Pierwszenstwo: 02.06.1972 (P. 155757) Zgloszenie ogloszono: 30.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 31.12.1975 82135 KI. 12a,^ MKP' B01b 1/00 Twórcywynalazku: Zdzislaw Przybylski, TeodorCwiklik, Krzysztof Lasiewicz, Waclaw Nowak Uprawniony z patentu tymczasowego: Osrodek Badawczo-Rozwojowy Przemyslu Siarkowego „Siarkopol", Machów k. Tarnobrzega (Polska) Bezprzeponowy zespól grzewczy, zwlaszcza dla kopaln otworowych siarki Przedmiotem wynalazku jest bezprzeponowy zespól grzewczy zaopatrzony w palniki nurnikowe przezna¬ czony zwlaszcza jako samodzielne, przewozne zródlo wody przegrzanej w kopalniach otworowych siarki.Znane i stosowane sa rózne bezprzeponowe zespoly grzewcze. Jedno z tych rozwiazan przeznaczone dla kopaln otworowych siarki zaopatrzone jest, zamiast palników nurnikowych, w podgrzewacze strumieniowe.Rozwiazanie to posiada niewatpliwie szereg zalet, jednakze zastosowane w nim parowe podgrzewacze strumienio¬ we wymagaja oddzielnych zródel dostarczajacych przegrzanej pary wodnej. Przegrzana wode i pare wodna dostarczaja najczesciej do kopaln otworowych siarki specjalne kotlownie czy tez nawet elektrocieplownia.W niektórych kopalniach amerykanskich stosuje sie instalacje grzewcze przewozne zaopatrzone w niewielkie kotly parowe. Sprawnosc energetyczna znanych ukladów tego typu nie jest jednak zbyt wysoka, a ponadto niezbedne jest tu pelne uzdatnianie znacznej ilosci wody. Zespoly grzewcze z palnikami nurnikowymi nie sa stosowane dotad w górnictwie siarkowym. Inne natomiast znane rozwiazania tego typu budowane sa na ogól jako niskocisnieniowe i to w odmiennym ukladzie energetycznym niz ten, który stanowi istote wynalazku.Celem wynalazku jest opracowanie wysokosprawnego zespolu grzewczego do produkcji wody przegrzanej.Chodzi w szczególnosci o zespól, który móglby byc stosowany np. w kopalniach otworowych siarki jako samowystarczalne, przewozne urzadzenie do ogrzewania zmineralizowanej wody zlozowej bez potrzeby jej pelnego uzdatniania.W rozwiazaniu wedlug wynalazku cel ten osiagnieto przede wszystkim przez zastosowanie oryginalnego ukladu energetycznego. Zespól grzewczy w zaprojektowanym ukladzie sklada sie przede wszystkim z cisnienio¬ wego zbhrnika, z co najmniej jednym nurnikowym palnikiem, rozprezarki napedzajacej powietrzna sprezarke i wodnej pompy. Dodatkowo moze byc tu przewidziana wysokocisnieniowa sprezarka przeznaczona jako zródlo sprezonego powietrza do wytlaczrnia cieklej siarki ze zloza. Sprezone, wilgotne spaliny po ogrzaniu wody w cisnieniowym zbiorniku odprowadzane sa z niego i rozprezane w rozprezarce. Ta ostatnia stanowi zródlo napedu powietrznej sprezarki, która dostarcza pod cisnieniem powietrze potrzebne do spalania paliwa w nurniko¬ wym palniku. Woda, która ma byc ogrzewana, tloczona jest do cisnieniowego zbiornika za pomoca wodnej pompy napedzanej np. elektrycznie. Gorace spaliny po czesciowym rozprezeniu w rozprezarce wykorzystywane moga byc do ogrzewania rur z ciekla siarka.2 j 82135 ! Odmiana bezprzeponowego zespolu grzewczego rózni sie tym, ze jest dodatkowo zaopatrzona w wstepny, bezprzeponowy wymiennik ciepla z wtryskiem wody do strumienia spalin doplywajacych z rozprezarki.Ogrzana w nim wstepnie woda wtlaczana jest nastepnie za pomoca wodnej pompy do cisnieniowego zbiornika z palnikami nurnikowymi. Inne odmiany charakteryzuja sie tym, ze moga byc zaprojektowane na stalej lub przewoznej podstawie i ze* kazdy ich podzespól przewidziany jest w liczbie równej jeden lub wiekszej ni? jeden — zaleznie od potrzeby. Takie rozwiazanie zagadnienia umozliwia osiagniecie interesujacych korzysci technicznych i ekonomicznych, a szczególnie w górnictwie otworowym siarki. Bezprzeponowy zespól grzewczy jest w proponowanym ukladzie energetycznym wysokosprawnym zródlem wody przegrzanej. Uzyskano tó dzieki palnikom nurnikowym, które w zbiorniku cisnieniowym umozliwiaja bezprzeponowa wymiane ciepla miedzy goracymi spalinami, a ogrzewana woda oraz dzieki wykorzystaniu znacznej energii wilgotnych spalin, które pod cisnieniem wystepujacym w zbiorniku doprowadzone sa do rozprezarki, napedzajacej powietrzna sprezarke, która zasila palniki nurnikowe, w powietrze potrzebne do spalania w nich paliwa. Rozprezone spaliny o znacznej jeszcze temperaturze wykorzystywane sa nastepnie do ogrzewania np. rurociagów siarkowych lub tez (odmiana wynalazku) do wstepnego podgrzewania wody. Odbywa sie to w tzw. wstepnym wymienniku ciepla, w którym woda wtryskiwana jest do strumienia rozprezonych spalin, a potem dopiero wtlacza sie ja do cisnieniowego zbiornika z palnikami nurnikowymi. W tym drugim przypadku do ogrzewania rurociagów z ciekla siarka stosuje sie oddzielne zespoly grzewcze lub np. grzejniki elektryczne.Rozwiazanie bezprzeponowego zespolu grzewczego wedlug wynalazku umozliwia ogrzewanie wody brudnej, zmineralizowanej, a oczyszczonej jedynie mechanicznie lub poddanej niekosztownym zabiegom przygo¬ towawczym. Mozliwe to jest dzieki bezprzeponowej wymianie ciepla i nie wystepowaniu elementów przeply¬ wowych, które zmieniaja swoja charakterystyke na skutek osadzania sie kamienia kotlowego. Osadzanie takiego kamienia w cisnieniowym zbiorniku, czy tez w rurze tlocznej z tego zbiornika nie jest natomiast grozne. Na skutek bezprzeponowej, bardzo intensywnej wymiany ciepla w ukladzie, który nie wymaga pelnego uzdatniania wody oraz dzieki uniezaleznieniu tego ukladu np. od kotlowni, która dostarcza przegrzanej pary wodnej — roz¬ wiazanie bezprzeponowego zespolu grzewczego nadaje sie—jak wspomniano — zwlaszcza do wykorzystania w kopalniach otworowych siarki. W takmi zastosowaniu bedzie ono w pelni samowystarczalne i jako przewozne moze byc wykorzystywane do obslugi jednego lub wiecej otworów eksploatacyjnych.Zalety przewoznego zespolu grzewczego wykorzystane zostana w pelni w przypadku jego lokalizacji na polu górniczym, bezposrednio przy otworach eksploatacyjnych. Taka lokalizacja umozliwia latwe zastosowanie zamknietego obiegu wody w kopalni otworowej. Wykorzystuje sie przy tym energie wody pobieranej ze zloza przy stosunkowo niewielkich stratach hydraulicznych i cieplnych na skutek niedlugich rurociagów. Zamkniety obieg wody zlozowej zapewnia utrzymanie równowagi hydrualicznej w zlozu. Przy opracowanym ukladzie energetycznym latwe jest równiez dostosowywanie parametrów wody do potrzeb technologicznych, przy czym niewielka jest tu bezwladnosc w przenoszeniu sie ewentualnych zaklócen. W przypadku duzego wzrostu zapotrzebowania na wode technologiczna wlacza sie po prostu dodatkowy zespól grzewczy. Ta latwosc zastosowania dowolnej liczby zespolów grzewczych zapewnia tez duza elastycznosc w planowaniu wydobycia przy zmienajajacym sie w róznych okresach zapotrzebowaniu na siarke. Proponowany uklad energetyczny zapewnia równiez duza bezawaryjnosc, a szczególnie wtedy gdy przewiduje sie wspólprace równoleglych zespolów grzewczych, przy czym niektóre z nich sa zespolami zapasowymi, które moga pokrywac jednoczesnie zwiekszone zapotrzebowanie na wode technologiczna. Warto tez wspomniec, ze w przypadku zastosowania przewoznych zespolów grzewczych powietrze technologiczne do pompowania siarki z otworów nie wymaga podgrzewania. W górnictwie siarkowym sa to argumetny, których nie mozna niedoceniac.Przemiot wynalazku jest przedstawiony w przykladowym rozwiazaniu na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia ogólny widok bezprzeponowego zespolu grzewczego w wersji przystosowanej do kopaln otworo¬ wych siarki, natomiast fig. 2 przedstawia ogólny widok odmiany bezprzeponowego zespolu grzewczego — bar¬ dziej uniwersalnego przeznaczenia. Na przewoznej lub stalej platformie F (fig. 1) znajduje sie cisnieniowy zbiornik Z z co najmniej jednym nurnikowym palnikiem N, rozprezarka R sprzezona kinematycznie z powietrzna sprezarka S, wodna pompa P oraz wysokocisnieniowa, powietrzna sprezarka K. Napedzana silnikiem elektrycz¬ nym wodna pompa P polaczona jest tloczna rura 1 z dolna czescia cisnieniowego zbiornika Z, a ssawna rura 2 z odwadniajacym otworem O. Górna czesc cisnieniowego zbiornika Z ma trzy odprowadzenia: tloczna rure 4, która stanowi polaczenie z powietrzna sprezarka S oraz paliwowy przewód 5 wprowadzony az do nurnikowego palnika N. .V srodkowej czesci cisnieniowego zbiornika Z znajduje sie tloczna rura 6 osadzona ponizej poziomu przegrzanej wody. Wylotowa czesc rozprezarki R polaczona jest wylotowa rura 7 z grzewczym kolektorem 8 przeznaczonym do ogrzewania siarkowej rury 9. Wysokocisnieniowa sprezarka K polaczona jest tloczna rura 10 z powietrzna rura 11 podnosnika powietrznego w eksploatacyjnym otworze E.Odmiana bezprzeponowego zespolu grzewczego (fig. 2) jest zbudowana podobnie, z ta tylko róznica, ze pominieto w niej wysokocisnieniowa sprezarke powietrzna natomiast zaopatrzono ja dodatkowo we wstepny82 135 3 wymiennik ciepla W z wodnymi wtryskiwaczami 12 i wylotem 13 przeznaczonym dla spalin. Wodne wtryskiwa- cze 12 polaczone sa tu z wodna rura 14. Ssawna rura 2 wodnej pompy P laczy ta ostatnia zdolna czescia wstepnego wymiennika ciepla W tak, ze jej koncówka znajduje sie ponizej poziomu wody w tym wymienniku.Dzialanie bezprzeponowego zespolu grzewczego wynika bezposrednio z opisu jego konstrukcji i w zasadzie nie wymaga oddzielnego opisu. Przykladowe parametry w poszczególnych miejscach ukladu energetycznego moga byc nastepujace: Woda doplywajaca z odwadniajacego otworu O do wodnej pompy P ma w ssawnej rurze Z temperature 80°C i cisnienie równe 1 atm. Wode te tloczy wodna pompa P do cisnieniowego zbiornika Z tloczna rura 1 pod cisnieniem 10 atm: temperatura wody —jak poprzednio. W cisnieniowym zbiorniku Z woda ogrzewana jest do temperatury 160°C i przy cisnieniu 10 atm. tloczona jest tloczna rura 6 do eksploatacyjnego otworu E, przy czym przed wtloczeniem do zloza nastepuje jeszcze odpowiednie zmniejszenie tego cisnienia poprzez dlawienie w zaworze regulacyjnym. Temperature 160 C uzyskuje woda w cisnieniowym zbiorniku Z dzieki intensywnej, bezprzeponowej wymianie ciepla z goracymi spalinami o temperaturze 1500°C, która powstaje na wskutek spalania cieklego lub gazowego paliwa tloczonego paliwowa rurka 5 do nurnikowego palnika N. Do spalania tego paliwa potrzebne jest sprezone powietrze które pod cisnieniem 10 atm. i przy temperaturze 200°C dostarcza rotacyjna, powietrzna sprezarka S tloczna rura 4. Sprezarka ta napedzana jest rotacyjna rozprezarka R, w której rozprezaja sie wilgotne spaliny wyplywajace z cisnieniowego zbiornika Z.Cisnienie tych spalin przed rozprezarka w tlocznej rurze 3 równe jest cisnieniu w cisnieniowym zbiorniku Z, a wiec wynosi 10 atm., natomiast temperatura — 400°C. Za rozprezarka R, w wylotowej rurze 7 cisnienie itemperatuta spalin wynosi odpowiednio: 2,5 atm. i 200°C. Spaliny te doplywaja rura 7 do grzewczego kolektora 8, przez który rura 9 przeplywa ciekla siarka wytlaczana z eksploatacyjnego otworu E za pomoca goracego, sprezonego powietrza. Sprezone powietrze dostarcza rotacyjna sprezarka K. Cisnienie i temperatura powietrza w tlocznej rurze 10 wynosi przed eksploatacyjnym otworem E odpowiednio: 20 atm. i 150°C. PL PL