PL243958B1 - Instalacja szybowa do zasilania układu klimatyzacji kopalni, zwłaszcza głębokiej - Google Patents

Abstract

Zgłoszenie dotyczy instalacji szybowej do zasilania układu klimatyzacji kopalni, zwłaszcza głębokiej, przeznaczonej szczególnie dla kopalni węgla kamiennego. Instalacja szybowa ma rurociąg spływowy (2), prowadzący wodę schłodzoną z powierzchniowych wymienników ciepła (1) przez poziomy (I, II) na klimatyzowany poziom (III), gdzie znajduje się grupowe urządzenie chłodnicze (4), obsługujące rurami (5) klimatyzowane rejony kopalni. Rurociąg spływowy (2) ma na swej długości włączony co najmniej jeden regulator przepływu (A), składający się z połączonych ze sobą równolegle zespołów regulacyjnych, z których każdy zbudowany jest z połączonych ze sobą szeregowo zasuwy i zaworu regulacyjnego sterującego ciśnieniem i natężeniem przepływu wody schłodzonej. Korzystnie jako zawór regulacyjny stosuje się zawór regulacyjny pierścieniowo - tłokowy. Ogrzaną wodę z klimatyzowanego poziomu (III) wyprowadza się pompami (7) rurociągiem odpływowym (6), zaopatrzonym w zawory zwrotne (8), na powierzchnię do powierzchniowych wymienników ciepła (1). Korzystnie każdy regulator przepływu (A) ma dwa zespoły regulacyjne połączone równolegle, a w razie potrzeby regulatory przepływu (A) mogą być łączone równolegle w grupy regulatorów przepływu (A).

Description

Przedmiotem wynalazku jest instalacja szybowa do zasilania układu klimatyzacji kopalni, zwłaszcza głębokiej, znajdująca zastosowanie w górnictwie podziemnym, szczególnie węgla kamiennego.

Znany jest, na przykład z polskiego opisu patentowego PL 208252 B1 trójkomorowy podajnik rurowy dla górnictwa podziemnego, służący do wymiany wody ciepłej i wody zimnej między powierzchnią, a podziemnymi wyrobiskami. Istotą tego wynalazku jest to, że znajdujące się na każdym poziomie głębokości kopalni trójkomorowe podajniki rurowe mają włączone w szereg, zamknięte obiegi chłodzenia, przy czym przewód niskociśnieniowy znajdującego się każdorazow o z przodu trójkomorowego podajnika rurowego przyłączony jest do przewodu szybowego o wzrastającym ciśnieniu następnego trójkomorowego podajnika rurowego. Korzystnie po każdym trójkomorowym podajniku rurowym przewidziany jest po stronie wody zimnej i wody ciepłej zawór bezpieczeństwa gwarantujący stałe niskie ciśnienie z jednoczesnym odprowadzeniem wody wyrównującej ciśnienie i wyrównaniem, niewielkich przecieków na zaworach. Zawory bezpieczeństwa mogą być zastąpione basenami wody zimnej i wody ciepłej, służącymi do śluzowania między trójkomorowymi podajnikami rurowymi. Po stronie obiegu wody ciepłej zawory bezpieczeństwa mogą być samo czynnymi zaworami zwrotnymi, co wynika na przykład z opisu patentowego DE 3926464 C2.

Wykorzystanie trójkomorowych podajników rurowych w układach klimatyzacyjnych kopalń głębokich jest w praktyce powszechne, co jest ujawnione na przykład w polskich opisach patentowych PL 190554 B1 czy PL 209924 B1. Jednakże układy klimatyzacji w kopalniach oparte o trójkomorowe podajniki rurowe są drogie w budowie, a ponadto wymagają kosztownego serwisowania.

Znany jest ponadto, na przykład z polskiego zgłoszenia wynalazku P.421753 system klimatyzacji centralnej z agregatami chłodniczymi w podziemnych kopalniach, w którym skraplacze wysokociśnieniowe mają wzmocnioną konstrukcję komory kolektorowej i komory nawrotnej z dnem o kształcie cylindrycznym. Rozwiązanie to ma eliminować w układach klimatyzacji centralnej trójkomorowe podajniki rurowe, jako rozwiązanie drogie inwestycyjnie i w utrzymaniu ruchowym. Innym, rozwiązaniem bazującym na otwartym obiegu chłodzenia jest układ klimatyzacji według polskiego zgłoszenia patentowego P310855, wykorzystujący kaskadowe śluzowanie wody, co jest bardzo kłopotliwe w wykorzystaniu.

Celem wynalazku jest opracowanie takiej budowy instalacji szybowej do zasilania układu klimatyzacji kopalni, zwłaszcza głębokiej, która wyeliminuje zarówno konieczność stosowania trójkomorowych podajników rurowych, jak i śluzowania wody schłodzonej oraz wody ogrzanej w czasie transportu, między powierzchniowymi wymiennikami ciepła, a podziemnym grupowym urządzeniem chłodniczym, przy zasadniczym uproszczeniu obiegu wody.

Istota wynalazku polega na tym, że rurociąg spływowy ma na swej długości włączony przynajmniej jeden regulator przepływu, składający się z połączonych ze sobą równolegle zespołów regulacyjnych, z których każdy zbudowany jest z połączonych ze sobą szeregowo zasuwy i zaworu regulacyjnego, sterującego ciśnieniem i natężeniem przepływu wody schłodzonej, podawanej z powierzchniowych wymienników ciepła.

W przypadku rozbudowanej sieci klimatyzacyjnej rurociąg spływowy może mieć na swej długości włączone grupy regulatorów przepływu połączonych ze sobą równoleg le, co zabezpieczy duże zapotrzebowanie na schłodzoną wodę w takiej sieci.

Praktycznie celowym jest takie wykonanie rurociągu spływowego, w którym jeden regulator przepływu i/lub jedna grupa regulatorów przepływu przypadnie na 300 ^ 500 m długości odcinka rurociągu spływowego, nie sprawiając większych trudności ruchowych.

Najlepiej jest, gdy każdy regulator przepływu, ma dwa zespoły regulacyjne, połączone ze sobą równolegle zaworami regulacyjnymi, co pozwala na łatwe sterowanie natężeniem przepływającej w rurociągu spływowym wody schłodzonej i ciśnieniem w tym rurociągu spływowym z możliwością awaryjnego odcięcia przepływu, bądź jego rozdziału na pojedyncze zawory regulacyjne.

W najprostszym wykonaniu jako zawór regulacyjny w regulatorze przepływu stosuje się zawór regulacyjny pierścieniowo-tłokowy, szczególnie przystosowany do złożonej regulacji przepływu wody schłodzonej w warunkach wysokich ciśnień hydrostatycznych.

Zasadniczą zaletą instalacji szybowej według wynalazku jest możliwość sprowadzania wody schłodzonej z powierzchni na duże głębokości, bez potrzeby zastosowania wielostopniowego układu wykorzystującego trójkomorowe podajniki rurowe.

Obieg wody wykorzystywanej w klimatyzacji jest przy tym obiegiem zamkniętym, zabezpieczonym przed stratami wody i zapewniającym w regulatorach przepływu lamina rny przepływ wody, co ma zasadnicze znaczenie dla eliminowania zjawiska kawitacji. Instalacja szybowa według wynalazku jest przy tym łatwa do dostosowania do wielkości i potrzeb sieci klimatyzacyjnej w wyrobiskach podziemnych, a przy tym wykorzystuje typowe konstrukcje zaworów redukcyjnych, przystosowanych do wyższych ciśnień wody. Rozwiązanie to jest tanie w budowie oraz w trakcie użytkowania praktycznego, a przy tym zapewnia pełne bezpieczeństwo obsługi poprzez podatność na stworzenie układu pełnej automatyki w sterowaniu.

Wynalazek został bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, gdzie fig. 1 przedstawia schemat ideowy obiegu chłodniczego z powierzchni na dół kopalni, fig. 2 - schemat budowy pojedynczego regulatora przepływu w przekroju podłużnym, a fig. 3 - uproszczony przekrój podłużny przez zawór regulacyjny.

Instalacja szybowa do zasilania układu klimatyzacji kopalni ma powierzchniowy wymiennik ciepła 1 w postaci chłodni kominowej połączony z rurociągiem spływowym 2 wody schłodzonej zabudowany w szybie 3 (fig. 1). Rurociąg spływowy 2 doprowadzony jest do podziemnego grupowego urządzenia chłodniczego 4 zainstalowanego na poziomie III kopalni, skąd medium chłodnicze rozprowadzane jest rurami 5 do klimatyzowanych rejonów kopalni. Ogrzane medium chłodnicze z klimatyzowanych rejonów kopalni doprowadzane jest do grupowego urządzenia chłodniczego 4, skąd rurociągiem odpływowym 6 tłoczone jest pompami 7 p rzez zawory zwrotne 8 przez szyb 3 na powierzchnię, do powierzchniowego wymiennika ciepła 1. Przy głębokości szybu ok. 1000 m występują w nim trzy poziomy: I, II, III, przy czym w opisywanym, przykładowym wykonaniu międzypoziomy I, II nie posiadają grupowych urządzeń chłodniczych 4, będąc od siebie oddalonymi o 300 ^ 500 m na długości L rurociągu spływowego 2 i rurociągu odpływowego 6. Ze względów praktycznych, wynikających z łatwego dostępu do rurociągów spływowego 2 i odpływowego 6 na każdym z międzypoziomów I, II w rurociąg spływowy 2 wbudowany jest jeden regulator przepływu A. Każdy regulator przepływu A zbudowany jest z połączonych ze sobą równolegle dwóch zespołów regulacyjnych 9a, 9b, z których każdy składa się z połączonych szeregowo ze sobą zasuwy 10 i zaworu regulacyjnego 11 w postaci zaworu regulacyjnego pierścieniowo-tłokowego (fig. 2). W zaworze regulacyjnym 11 pierścieniowo-tłokowym przepływ i ciśnienie wody schłodzonej regulowane jest prześwitem tunelu 12 (fig. 3),którego wielkość uzależniana jest od pozycji tłoka 13 w perforowanej prowadnicy rurowej 14. Pozycja tłoka 13 ustawiona jest popychaczem 15 połączonym przegubowo z wahaczem 16 sterowanym, za pośrednictwem automatycznego układu sterującego z wykorzystaniem czujników 17a, 17b, z których jeden czujnik 17a zlokalizowany jest przed regulatorem przepływu A, natomiast drugi czujnik 17b zlokalizowany jest za regulatorem przepływu A, korzystnie poniżej lustra 18 wody schłodzonej w rurociągu spływowym 2. Zmniejszenie różnicy ciśnień wykazywanych przez czujniki 17a, 17b powoduje dławienie przepływu, wody schłodzonej w tunelach 12 zaworów regulacyjnych 11 pierścieniowo-tłokowych, zaś zwiększenie powoduje ustawienie większego przepływu, zapewniającego zapotrzebowanie grupowego urządzenia chłodniczego 4. Układ sterowania zaworami regulacyjnymi 11 zapewnia przy tym takie warunki przepływu wody schłodzonej, aby zminimalizowane było zjawisko kawitacji.

Opisany wyżej przykład wykonania instalacji według wynalazku nie wyczerpuje wszystkich możliwości realizacji, wynikających z zastrzeżeń patentowych. Przy dużym zapotrzebowaniu dołowym na wodę schłodzoną, a więc przy rozbudowanym dołowym układzie klimatyzacji, możliwym jest zwielokrotnienie ilości regulatorów przepływu A, poprzez równoległe dołączanie następnego, względnie następnych regulatorów przepływu, na wybranym międzypoziomie I, II. Możliwym, jest również wykorzystywanie większej ilości rurociągów spływowych 2 dla rozproszonej sieci klimatyzacyjnej i odpowiednio zwiększonej ilości rurociągów odpływowych 6, co wiązać się będzie z odpowiednim rozbudowaniem powierzchniowych, wymienników ciepła 1 .

Claims (5)

1. Instalacja szybowa do zasilania układu klimatyzacji kopalni, zwłaszcza głębokiej, posiadająca rurociąg spływowy wyposażony w co najmniej jeden zawór zabezpieczający, prowadzący wodę schłodzoną w powierzchniowych wymiennikach ciepła do przynajmniej jed nego podziemnego, grupowego urządzenia chłodniczego, oraz rurociąg odpływowy wyposażony w co najmniej jeden sterowany ciśnieniowe zwór zwrotny, odprowadzający ogrzaną w klimatyzowanych rejonach wodę do powierzchniowych wymienników ciepła znamienna tym, że rurociąg spływowy (2) ma na swej długości (L) włączony przynajmniej jeden regulator przepływu (A) składający się z połączonych ze sobą równolegle zespołów regulacyjnych (9a, 9b), z których każdy zbudowany jest z połączonych ze sobą szeregowo zasuwy (10) i zaworu regulacyjnego (11), sterującego ciśnieniem i natężeniem przepływu wody schłodzonej.

2. Instalacja według zastrz. 1 znamienna tym, że rurociąg spływowy (2) ma na swej długości (L) włączone grupy regulatorów przepływu (A) połączonych ze sobą równolegle.

3. Instalacja według zastrz. 1 albo 2 znamienna tym, że jeden regulator przepływu (A) i/lub jedna grupa regulatorów przepływu (A) przypada na 300 ^ 500 m długości (L) odcinka rurociągu spływowego (2).

4. Instalacja według zastrz. 1 albo 2 znamienna tym, że każdy regulator przepływu (A) ma dwa zespoły regulacyjne (9a, 9b) połączone ze sobą równolegle.

5. Instalacja według zastrz. 1 albo 2 znamienna tym, że jako zawór regulacyjny (11) stosuje się zawór regulacyjny pierścieniowo-tłokowy.