PL221011B1 - Sposób zrzutu ciepła z urządzeń klimatyzacji dołowej - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób zrzutu ciepła z urządzeń klimatyzacji dołowej, stosowany zwłaszcza w kopalnianych wyrobiskach górniczych o dużym zagrożeniu cieplnym oraz o wysokiej temperaturze skał, którego celem jest obniżenie temperatury i wilgotności powietrza do warunków klimatycznych dopuszczalnych dla pracy załogi górniczej w eksploatowanych przodkach wyrobisk górniczych. Poprzez ciepło z urządzeń klimatyzacji dołowej rozumie się ciepło odebrane przez urządzenia klimatyzacyjne i pochodzące z górotworu oraz z pracujących w wyrobiskach górniczych maszyn i urządzeń.

W znanych rozwiązaniach technicznych dotyczących ochładzania powietrza kopalnianego, nośnikiem zimna jest czynnik chłodniczy (freon), zimna woda lub lód (woda lodowa). Ochładzanie powietrza następuje najczęściej na ściankach wężownic, wewnątrz których przepływa odparowujący czynnik chłodniczy lub zimna woda. W pierwszym z tych przypadków, chłodnice są jednocześnie parownikami urządzeń chłodniczych, zlokalizowanych blisko miejsc ochładzania powietrza. W drugim natomiast zimna woda zasilająca wężownice chłodnic powietrza może być ochłodzona na parownikach urządzeń chłodniczych, zlokalizowanych w pobliżu chłodnic (przypadek klimatyzacji zdecentralizowanej), lub w parownikach urządzeń chłodniczych, zlokalizowanych centralnie w stosunku do całego klimatyzowanego rejonu - pod ziemią lub na powierzchni.

Znany jest z polskiego zgłoszenia wynalazku nr 310855 układ klimatyzacji powietrza przodków wyrobisk kopalń głębokich, który wyposażony jest w urządzenia klimatyzacyjne zainstalowane w wyrobiskach górniczych prowadzonych w skałach o wysokiej temperaturze pierwotnej, zwłaszcza w podpoziomie kopalni, do których wlotów są podłączone rurociągi doprowadzające schłodzoną wodę, zaś do ich wylotów są podłączone rurociągi odprowadzające ciepłą wodę do obiegu chłodzenia. Powyższy układ ma rurociągi doprowadzające schłodzona wodę do wlotów urządzeń klimatyzacyjnych podłączone równolegle do rurociągu przeciwpożarowego podpoziomu kopalni, przyłączonego rurociągiem doprowadzającym wodę schłodzoną poprzez pompę wodną z wylotu zbiornika wody schłodzonej na najniższym poziomie wydobywczym. Rurociągi odprowadzające ciepłą wodę z wylotów tych urządzeń klimatyzacyjnych są podłączone do wlotów zbiorników pojemnościowych ciepłej wody, których wyloty są przyłączone poprzez swe pompy wodne do rurociągów odprowadzających wodę w górę równolegle do wlotu chodnika pojemnościowego chłodzonej wody i wlotu zbiornika schłodzonej wody na najniższym poziomie wydobywczym, do którego jest przyłączony dopływ naturalny wody z tego poziomu wydobywczego oraz równolegle jest przyłączony rurociąg przeciwpożarowy połączony z rurociągiem doprowadzającym wodę z wylotu zbiornika wodnego przelewowego na niższym poziomie wydobywczym. Do drugiego wylotu tego zbiornika schłodzonej wody jest podłączona pompa wodna tłocząca w górę rurociągiem odprowadzającym wodę do wlotu zbiornika wodnego przelewowego na niższym poziomie wydobywczym, połączonego równolegle swym wlotem rurociągiem z wlotami chodników wodnych na tym poziomie wydobywczym. Do wylotu jednego z tych chodników wodnych jest podłączony poprzez pompę wodną rurociąg odprowadzający w górę wodę do wlotu zbiornika wodnego przelewowego na górnym poziomie wydobywczym. Wylot z tego zbiornika wodnego przelewowego jest przyłączony rurociągiem doprowadzającym grawitacyjnie wodę do rurociągu przeciwpożarowego przyłączonego do wlotu zbiornika wodnego przelewowego na pośrednim poziomie wydobywczym, którego wylot przyłączony jest rurociągiem doprowadzającym grawitacyjnie wodę do rurociągu przeciwpożarowego przyłączonego do wlotu zbiornika wodnego przelewowego na niższym poziomie wydobywczym. Do wlotu zbiornika wodnego przelewowego na pośrednim poziomie wydobywczym jest przyłączony dopływ naturalny wody z tego poziomu wydobywczego. Do wlotu chodnika wodnego sąsiadującego ze zbiornikiem wodnym przelewowym na niższym poziomie wydobywczym jest przyłączony dopływ naturalny wody z tego poziomu wydobywczego. Do rurociągu przeciwpożarowego w najniższym poziomie wydobywczym jest podłączony rurociąg zasilania rezerwowego z reduktorem ciśnienia, przyłączony równolegle do rurociągu doprowadzającego wodę schłodzoną do rurociągu przeciwpożarowego na podpoziomie kopalni.

Także znany jest z polskiego zgłoszenia wynalazku nr 200559 układ urządzeń do ochładzania i osuszania powietrza w kopalniach podziemnych podłączony do rurociągów zimnej wody systemu klimatyzacji kopalni. Składa się on z pośredniczącego zespołu ochładzania wody pośredniczącej. Zespół ten zawiera połączone pomiędzy sobą wodny wymiennik ciepła, pompowy zestaw pośredniczący, filtry wody, odmulacze, zawory odcinające i zawór regulacyjny, które są połączone elastycznymi przewodami wodnymi z zespołem ochładzającym i osuszającym powietrze wentylujące kopalnię. Zespół

PL 221 011 B1 ten składa się ze złóż fluidalnych wypełnionych pierścieniami stalowymi i ceramicznymi. Złoża fluidalne są zraszane wodą pośredniczącą poprzez dysze zraszające w otwartym obiegu. Wykorzystana woda pośrednicząca jest zbierana na tacę, z której powraca do wodnego wymiennika ciepła. Złoża fluidalne, dysze, taca są zamontowane na wspólnej ramie nośnej o gabarytach przystosowanych do przekroju poprzecznego korytarzy kopalni. Zespoły mają konstrukcję modułową, są przystosowane do łatwego przemieszczania ich w korytarzach kopalni. Rama nośna jest przystosowana do zabudowania w niej typowych wentylatorów lutniowych oraz lutni wentylacyjnych stosowanych w typowych układach odrębnej wentylacji w kopalniach podziemnych.

Znane jest także z polskiego opisu patentowego nr 176823 rozwiązanie sposobu klimatyzacji ściany przodka wybierającego pomiędzy chodnikiem wentylacyjnym, przez który powietrze kopalniane dopływa, a chodnikiem transportowym, przez które zużyte powietrze kopalniane odpływa, w kopalniach górnictwa węgla kamiennego, szczególnie w kopalniach o dużej głębokości. W chodniku wentylacyjnym powietrze kopalniane dopływające prowadzi się najpierw przez chłodzoną wodą chłodnicę wstępną i schładza do temperatury 12°C, po czym powietrze schłodzone wstępnie prowadzi się następnie do chłodzonej lodem chłodziarki niskotemperaturowego schładzania, gdzie schładza się je do temperatury w zakresie od 3°C do 10°C, przy czym powstają skropliny, a wilgotność względna powietrza podnosi się do około 100%. Następnie skropliny oddziela się za pomocą wodooddzielacza, a powietrze kopalniane schłodzone do temperatury końcowej i uwolnione w znacznym stopniu od skroplin wprowadza się do ściany i reguluje w zależności od panujących tam warunków geotermicznych i płynącego w niej powietrza ścianowego do zadanej dla ściany temperatury pracy około 20°C z wilgotnością względną co najwyżej 35%, Przez chłodziarkę niskotemperaturowego schładzania przepływa chłodziwo złożone z mieszaniny płynu i drobnego lodu, który w niej się topi, zaś przez chłodnicę wstępną przepływa płyn opuszczający chłodziarkę niskotemperaturowego schładzania, a płyn opuszczający chłodnicę wstępną wprowadza się do maszyny wytwarzającej lód, z przyporządkowaną chłodziarką w której ponownie wytwarza się mieszaninę płynu i drobnego lodu, który ponownie wprowadza się do chłodziarki niskotemperaturowego schładzania. Powyższe rozwiązanie znalazło ograniczoną możliwość zastosowania, z uwagi na zbyt złożoną i kosztowną w eksploatacji instalację, jak również jej niepewność ruchową spowodowaną trudnościami w utrzymaniu wymaganych parametrów ruchowych.

Opisane powyżej oraz inne znane i stosowane rozwiązania sposobów, układów lub urządzeń do chłodzenia powietrza zwłaszcza dla klimatyzacji lokalnej powietrza podziemnych wyrobisk górniczych o wysokiej temperaturze skał spełniają w bardziej lub mniej efektywny sposób obniżenie w tych wyrobiskach temperatury i wilgotności powietrza do warunków klimatycznych, dopuszczających dla pracy w nich załogi górnicze.

Powyższe niedogodności zostały wyeliminowane przez nowe rozwiązanie sposobu zrzutu ciepła z urządzeń klimatyzacji dołowej zwłaszcza podziemnych wyrobisk górniczych kopalń głębinowych, dla klimatyzacji lokalnej. Istota wynalazku polega na zastąpieniu w obiegu wody chłodzącej urządzeń klimatyzacyjnych dotychczas eksploatowanych wyparnych chłodnic wody, wymiennikiem ciepła, w obiegu którego ciepło pochodzące z tych urządzeń odbierane jest przez strumień wody dołowej pochodzącej z odwadniania kopalni. Następnie wodę odprowadza się do pompowni oraz dalej rurociągiem szybowym tłoczy się ją do zabudowanego na powierzchni wymiennika ciepła. Wymiennik ciepła zabudowuje się w obieg istniejącej wody chłodzącej co zastąpi dotychczas stosowane wyparne chłodnice wody.

Podstawowe zalety wynalazku na tle dotychczasowych rozwiązań to duża efektywność chłodzenia skraplaczy zespołów maszynowych urządzeń klimatyzacji oraz uzyskanie niższej temperatury wody schłodzonej, zasilającej chłodnice powietrza w rejonach eksploatacyjnych i przygotowawczych a także wyeliminowanie zrzutu bardzo dużych ilości ciepła i wilgoci pochodzącej z wyparnych chłodnic wody do powietrza przepływającego przez wyrobiska, w których są zabudowane wyparne chłodnice wody.

Wynalazek zostanie bliżej objaśniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia uproszczony schemat blokowy urządzeń klimatyzacji.

W sposobie przedstawionym na fig. 1 w komorze maszyn klimatyzacyjnych na poz. 1067 m zabudowuje się dwa agregaty chłodnicze 1 o sumarycznej mocy 2 MW w których wytwarza się wodę schłodzoną o temperaturze od 3 do 5 stopni Celsjusza (tzw. wodę lodową), którą doprowadza się rurociągami do wodnych chłodnic powietrza 2 zlokalizowanych w rejonach eksploatacyjnych. Schładzanie powietrza realizuje się poprzez odbiór ciepła w wodnych chłodnicach powietrza 2. W agregatach chłodniczych 1 wodę powrotną ponownie schładza się i jako wodę schłodzoną (lodową) dopro4

PL 221 011 B1 wadza się z powrotem do wodnych chłodnic powietrza 2. W obu agregatach chłodniczych 1 oddaje się ciepło skraplania poprzez obieg wody chłodzącej, którą doprowadza się do wymiennika ciepła 3, w którym ciepło z obiegu wody chłodzącej odbiera się poprzez strumień wody dołowej pochodzącej z odwadniania kopalni, przy czym wodę o temperaturze od 20 do 23°C pobiera się zza tamy wodnej 4 na poz. 800 m stanowiącej korek wodny, a następnie tłoczy się ją w kierunku komory głównego o dwadniania 5 na poz. 800 m. Poprzez zabudowę zaworów oraz zestawu pompowego 6 wodę kieruje się rurociągiem o średnicy 400 mm do orurowanych otworów wykonanych z tworzyw sztucznych o średnicy 200 mm do pochylni transportowej w pokładzie 630 m na poziomie 1000 m i dalej izolowanym rurociągiem o średnicy 200 mm do wymiennika ciepła 3 na poziomie 1000 m. Pompę 6 zabuduje się po jej ssawnej stronie. W rejonie rozgałęzienia wody do wymiennika 3 rurociąg połączy się za pomocą by-passu, w którym zabuduje się sterowaną motozasuwę zamkniętą podczas pracy pompy lub otwartą po jej zatrzymaniu co umożliwi ciągłą pracę pomp pompowni 5 zlokalizowanej na poziomie 800 m. Wodę następnie tłoczy się rurociągiem w szybie 7 na powierzchnię do wymiennika ciepła 8.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób zrzutu ciepła z urządzeń klimatyzacji dołowej, w którym doprowadza się do wyrobisk górniczych schłodzoną wodę i odprowadza się wodę chłodzącą, znamienny tym, że wykorzystuje się wymiennik ciepła (3), w którym ciepło z obiegu wody chłodzącej odbiera się przez strumień wody dołowej, a następnie odprowadza się do pompowni (5), z której tłoczy się ogrzaną wodę szybem (7) do wymiennika ciepła (8) znajdującego się na powierzchni.
2. 2. Sposób wg zastrz. 1, znamienny tym, że jako wodę dołową wykorzystuje się wodę z głównego odwadniania kopalni pochodzącą zza tamy wodnej (4).