Комплексные решения компримирования воздуха с использованием компрессорных станций подземного месторасположения

Як показала практика, заходи, що застосовуються для зменшення витоків стислого повітря в пневмомережах, не забезпечують істотного зниження невиробничих втрат електроенергії на компресорних станціях, які розташовані на поверхні шахт. ККД пневмомережі на багатьох шахтах становить менш за 6%.

Альтернатива існуючим схемам вироблення та транспортування пневмоенергії - розробка нових технологій постачання пневмоенергії в підземних умовах та створення пересувних станцій підвищеної безпеки, що максимально наближені до підземних споживачів стиснутого повітря.

ООО «МІКЕМ» у співпраці з НДІГМ імені М.М.Федорова виконав комплекс досліджень по створенню технологій вироблення пневмоенергії в підземних умовах шахт за допомогою підземних компресорних станцій (ПКС) підвищеної продуктивності. Більше 10 років на шахті імені В.В.Вахрушева ДП «Ровенькиантрацит» під авторським наглядом НДІГМ імені М.М.Федорова експлуатувався створений інститутом експериментальний зразок ПКС-1Е продуктивністю 75 м3/хв, що складається з 3-х компресорних модулів ВВ-25 продуктивністю 25 м3/хв кожен (рис.2).

Під час удосконалення технології вироблення стиснутого газу в підземних умовах випробовувалися варіанти систем надходження повітря, охолоджування і управління ПКС. На технологію вироблення пневмоенергії в підземних умовах та конструкцію підземної компресорної станції з конструктивними рішеннями, що спрямовані на підвищення її ефективності і безпеки експлуатації, отримані патенти України.

Удосконалена технологія роботи підземної компресорної станції переважно з компресорами, що послідовно розміщені у гірничій виробці, шляхом надходження повітря в компресор з атмосфери, охолодження робочої рідини в охолоджувачах, які колектором з'єднані з резервуаром для збирання охолоджуючої рідини (води), що циркулює в замкнутій системі. Стравлювання стиснутого повітря із порожнин станції здійснюють в атмосферу, а повітря, яке усмоктується до кожного компресора, відбирають з колектора через повітряний фільтр, в якому передбачена можливість самоочищення. Вхід в фільтр розташовують на свіжому (з більш низькою температурою) струмені повітря, а рідину із системи охолодження подають до додаткового водяного охолоджувача, який підключають до колектора з холодною водою, що забирається з протипожежного басейну. Стравлювання в атмосферу стиснутого повітря із порожнин компресорної станції проводять через вологовідмежувач-розширювач в потік повітря, що йде із виробки, в якій розташована ПКС. Холодну воду для охолодження рідини, що циркулює в замкнутій системі, можна також забирати з водовідливної ка¬нави, що проходить по виробці, в якій розміщена ПКС.

Подача до усмоктування кожного компресора очищеного повітря з більш низькою температурою і забезпечення циркуляції рідини із зниженою температурою в системі охолодження компресорів підвищує продуктивність і ефективність роботи кожного компресора і станції в цілому.

Очищення і охолодження стиснутого повітря, яке стравлюється із порожнин компресорної станції в струмінь, що відходить із виробки або безпосередньо із шахти, поліпшує санітарно-гігієнічні умови на робочому місті.

Вищеназвана технологія була реалізована на шахті «Глибока» ВО «Ростоввугілля» за допомогою підземної станції ПКС-1, яка розташована в відокремленій виробці і складається з 3-х гвинтових компресорних установок ВВ-25 продуктивністю 25 м3/хв кожна, а також в проекті підземної компресорної станції ПКС-45 (шахта «Південо-донбаська» №3 ДП ДВЕК). В проекті ПКС-45 передбачено застосування 3-х шахтних компресорних установок УКГШ-15/7, які виготовляються концерном «Укрросметал» (рис.3) . Схему розташування ПКС в шахті наведено на рис. 1.

Рисунок 1 Схема розташування ПКС в шахті

Компресорні установки (модулі) ВВ-25 (рис.2) переобладнані для застосування в шахті і розташовані в гірничій виробці послідовно, при цьому система всмоктування кожної з них підключена до загального повітрязабірного колектора, на вході якого міститься самоочисний фільтр типу КД-1100, що розташований на свіжому струмені повітря.

Рисунок 2 Компресорна установка ВВ-25

Таким чином забезпечується підведення до кожного компресора свіжого (із зниженою температурою) необхідного об'єму повітря.

В гірничу виробку з ПКС подається свіжий струмінь повітря, який після використання в послідовно розташованих компресорних установках через збійку подається в струмінь повітря на вихід із шахти (рис.1).

Успішне вирішення задач багато в чому залежить від заходів, що пов'язані не тільки з вдосконаленням компресорних установок і станцій, але також і з вдосконаленням системи пневмопостачання шахти в цілому. Вдосконалення передбачає скорочення у 2-3 рази витоків стиснутого повітря, підвищення його якості, введення обліку, нормування, диспетчерського контролю тиску і використання повітря окремими ділянками шахти, з автоматичним перерозподілом повітря між ними.

Створені технологічні схеми роботи ПКС передбачають системи автоматичного керування і контролю, мета яких полягає в тому, щоб забезпечити надійну експлуатацію та технологічні режими роботи компресорних агрегатів, залежно від споживання стиснутого повітря без постійної присутності обслуговуючого персоналу.

Розроблена технологія вироблення пневмоенергії за допомогою ПКС підвищеної продуктивності дозволяє замінити зношений парк енергоємних та неефективних поверхневих компресорних станцій вугільних шахт та підвищити якість пневмоенергії у підземних споживачів.

Рисунок 3 Гвинтова шахтна компресорна установка УКГШ-15/7

Таким чином спеціалістами ООО «МІКЕМ» :
 1. Розроблено енергозберігаючу вдосконалену технологію вироблення пневмоенергії в підземних умовах шахт.
 2. На основі нової технології розроблена ефективна схема роботи підземної ПКС підвищеної продуктивності, яка була апробована на ряді вугільних шахт.
 3. Впровадження розробленої технології на вугільних шахтах дозволить істотно (на 50-80%) зменшити втрати електроенергії на вироблення стислого повітря та підвищити якість пневмоенергії у її підземних споживачів.