Утилизация тепла шахтных вод

Отдел энергосберегающих технологий и природоохранного оборудования МНИИЭКО ТЭК с 1986 г. занимается проблемой использования вторичных энергоресурсов. В 1988 г. впервые в СССР была разработана и внедрена технология утилизации тепла оборотной воды компрессоров на шахте «Ключевская» ПО «Кизелуголь» (Пермская обл.) с применением тепловых насосов. Московский завод «Компрессор» в свое время по нашему заказу на базе передвижной холодильной установки ПХУ-50 изготовил два агрегата, предназначенных для работы в режиме теплового насоса. В 1990 г. эти машины были смонтированы в здании компрессорной станции шахты «Ключевская» ПО «Кизелуголь» с целью охлаждения сжатого воздуха и утилизации теплоты оборотной воды. Испытания и эксплуатация подтвердили экономическую целесообразность утилизации ранее сбрасываемой теплоты и улучшение экологической обстановки на прилегающих территориях за счет снижения нагрузки на промышленные котельные, поскольку полученное тепло использовалось для отопления зданий АБК, столовой и прилегающих зданий шахты. Кроме того, значительно улучшились условия охлаждения компрессоров и температурные режимы их эксплуатации, из работы была полностью исключена градирня. по результатам измерений установлено, на 1 кВт/ч затраченной электроэнергии на привод теплового насоса получено 3,5 кВт/ч эквивалентной тепловой энергии. В 1994 г. на основе результатов исследований был выполнен рабочий проект технологического комплекса утилизации низко-потенциального тепла шахтной воды для шахты «Зенковская» АО УК «Прокопьевскуголь».

С помощью данной теплонасосной установки мощностью 2,4 МВт предполагалось покрывать круглогодичную нагрузку системы горячего водоснабжения и базовую нагрузку отопления.

В 1995 г. был закончен рабочий проект предусматривавший применение тепловых насосов для шахты «Степановская» АО «Ростовуголь» по утилизации низко-потенциальной теплоты с целью улучшения температурного режима очистки хозяйственно-бытовых стоков. В последние годы выполнены большие научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по созданию эффективного незасоряющегося теплообменного аппарата для рекуперации тепла загрязненных шахтных вод, определены оптимальные параметры и разработана конструкторская документация на спиральный теплообменник, позволяющий турбулизировать поток жидкости. Разработанный теплообменный аппарат, благодаря наличию турбулизаторов потока позволяет использовать неочищенную шахтную воду для утилизации низко-потенциального тепла. Научно-исследовательские работы проводились в тесном контакте с предприятиями угольной промышленности, руководители которых проявляют большой интерес к разработкам.

Применительно к шахте «5−6» АО УК «Прокопьевскуголь» разработана технология утилизации низко-потенциального тепла шахтной воды, конструкторская документация на специальное оборудование, технический и рабочий проекты на внедрение технологии. Разработанная технология защищена рядом патентов РФ. Ее внедрение на шахте «5−6» АО УК «Прокопьевскуголь» позволит получать более 25 тыс. Гкал тепловой энергии в год экологически чистым способом за счет утилизации сбросного тепла шахтных вод. В 2001 году на шахте «Осинниковская» ОАО УК «Кузнецкуголь» в Кемеровской области, впервые в России, пущена в эксплуатацию опытно-промышленная технология утилизации низко-потенциального тепла шахтных вод. В технологическую схему включен тепловой насос, теплопроизводительность которого составляет 130 кВт. Работа технологической схемы утилизации тепла шахтной воды, по проектным данным, позволяет получить около 60 м. куб./сутки горячей воды, с температурой 45С на нужды горячего водоснабжения административного здания шахты. Годовой экономический эффект составляет 268 тысяч рублей, срок окупаемости капитальных вложений около двух лет.

Испытания технологической схемы показали превышение фактической производительности над проектной в 1,5 раза, что увеличит экономический эффект и снизит срок окупаемости проекта до одного года.

Установка дает 100 м. куб. в сутки горячей воды. Затрачивая 1 кВт/ч электроэнергии технологическая схема позволяет получать около 4 кВт/ч эквивалентной тепловой энергии. Стоимость выработки 1 Гкал тепла получено в 3 раза дешевле в сравнении шахтной котельной при сроке окупаемости проекта меньше 2-х лет. Технология позволяет в летнее время года полностью отключить шахтную котельную, тем самым исключить вредные выбросы в атмосферу.