalacją chłodniczą do przygotowywania wody chłodzącej oraz z co najmniej jedną dołączoną, zawierającą część skraplaczową i część parownikową chłodziarką do przygotowywania zimnej wody, przeznaczonej do doprowadzania do punktów roboczych, według wynalazku polega na tym, że w pierwszym stanie roboczym wodę chłodzącą prowadzi się za pośrednictwem części skraplaczowej chłodziarki w obiegu chłodniczym z powrotem do instalacji chłodniczej, a doprowadzaną do punktów roboczych zimną wodę prowadzi się w obiegu zimnej wody za pośrednictwem części parownikowej chłodziarki, a w alternatywnym stanie roboczym pochodzącą z instalacji chłodniczej wodę chłodzącą doprowadza się z wyłączemem chłodziarki poprzez przewód bocznikowy, łączący obieg chłodniczy z obiegiem zimnej wody - bezpośrednio do punktów roboczych, a z punktów roboczych prowadzi się z powrotem do obiegu chłodniczego, zaś w dalszym alternatywnym stanie roboczym wodę chłodzącą, pochodzącą z instalacji chłodniczej wprowadza się poprzez część parownikową chłodziarki do obiegu zimnej wody i jako zimną wodę doprowadza się do punktów roboczych, a stąd prowadzi się poprzez część skraplaczową chłodziarki jako wodę chłodzącą do instalacji chłodniczej.

Korzystnie, zimną wodę, przygotowaną przez ustawioną na powierzchni chłodziarkę, doprowadza się do punktów roboczych poprzez przewód szybowy i poprzez przyłączony do jego punktu stopowego trójkomorowy podajnik rurowy, a nagrzaną wodę, płynącą z powrotem z punktów roboczych, doprowadza się poprzez trójkomorowy podajnik rurowy do naziemnej instalacji chłodniczej.

Korzystnie, wodę chłodzącą, przygotowaną przez instalację chłodniczą, prowadzi się poprzez przewód szybowy i przyłączony do jego punktu stopowego trójkomorowy podajnik

190 554 rurowy do ustawionej pod ziemią chłodziarki, a stąd poprzez trójkomorowy podajnik rurowy i przewód szybowy z powrotem do instalacji chłodniczej.

Korzystnie, do instalacji chłodniczej dołączona jest dodatkowa, ustawiona na powierzchni chłodziarka, do dalszego chłodzenia wody chłodzącej, doprowadzanej do chłodziarki ustawionej pod ziemią i służącej do przygotowywania zimnej wody.

Korzystnie, od ustawionej na powierzchni chłodziarki odprowadza się strumień cząstkowy zimnej wody i przenosi pod ziemię, a tu wprowadza się go do obiegu zimnej wody, przy czym strumień cząstkowy, wprowadzony do obiegu zimnej wody, zastępuje się strumieniem cząstkowym odpowiedniej wielkości, odprowadzonym od nagrzanej wody płynącej z powrotem od punktów roboczych, wprowadzając go do obiegu chłodniczego.

W rozwiązaniu według wynalazku oprócz znanego jako taki stanu roboczego, zgodnie z którym wodę chłodzącą prowadzi się za pośrednictwem części skraplaczowej chłodziarek w obiegu chłodzącym z powrotem do instalacji chłodniczej, a doprowadzaną do punktów roboczych zimną wodę prowadzi się w obiegu zimnej wody za pośrednictwem części parownikowej chłodziarki, można stworzyć w zależności od panującej każdorazowo temperatury zewnętrznej dwa dalsze stany robocze prowadzenia wody chłodzącej i/lub zimnej wody. Tak więc, pierwszy alternatywny stan roboczy, nastawiony na tak zwaną pracę zimową z niskimi temperaturami powietrza, charakteryzuje się tym, że wodę chłodzącą, pochodzącą z naziemnej instalacji chłodniczej, prowadzi się z wyłączeniem chłodziarki za pośrednictwem przewodu bocznikowego, łączącego obieg chłodniczy z obiegiem zimnej wody, bezpośrednio do punktów roboczych, a z punktów roboczych z powrotem do obiegu chłodniczego, natomiast w drugim alternatywnym stanie roboczym na tak zwaną porę przejściową z nieco wyższymi temperaturami zewnętrznymi przewidziane jest, że wodę chłodzącą, pochodzącą z instalacji chłodniczej, prowadzi się za pośrednictwem części parownikowej chłodziarki i doprowadza jako zimną wodę do punktów roboczych, a stąd za pośrednictwem części skraplaczowej chłodziarki jako wodę chłodniczą prowadzi się z powrotem do zainstalowanej na powierzchni instalacji chłodniczej.

Z wynalazkiem wiąże się ta korzyść, że dzięki stanom roboczym, nastawianym każdorazowo odmiennie przy jego realizacji dla wody chłodniczej i/lub zimnej wody, można osiągnąć możliwie optymalną oszczędność energii. Ponieważ wskutek istniejących przy pracy zimowej niskich temperatur zewnętrznych woda chłodząca ma już temperaturę, która czyni ją zdatną do doprowadzania jako zimną wodę do punktów roboczych, przeto dzięki przewidzianemu bezpośredniemu doprowadzeniu wody chłodzącej do punktów roboczych może nastąpić odłączenie chłodziarek wraz z niezbędnymi do ich pracy pompami, co daje zupełnie wyraźną oszczędność energii i odciążenie parku maszynowego, niezbędnego do pracy układu centralnego zaopatrywania w zimno. O ile podczas corocznego okresu przejściowego z nieco wyższymi temperaturami zewnętrznymi również temperatura wody chłodzącej jest nieco niższa od temperatury zimnej wody, odpływającej od punktów roboczych do chłodziarki, to następuje połączenie obiegu chłodniczego i obiegu zimnej wody w ten sposób, że wodę chłodzącą prowadzi się za pośrednictwem części parownikowej chłodziarki i doprowadza do punktów roboczych jako zimną wodę. Dzięki temu obniża się wyraźnie niezbędna wydajność chłodnicza chłodziarki, z czym wiąże się odpowiednio oszczędność energii. Nagrzaną zimną wodę, dopływającą z punktów roboczych, prowadzi się następnie poprzez część skraplaczową chłodziarki, po czym doprowadza się jako wodę chłodzącą do zainstalowanej na powierzchni instalacji chłodniczej.

Przy zastosowaniu tego sposobu dołączoną do instalacji chłodniczej chłodziarkę można bądź również ustawić na powierzchni, tak iż zimną wodę, przygotowaną przez chłodziarkę, prowadzi się przez przewód szybowy i przez umieszczony przy stopie tego przewodu trójkomorowy podajnik rurowy do punktów roboczych, a nagrzaną wodę, odpływającą z punktów roboczych, prowadzi się z powrotem za pośrednictwem trój komorowego podajnika rurowego do ustawionej na powierzchni chłodziarki. Trójkomorowy podajnik rurowy zapewnia przy tym nie tylko rozprężenie zimnej wody, odpływającej przewodem szybowym z wysokim ciśnieniem, lecz jednocześnie zapobiega niepożądanemu pobieraniu ciepła przez zimną wodę, związanemu skądinąd z tym rozprężeniem.

190 554

W alternatywnym przebiegu realizacji sposobu można przewidzieć, że chłodziarkę ustawia się pod ziemią, tak iż wodę chłodzącą, przygotowaną przez umieszczoną na powierzchni instalację chłodniczą, prowadzi się poprzez przewód szybowy i służący do rozprężenia ciśnienia trójkomorowy podajnik rurowy do chłodziarki, a stąd poprzez trójkomorowy podajnik rurowy znowu z powrotem do instalacji chłodniczej.

Zgodnie z wynalazkiem sposób ten można również wykorzystywać w tak zwanej eksploatacji kombinowanej, przy której obok chłodziarki, ustawionej pod ziemią i służącej do przygotowania zimnej wody dla punktów roboczych, do obiegu chłodzącego włączona jest dodatkowo dalsza umieszczona na powierzchni chłodziarka, za pomocą której możliwe jest dodatkowe chłodzenie wody chłodzącej, przygotowanej przez instalację chłodniczą. W ramach takiej pracy kombinowanej z jedną chłodziarką, ustawioną na powierzchni, oraz jedną, ustawioną pod ziemią, można także przewidzieć odprowadzenie od pierwszej ustawionej na powierzchni chłodziarki już części strumienia zimnej wody i zasilanie znajdującym się pod ziemią strumieniem zimnej wody bezpośrednio obiegu zimnej wody, prowadzącego do punktów roboczych. Dla kompensacji ilościowej należy wówczas odprowadzić od nagrzanej wody, płynącej z powrotem od punktów roboczych, strumień cząstkowy o odpowiedniej wielkości i wprowadzić z powrotem do obiegu chłodniczego. W ten sposób eksploatuje się odpowiednio zaprojektowaną instalację ze strumieniami cząstkowymi.

Przedmiot wynalazku jest objaśniony na podstawie rysunku, który przedstawia schematycznie przykład wykonania sieci maszynowo-przewodowej do zaopatrywania w zimno podziemnych punktów roboczych, nadającej się do nastawiania stanów roboczych według wynalazku, zawierającej chłodziarkę ustawioną pod ziemią.

Z ustawionej na powierzchni ziemi instalacji chłodniczej 10 płynie schłodzona do odpowiedniej temperatury woda chłodząca poprzez przewód 11 i zespół pompowy 12 do przewodu szybowego 13, w którym zostaje przemieszczona pod ziemię aż do trójkomorowego podajnika rurowego 14, który jako odpowiedni człon zaworowy zapewnia rozdzielenie strumieni wody chłodzącej. Od trójkomorowego podajnika rurowego 14 poprowadzony jest przewód wyjściowy 15, w który włączony jest zawór otwierająco-zamykający 16, do pompy 17 wody chłodzącej. Stąd poprowadzony jest przewód 18 do części skraplaczowych 19, ustawionych trzech chłodziarek, w przedstawionym przykładzie wykonania. Od części skraplaczowych 19 poprowadzony jest przewód powrotny 20 z powrotem do trójkomorowego podajnika rurowego, za pośrednictwem którego następuje przenoszenie nagrzanej wody chłodzącej w przenoszącym przewodzie szybowym 21 aż do przewodu 22, prowadzącego do instalacji chłodniczej 10. W ten sposób za pomocą przewodów 11, 13, 15, 18, 20, 21 i 22 opisany jest obieg chłodniczy.

Zaopatrywanie nie przedstawionych punktów roboczych w zimną wodę dokonuje się z części parownikowych 23 trzech ustawionych chłodziarek, z których jedno doprowadzenie 24 zimnej wody jest doprowadzone do punktów roboczych. Zimna woda przepływa z punktów roboczych przez przewód 26 i włączoną w niego pompownię 26 z powrotem i jest znowu doprowadzana przewodem 27 do części parownikowych 23 chłodziarek, tak iż obieg zimnej wody jest utworzony przez przewody 24, 25, 27.

Jeśli przy wysokich temperaturach zewnętrznych zaopatrywanie w zimno punktów roboczych jest dokonywane w ramach opisanych powyżej obiegów wody chłodzącej i zimnej wody, to obieg chłodzący i obieg zimnej wody pozostają oddzielone od siebie i zachodzi wymianą ciepła w częściach parownikowych 23 Iub częściach skraplaczowych 19 chłodziarek. W ten sposób nagrzana woda chłodząca o temperaturze ok. 40°C, doprowadzona do instalacji chłodniczej 10 przewodem 22, może zostać schłodzona w instalacji chłodniczej 10 przy temperaturze psychrometru, równej 18°C, do temperatury wody chłodzącej, równej 24,7°C, tak iż woda chłodząca o temperaturze ok. 25°C wpływa do części skraplaczowej 19 chłodziarek i tu przez odpowiedni pobór ciepła nagrzewa się do wymienionej temperatury 40°C. Dzięki temu poborowi ciepła możliwe jest dysponowanie w chłodziarkach zimną wodą o żądanej temperaturze 2,5°C.

Jeśli teraz w tak zwanej eksploatacji zimowej zapanują niskie temperatury zewnętrzne, które już zapewniają uzyskanie w instalacji chłodniczej 10 temperatury wody chłodzącej niższej od np. 4°C, to przewidziane jest połączenie obiegu chłodniczego z obiegiem zimnej wody

190 554 poprzez przewód bocznikowy 30, który jest przyłączony z jednej strony do przewodu wyjściowego 15 obiegu chłodniczego, z drugiej zaś strony do przewodu 24 zimnej wody obiegu tej ostatniej. Dla odpowiedniej regulacji w przewód bocznikowy 30 włączony jest zawór otwierająco-zamykający 31, a w przewód 24 zimnej wody - zawór otwierająco-zamykający 32. Za pomocą odpowiedniego układu zaworów 16, 31, 32 można uzyskiwać przeprowadzanie wody chłodzącej do obiegu zimnej wody.

W ten sam sposób - wychodząc od pompowni 26 zimnej wody - wykonane jest połączenie obiegu zimnej wody z obiegiem wody chłodzącej poprzez przewód 34, w który to przewód 34 włączony jest zawór otwierająco-zamykający 35. Aby umożliwić z powrotem zasilenie obiegu chłodniczego nagrzaną zimną wodą, pochodzącą od punktów roboczych, w przewody 27, prowadzące do części parownikowych 23 chłodziarek, włączone są każdorazowo zawory otwierająco-zamykające 33. Przy zamkniętym zaworze 33 i otwartym zaworze 35 następuje dalsze prowadzenie nagrzanej zimnej wody aż do przewodu powrotnego 20 obiegu chłodniczego, prowadzącego do trój komorowego podajnika rurowego 14.

Instalacja, przedstawiona na rysunku, jest zaprojektowana na fakultatywne nastawianie trzeciego stanu roboczego, który nastawia się w tak zwanym okresie przejściowym z nieco wyższymi temperaturami zewnętrznymi i w którym woda chłodząca, pochodząca z instalacji chłodniczej 10, ma np. temperaturę ok. 14°C. W tym celu do pompy 17 wody chłodzącej przyłączony jest przewód łączący 40, który łączy pompę 17 wody chłodzącej z wejściem części parownikowych 23 podziemnych chłodziarek, aby stosunkowo „zimną” wodę chłodzącą, która jest jeszcze zimniejsza od wody, spływającej od punktów roboczych, w częściach parownikowych 23 obniżyć do żądanej temperatury zimnej wody, wynoszącej ok. 2,5°C. Dla nastawienia tego stanu roboczego w przewód łączący 40 włączony jest zawór otwierającozamykający 41, a w przewód 18 obiegu chłodniczego, prowadzący od pompy 17 wody chłodzącej - zawór otwierająco-zamykający 42.

Nagrzana zimna woda, płynąca z powrotem w tym stanie roboczym przy temperaturze ok. 18°C od punktów roboczych, może być teraz przyłączona poprzez następny przewód 43 do przewodu 18 obiegu chłodniczego, prowadzącego do części skraplaczowych 19, aby w ten sposób wykorzystać nagrzaną zimną wodę jako wodę chłodzącą do odprowadzania ciepła z części parownikowych 23, po czym płynąca z powrotem, teraz jako woda chłodząca działająca zimna woda jest wprowadzana po opuszczeniu części skraplaczowych 19 do przewodu powrotnego 20 na wodę chłodzącą. W tym przykładzie wykonania następuje połączenie przepływów w obiegu chłodniczym i obiegu zimnej wody, które dokładniej należy nastawiać za pośrednictwem zaworów otwierająco-zamykających 41, 42, 33 oraz 44.

Cechy przedmiotu wynalazku, ujawnione w powyższym opisie, zastrzeżeniach patentowych, skrócie i rysunku, mogą być istotne oddzielnie, jak i w dowolnych kombinacjach wzajemnych, dla realizacji wynalazku w jego rozmaitych postaciach wykonania.

190 554

190 554 <32.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób centralnego zaopatrywania w zimną wodę podziemnych punktów roboczych w górniczych zakładach eksploatacji podziemnej, z umieszczoną na powierzchni instalacją chłodniczą do przygotowywania wody chłodzącej oraz z co najmniej jedną dołączoną, zawierającą część skraplaczową i część parownikową chłodziarką do przygotowywania zimnej wody, przeznaczonej do doprowadzania do punktów roboczych, znamienny tym, że w pierwszym stanie roboczym wodę chłodzącą prowadzi się za pośrednictwem części skraplaczowej (19) chłodziarki w obiegu chłodniczym z powrotem do instalacji chłodniczej (10), a doprowadzaną do punktów roboczych zimną wodę prowadzi się w obiegu zimnej wody za pośrednictwem części parownikowej (23) chłodziarki, a w alternatywnym stanie roboczym pochodzącą z instalacji chłodniczej (10) wodę chłodzącą doprowadza się z wyłączeniem chłodziarki poprzez przewód bocznikowy (30), łączący obieg chłodniczy z obiegiem zimnej wody - bezpośrednio do punktów roboczych, a z punktów roboczych prowadzi się z powrotem do obiegu chłodniczego, zaś w dalszym alternatywnym stanie roboczym wodę chłodzącą, pochodzącą z instalacji chłodniczej (10) wprowadza się poprzez część parownikową (23) chłodziarki do obiegu zimnej wody i jako zimną wodę doprowadza się do punktów roboczych, a stąd prowadzi się poprzez część skraplaczową (19) chłodziarki jako wodę chłodzącą do instalacji chłodniczej (10).
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zimną wodę, przygotowaną przez ustawioną na powierzchni chłodziarkę, doprowadza się do punktów roboczych poprzez przewód szybowy (13) i poprzez przyłączony do jego punktu stopowego trójkomorowy podajnik rurowy (14), a nagrzaną wodę, płynącą z powrotem z punktów roboczych, doprowadza się poprzez trójkomorowy podajnik rurowy (14) do naziemnej instalacji chłodniczej (10).
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wodę chłodzącą, przygotowaną przez instalację chłodniczą (10), prowadzi się poprzez przewód szybowy (13) i przyłączony do jego punktu stopowego trójkomorowy podajnik rurowy (14) do ustawionej pod ziemią chłodziarki, a stąd poprzez trójkomorowy podajnik rurowy (14) i przewód szybowy (13) z powrotem do instalacji chłodniczej (10).
4. 4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że do instalacji chłodniczej (10) dołączona jest dodatkowa, ustawiona na powierzchni chłodziarka, do dalszego chłodzenia wody chłodzącej, doprowadzanej do chłodziarki ustawionej pod ziemią i służącej do przygotowywania zimnej wody.
5. 5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że od ustawionej na powierzchni chłodziarki odprowadza się strumień cząstkowy zimnej wody i przenosi pod ziemię, a tu wprowadza się go do obiegu zimnej wody, przy czym strumień cząstkowy, wprowadzony do obiegu zimnej wody, zastępuje się strumieniem cząstkowym odpowiedniej wielkości, odprowadzonym od nagrzanej wody, płynącej z powrotem od punktów roboczych, wprowadzając go do obiegu chłodniczego.