PL225582B1 - Sposób zagospodarowania energii cieplnej w zakładach górniczych z centralną klimatyzacją wyrobisk dołowych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób zagospodarowania energii cieplnej w podziemnych zakładach górniczych, produkowanej dla potrzeb pokrycia zapotrzebowania ciepła zakładu z uwzględnieniem zasilania instalacji do produkcji chłodu dla centralnej klimatyzacji wyrobisk dołowych.

W podziemnych zakładach górniczych energia cieplna wykorzystywana jest dla pokrycia potrzeb cieplnych zakładu oraz do zasilania chłodziarek absorpcyjnych w instalacji produkcji chłodu dla potrzeb centralnej klimatyzacji wyrobisk, przy czym energia ta na wlocie do chłodziarek w postaci gorącej wody o temp. min 60°C lub pary wodnej, na wylocie z chłodziarek absorpcyjnych, z uwagi na niską temperaturę wody na poziomie 35°C, jako nieprzydatna odprowadzana jest do atmosfery p oprzez wieże chłodnicze.

Znane są w technice instalacje odzysku ciepła w których woda o takich parametrach jest wyk orzystywana jako dolne źródło ciepła w pompach ciepła.

Stosowanie takich rozwiązań w podziemnych zakładach górniczych, z uwagi na bardzo małe zapotrzebowanie ciepła poza sezonem grzewczym (poniżej 10% w stosunku do szczytowego w okr esie zimowym), jest nieopłacalne.

W instalacjach do produkcji chłodu dla zasilania chłodziarek absorpcyjnych dąży się do wykorzystania ciepła odpadowego np. z procesu produkcji energii elektrycznej w agregatach prądotwórczych zasilanych metanem. Ilość odpadowej energii cieplnej możliwej do wykorzystania z produkcji energii elektrycznej jest z reguły niewystarczającą dla zasilania chłodziarek absorpcyjnych, stąd niedobór ciepła produkowany jest w dodatkowych kotłach wodnych lub parowych, w tym w kotłach opalanych metanem.

Znane jest rozwiązanie z patentu PL 217103 pt „Instalacja do utylizacji metanu” w którym ciepło wytworzone w spalarni typu zamkniętego, w postaci wody lub pary może być wykorzystane do zasilania chłodziarek absorpcyjnych.

Powyższe uwarunkowania oraz konieczność posiadania rezerwowego źródła energii cieplnej dla zasilania chłodziarek absorpcyjnych, w instalacji klimatyzacji centralnej pracującej w sposób ciągły, powoduje konieczność zwiększenia mocy cieplnej zainstalowanej w źródłach ciepła dla pokrycia potrzeb cieplnych instalacji do produkcji chłodu w okresie zimowym, jako że, w sezonie letnim z uwagi na małe zapotrzebowanie ciepła dla potrzeb grzewczych zakładu, dla produkcji energii cieplnej wykorz ystywane są kotły grzewcze wyłączone z ruchu w okresie letnim. Ponad to konieczne jest zasilanie cieplne instalacji ogrzewania powietrza wdechowego kopalni w okresie zimowym, którego temperatura na wlocie do szybu winna wynosić, zgodnie z obowiązującymi przepisami +2°C. Rozwiązanie takie znane jest z patentu PL 151293.

Znane jest rozwiązanie w którym w okresie zimowym woda w obiegu instalacji produkcji chłodu schładzana jest w swobodnym systemie chłodzenia (free-coling), co zezwala na zmniejszenie ilości pracujących chłodziarek absorpcyjnych w zimie. Wadą tych rozwiązań jest konieczność budowy drogich wież chłodniczych pracujących tylko przez ok. 20% roku, a przede wszystkim duże zużycie wody traconej bezpowrotnie poprzez odparowanie i straty chłodni wentylatorowej.

Dla aktualnie projektowanych instalacji o mocy chłodniczej na poziomie 10 MW straty wody w tym systemie kształtują się na poziomie 100 m /godz., co pięciokrotnie przekracza zapotrzebowanie wody kąpielowej dla 5-cio tysięcznej (kąpiącej się) załogi kopalni, a także odpowiada zużyciu wody kąpielowej dla ok. 16 000 mieszkańców aglomeracji miejskiej.

Niedogodności i wady znanych rozwiązań można usunąć stosując rozwiązania wg niniejszego wynalazku.

Sposób według wynalazku polega na wykorzystaniu energii cieplnej odprowadzanej z chłodziarek, jako czynnika grzewczego w instalacji ogrzewania powietrza wdechowego kopalni w okresie zimowym, którego temperatura na wlocie do szybu winna wynosić, zgodnie z obowiązującymi przepisami +2°C.

Różnica temperatur pomiędzy czynnikiem grzewczym, a podgrzewanym powietrzem z otoczenia, w okresie zimowym dochodzi do 65°C, co zezwala na stosowanie typowych dla przemysłu nagrzewnic woda/powietrze.

W sposobie według wynalazku zagospodarowania energii cieplnej w zakładach górniczych z centralną klimatyzacją wyrobisk dołowych, mającą źródła ciepła które zasilają energią cieplną w postaci gorącej wody lub pary chłodziarki absorpcyjne instalacji do produkcji wody lodowej dla centralnej klimatyzacji wyrobisk dołowych, ma strumień energii cieplnej odprowadzony z chłodziarek instaPL 225 582 B1 lacji do produkcji wody lodowej powiększony o powrotny strumień energii odebranej z klimatyzacji wyrobisk dołowych kierowany co najmniej w części do nagrzewnic podgrzewania powietrza wdech owego doprowadzanego szybem do podziemnych wyrobisk zakładu górniczego.

W przypadku szczególnie ostrych zim nagrzewnice mogą być w części zasilane z źródeł ciepła zasilających chłodziarki instalacji do produkcji wody lodowej dla centralnej klimatyzacji wyrobisk dołowych.

Woda schłodzona w nagrzewnicach powietrza wdechowego jest następnie kierowana do znanych wież chłodniczych w których jest dochładzana do temperatury wynikającej z procesu produkcji wody lodowej.

Sposób według wynalazku pozwala na znaczne zmniejszenie ilości energii cieplnej odprowadzanej do atmosfery w związku z produkcją wody lodowej dla potrzeb centralnej klimatyzacji wyrobisk dołowych oraz do ogrzewania powietrza wlotowego do szybu.

Sposób według wynalazku zagospodarowania energii cieplnej w podziemnych zakładach górniczych z centralną klimatyzacją wyrobisk dołowych, przedstawiony jest na załączonym jako schemat blokowy przykładowej instalacji.

Sposób zagospodarowania energii cieplnej w podziemnych zakładach górniczych z centralną klimatyzacją wyrobisk dołowych mającą źródło 1 ciepła oraz rezerwowe źródło 2 ciepła, korzystnie instalacji do utylizacji metanu, które w postaci gorącej wodę (ponad 100°C) lub pary zasilają absorpcyjne chłodziarki 3, natomiast stopień końcowy obiegu wody lodowej stanowią sprężarkowe chłodziarki 4 napędzane elektrycznie.

Produkt finalny instalacji w postaci wody lodowej przy pomocy rurociągów 5 prowadzonymi w pionowym wyrobisku 6 i zasila dołowe urządzenia klimatyzacji wyrobisk podziemnych zakładu górniczego.

Strumień energii cieplnej odprowadzony z chłodziarek 3 i 4 instalacji do produkcji wody lodowej powiększony o powrotny strumień 5 energii odebranej z klimatyzacji wyrobisk dołowych kierowany jest pompą 12 co najmniej w części do nagrzewnic 9 woda/powietrze podgrzewania w okresie zimowym powietrza wdechowego doprowadzanego szybem 10 do podziemnych wyrobisk zakładu górniczego, a następnie rurociągami 7 do chłodniczych wież 8. Wymagana temperatura powietrza wdechowego utrzymywana jest automatycznie za pomocą układu regulacji wydajności wentylatorów 11 w instalacji podgrzewania powietrza szybowego. Nagrzewnice 9 w przypadku szczególnie ostrych zim mogą być zasilane przewodami 14 z instalacji 2 do utylizacji metanu.

Claims (2)

1. Sposób zagospodarowania energii cieplnej w podziemnych zakładach górniczych z centralną klimatyzacją wyrobisk dołowych, mającą źródła ciepła podstawowe i rezerwowe, korzystnie z instalacji do utylizacji metanu, które zasilają energią cieplną w postaci gorącej wody lub pary chłodziarki absorpcyjne instalacji do produkcji wody lodowej dla centralnej klimatyzacji wyrobisk dołowych, znamienny tym, że strumień energii cieplnej odprowadzony z chłodziarek (3 i 4) instalacji do produkcji wody lodowej powiększony o powrotny strumień (5) energii odebranej z klimatyzacji wyrobisk dołowych kierowany jest co najmniej w części do nagrzewnic (9) podgrzewania powietrza wdechowego doprowadzanego szybem (10) do podziemnych wyrobisk zakładu górniczego, a następnie do wieży lub wież chłodniczych (8).

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do nagrzewnic (9) kierowana jest przewodem (14) część strumienia energii cieplnej z rezerwowego źródła zasilania chłodziarek (3 i 4).