Опытно-промышленная технология утилизации низкопотенциального тепла на шахте «Осинниковская» ЗАО Угольная Компания «Южкузбассуголь»

В результате проведенного комплексного обследования па шахте ОАО «Шахта Осинниковская» ЗАО УК «Южкузбассуголь» выявлена реальная возможность утилизации низкопотенциальной теплоты сбросных шахтных вод с целью использования ее для горячего водоспабжения и отопления производственных помещений и административно-хозяйственных зданий [3.17]. В настоящее время теплоснабжение ОАО «Шахта Осинпиковская» ЗАО УК «Южкузбассуголь» осуществляется от угольной котельной. В котельной установлены: один паровой котел КЕ-10 - для горячего водоснабжения административного здания и объектов промышленной площадки шахты; четыре котла КТВС-20 - для поддержания необходимой температуры воздуха в шахте и обогрева стволов в зимнее время. При сжигании угля в атмосферу выбрасываются вредные продукты сгорания (сажа, оксиды серы, азота, углерода и т.д.), что осложняет экологическую обстановку в г. Осинники. В то же время стоимость угля непрерывно повышается.

С целью снижения количества угля, сжигаемого в котельной, предлагается создать базовую опытную установку по утилизации теплоты сбросных шахтных вод с помощью ТНУ, которая позволит трансформировать низкопотеициальную теплоту шахтных вод с круглогодичной температурой 9-11 °С до температур, пригодных для теплоснабжения и горячего водоснабжения.

Проект выполнен с целью разработки и внедрения базовой опытной установки по утилизации теплоты сбросных шахтных вод с помощью применения теплонасосных установок. Исходные данные для расчетов приведены в таблице 3.22.

Таблица 3.22 Исходные параметры «Шахты Осинпиковская»

Объем шахтных вод

592 м3

Температура шахтных вод

9-11 °С

Качество шахтных вод: -взв.веществ -жесткость -щелочность

1,265 мг/дм3 4,2 мг-экв/дм3 47,9 мг-экв/дм3

Температура водопроводной воды

6-10 °С

Температура воды на ГВС

О

О

Стоимость угля

308 руб/т

Расход воды на ГВС

196 м/сутки

Удельный расход условного топлива на выработку электроэнергии в ОЭС Сибири

0,318 кг у.т./кВт ч

Удельный расход топлива на выработку тепловой

энергии на котельной

50 кг у.т./ГДж

Теплотворная способности (низшая) угля марки ТР

2600 кДж/кг

Стоимость Г кал тепла, вырабатываемого котельной

387 руб/Гкал

Стоимость эл.энергии отпускаемой для шахты :

1 кВт-ч 1 кВА/месяц

0,406 руб. 98 руб.

Продолжительность всего периода горячего водоснабжения

8760 ч

Продолжительность летнего периода горячего водоснабжения

2880 ч

Вырабатываемое количество тепла

3370 ГДж/год, (805 Гкал/год)

Для утилизации низкопотенциалыюй теплоты сбросных шахтных вод предлагается установить тепловой насос НТ-300. Принципиальная схема опытной базовой технологии утилизации низкопотенци- алыюго тепла шахтных вод приведена па рисунке (см. рис 3.56).

Опытная базовая технология утилизации низкопотенциального тепла шахтных вод

Рис. 3.56. Опытная базовая технология утилизации низкопотенциального тепла шахтных вод

Базовая технологическая схема включает в себя следующие контуры:

  • - контур подачи шахтной воды и возврата шахтной воды и соответствующей запорной арматуры;
  • - контур рабочего вещества и масла собственно ТНУ, обеспечивающие трансформацию тепловой энергии. ТНУ поставляется в полной заводской готовности;
  • - контур нагреваемой в конденсаторе ТНУ водопроводной воды, состоящий из конденсатора ТНУ, соединительных трубопроводов с запорной и регулирующей арматурой.
Схема работы ТНУ

Рис. 3.57. Схема работы ТНУ

Схема работы ТНУ (см. рис. 3.57) следующая: шахтная вода главного водоотлива по ответвлению подается в испаритель ТНУ, где охлаждается за счет отдачи тепла расходуемого на испарение хладагента. Нагретая в конденсаторе водопроводная вода подается в емкости бойлерной и далее насосами в систему горячего водоснабжения административного здания шахты.

Для повышения эффективности работы в контур теплового насоса включен переохладитель, в который по перемычке из главного водоотливного става подается охлаждающая рабочего вещества шахтная вода.

В 2001 г. па шахте «Осипниковская» впервые в России, внедрена опытно-промышленная технология утилизации низкопотенциалыюго тепла шахтных вод для горячего водоснабжения шахты. В технологическую схему включен тепловой насос производства ЗАО «Энергия» (г. Новосибирск), теплопроизводителыюсть которого составляет ПО кВт. Внешний вид установленного теплового насоса представлен на рис. 3.58.

Установка экологически чистым способом дает 100 м3 в сутки горячей воды, необходимой для горячего водоснабжения шахты, и исключает из работы шахтную котельную в летнее время года [3.17]. В качестве источника низкопотенциалыюго тепла используются шахтная вода водоотлива шахты, которая подается в испаритель теплового насоса.

Тепловой насос, установленный на шахте «Осинниковская»

Рис. 3.58. Тепловой насос, установленный на шахте «Осинниковская»

Тепловая нагрузка на ГВС принята исходя номинальной мощности теплового насоса 110 кВт.

При работе теплового насоса в качестве рабочего вещества будет использоваться R12. Параметры теплоносителей приведены в таблице 3.22.

Таблица 3.22 Характеристика параметров теплоносителей

п/п

Наименование

Ед. изм.

Величина

Параметры

1

Расход шахтной воды через испаритель

м3

12

  • 10 °С
  • (охл.до 2 °С)

2

Расход водопроводной воды через конденсатор

м3

2,4

45 °С

3

Температура шахтной воды

°С

9-11

4

Температура водопроводной воды

°С

6-10

В качестве источника низкопотеициальпой теплоты (ИНПТ), которая может быть трансформирована при помощи ТНУ для целей пригодных для горячего водоснабжения, использовалось шахтная вода с температурой 9-11°С. Химический анализ шахтной воды показывает, что по количеству взвешенных веществ, pH и другими растворенным веществам, ее подача может быть осуществлена непосредственно в испаритель ТНУ (см. рис.3.58).

Для утилизации низкопотеициальпой теплоты шахтной воды устанавливался один тепловой насос мощностью 110 кВт.

Тепловая схема включает в себя следующие контуры:

  • - контур подачи шахтной воды и возврата шахтной воды и соответствующей запорной арматуры;
  • - контур рабочего вещества и масла собственно ТНУ, обеспечивающие трансформацию тепловой энергии. ТНУ поставляются в полной заводской готовности;
  • - контур нагреваемой в конденсаторах ТНУ водопроводной воды, состоящий из конденсатора ТНУ, соединительных трубопроводов с запорной и регулирующей арматурой.

Схема работает следующим образом: шахтная вода главного водоотлива по ответвлению ДуЮО подается в испаритель ТНУ, где охлаждается за счет отдачи тепла, расходуемого на испарение хладагента.

Нагретая в конденсаторе водопроводная вода подается в емкость бойлерной. Для повышения эффективности работы теплового насоса в контур рабочего вещества включен переохладитель в который по перемычке из главного водоотливного става подается охлаждающая шахтная вода.

Эксплуатация подтвердила высокие технико-экономические и экологические показатели: снижение себестоимости вырабатываемой 1 Гкал тепловой энергии в 2,5 раза, по сравнению с теплом, получаемым от угольной котельной шахты; полное отключение шахтной котельной, сжигающей уголь в летнее и осенне-зимнее время и исключение вредных выбросов в атмосферу, образующихся при сжигании угля, и штрафов за эти выбросы (см. таблицу 3.23).

Таблица 3.23 Технико-экономические показатели технологии

п/п

Показатели

Единица

измерения

До внедрения ТНУ

После

внедрения ТНУ

1.

Годовой расход эл. энергии на выработку тепла

тыс. кВтч

1 441

1 156

2.

Годовые эксплуатационные затраты на эл. энергию

тыс. руб.

800

574

3.

Себестои-мость выработки 1 Гкал

руб.

387

184

4.

Экономический ущерб, за выбросы в атмосферу вредных веществ

тыс. руб.

640

-

5.

Экономия денежных средств

тыс. руб.

-

1 119

6.

Срок окупаемости

лет

1,5

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >