ЭЛЕКТРОКАЛОРИФЕРЫ для горнорудных и угольных предприятий

А. В. Вересов, генеральный директор фирмы «М и М» (Москва)

В горнорудной и угольных отраслях промышленности важнейшей проблемой подземной добычи полезных ископаемых остается организация эффективной вентиляции подземных выработок. Эта проблема имеет как технический, так и экономический аспекты.

В техническом плане, с учетом российского климата, когда большинство горнорудных и угольных шахт находятся в суровых климатических зонах Сибири, Заполярья и Дальнего Востока, ключевым вопросом в организации вентиляции шахт является подогрев подаваемого в шахту воздуха до положительной температуры (от +2°C до +5°C).

На протяжении многих десятилетий и по настоящее время основное техническое решение задачи подогрева подаваемого в шахту воздуха обеспечивается применением водяных (редко – паровых) калориферов типа КСК / КВС / КВБ либо ВНВ (арктическое исполнение КСК). Несмотря на простоту конструкции, применение водяных калориферов создает ряд крупных проблем, связанных со сложным монтажом, водоподготовкой, непрерывным техническим сопровождением, опасностью размораживания калориферов даже при кратковременных авариях, вызванных подачей перегретой воды и как следствие этого – вынужденная необходимость поддерживать температуру подаваемого в ствол воздуха заведомо выше оптимальной.

В большинстве климатических зон России, где расположены основные подземные рудники и угольные шахты, в зимний период температура воздуха на длительное время опускается ниже –35°C (кратковременно – до –50°C), что зачастую приводит к размораживанию водяных (паровых) калориферов и, как следствие, к временной остановке производства и большим затратам на замену калориферов.

Ежегодно в России производится более 4000 шахтных калориферов (КСК 3(4)-11 и КСК 3(4)-12), предназначенных в основном для замены вышедших из строя по причине размораживания, и выработавших свой ресурс машин. Расходы по эксплуатации, ремонту и замене водяных (паровых) калориферов ложатся тяжелым бременем на себестоимость продукции.

Кроме того, применяемые водяные калориферы имеют крайне низкий КПД, т.к. в основном производятся на морально и технически устаревшем оборудовании – по «дедовским» технологиям. Именно поэтому в ГОСТе и ТУ на указанные серии калориферов сделаны большие «поблажки» в требованиях по теплопередаче.

На практике, не редки случаи, когда новые калориферы серии КСК имели фактическую производительность по теплу, не превышающую 40% (!) расчетной.

Указанные технические проблемы порождают цепь экономических, приводящих:

- к крупным ежегодным затратам на ремонт и замену калориферов, теплообменное оборудование и теплотрасс;

- к расходам на круглогодичное содержание бригады специалистов по обслуживанию и ремонту теплообменного оборудования;

- к необходимости поддержания «аварийного» запаса калориферов на случай их размораживания;

- к расходам по оплате тепловой энергии потраченной «на ветер», по причине потерь в трассах и низкого КПД теплообменников;

- к сжиганию товарного угля для подогрева воздуха, также снижающему рентабельность производства.

О значении энергосбережения в горной промышленности нет необходимости долго говорить. Достаточно сказать, что на предприятиях по добыче золотосодержащих руд подземным способом (глубина 700–1000 м) расходы на вентиляцию составляют до 60% от себестоимости продукции.

Учитывая вышеизложенное, в последнее время для подогрева воздуха в горнорудной и угольной отраслях промышленности все шире применяются электрические калориферы большой мощности (от 1000 до 30000 кВт).

Ранее применялись электрокалориферы производства Германии, Швеции и Норвегии, т.к. в СССР их производство не было налажено по причине запрета на применение мощных электронагревателей для отопления и кондиционирования воздуха.

В настоящее время, когда у горнорудных и угольных предприятий появились реальные собственники, заинтересованные в снижении затрат и повышении рентабельности производства, в России сформировался спрос на электрические калориферы большой мощности, способные подогревать воздух объемом от 50 до 1000 тысяч м3/час с высокой точностью (±1°C).

Электрические калориферы эффективны в работе при температурах наружного воздуха до –50°C и не теряют работоспособности в случае временного (аварийного) отключения напряжения в питающей сети.

Привлекательность применения электрокалориферов в системах вентиляции шахт объясняется реальной возможностью не только надежно решить техническую проблему подогрева воздуха, но и существенно снизить производственные затраты на вентиляцию за счет:

а) возможности точного расчета и учета энергопотребления вентсистемы, т.к. электрокалорифер, управляемый цифровой автоматикой, потребляет энергии ровно столько, сколько требуется для поддержания температуры подаваемого в шахту воздуха +2°C (±1°C), независимо от изменения температуры наружного воздуха, производительности вентилятора, колебания напряжения в сети и т.п.

К тому же, КПД электрокалориферов фактически равен «1». В результате, расход электроэнергии на подогрев воздуха составляет 0.2–0.3% от общего энергопотребления шахты.

б) минимизации эксплуатационных расходов, так как специальный обслуживающий персонал не требуется, а оперативное управление и контроль за работой электрокалорифера осуществляется дежурным диспетчером объекта.

Сезонное регламентное обслуживание электрокалориферной установки производится бригадой из 2–3 штатных электриков в течение нескольких дней.

в) простоты конструкции оборудования, предполагающую относительно несложные строительно-монтажные работы (в том числе и при замене существующей «водяной» системы на электрическую).

Электрокалориферную можно смонтировать в помещении каркасной конструкции, «обшитом» утепленными сэндвич-панелями.

Если электрокалориферы идут на замену водяных (паровых) калориферов, то их можно легко «вписать» в существующее здание ВНУ, избежав больших затрат на новое строительство.

г) высокой устойчивости к аварийным ситуациям:

- при временной аварии на питающих сетях – практически восстановление работоспособности вентсистемы при восстановлении питания;

- с учетом конструктивного запаса мощности нагревателей в 20–25% от номинального, выход из строя части нагревательных элементов не приводит к снижению производительности вентсистемы;

- конструктивно калорифер состоит из 10–20 практически немедленное, сразу после восстановления энергообеспечения, независимых нагревательных секций, что значительно повышает «живучесть» вентсистемы;

- в случае аварии управляющего микропроцессорного блока, дежурный оператор имеет возможность перехода на режим ручного управления, при котором электропитание подается на требуемое количество нагревательных секций и в соответствии с показанием контрольного термометра.

При экономических расчетах следует также учитывать фактор монопольности местного производителя тепловой энергии (ТЭЦ/ГРЭС), диктующего тарифы и условия поставки тепловой энергии, возможность выбора поставщика электроэнергии с более низким тарифом, и возможность приобретения собственных электрогенерирующих станций большой мощности, что позволяет снизить на треть стоимость электроэнергии.

СКБ нашей фирмы разработана и производится серия автоматизированных электрокалориферных установок АРМ-ЭКО, предназначенных для прецизионного подогрева приточного воздуха (при расходе от 1000 до 3000 м3/мин) в системах вентиляции горных предприятий и представляет собой комплект оборудования, состоящий из мощного электрического калорифера и  автоматического регулятора мощности.

Установки АРМ-ЭКО выпускаются рядом мощности: 1000; 1500;1800; 2000; 2200; 2700 и 3000 кВт. При необходимости большей мощности, применяется несколько однотипных установок АРМ-ЭКО, объединяемых единой системой диспетчеризации (интерфейс RS232/RS485). Мы можем спроектировать и изготовить установку типа АРМ-ЭКО с учетом особенностей каждого конкретного объекта (изменяющейся производительности вентиляционной системы, размеров воздуховодов, климатической зоны, требуемой температуры подогрева, требований по надежности, резервированию и т.п.).

Вопреки общему представлению, разработка и изготовление электрокалорифера АРМ – ЭКО под конкретный объект, с учетом реальных условий эксплуатации и материальных возможностей заказчика, дает возможность оптимизировать стоимость оборудования.

В качестве нагревательных элементов применяются трубчатые электронагреватели (ТЭНы) с оболочкой и спирально-навивным оребрением из нержавеющей стали 12Х18Н10Т.

ТЭНы объединены в секции, мощностью от 100 до 300 кВт каждая. Секции располагаются в калорифере последовательно друг за другом, т.е. каждая нагревательная секция перекрывает все сечение воздуховода, подогревая весь объем проходящего через калорифер воздуха.

Напряжение питания (3 фазы/50 Гц) нагревательных секций – 660 В/380 В.

Электрокалорифер оснащен многоступенчатой аварийной защитой от перегрева корпуса и ТЭНов, автоматической защитой от образования конденсата на токоведущих частях коммутационных отсеков.

Для подключения электрокалорифера, задания алгоритма управления, индикации рабочих и аварийных режимов, защиты от перегрева и синхронизации работы калорифера с системой управления вентилятора применяется автоматический цифровой регулятор мощности типа АРМ, обеспечивающий поддержание температуры подогретого воздуха с точностью ±1°C от заданного значения.

Регулирование мощности электрокалорифера осуществляется микропроцессором, по интегрально-пропорциональному закону с применением режима широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Как правило, управление нагревательными секциями реализуется силовыми электронными реле (тиристорные, либо симисторные), что позволяет бесступенчато изменять фактическую мощность калорифера от 0 до 100% от номинальной.

Строительно-монтажные и пуско-наладочные работы по вводу электрокалориферов не требуют специфических знаний, высокой квалификации, специального оборудования и могут быть произведены силами регионального СМУ.

В настоящее время партнерами нашего предприятия является группа российских компаний, способных произвести предварительную оценку объекта, спроектировать, изготовить, смонтировать и запустить электрокалориферную установку в эксплуатацию. Автоматизированная электрокалориферная установка АРМMЭКО имеет сертификат ГОСТ-Р (РОСС RU. ПТ17.Н00482) и Разрешение РОСТЕХНАДЗОРА РФ (№ РРС 00-28380) на применение в поднадзорных производствах и объектах, вне взрывоопасных зон, что дает возможность проектным организациям «закладывать» установку АРМ-ЭКО в проекты и избавляет потребителя от проблем, связанных с получением разрешительной документации.

Многолетний опыт разработки электронагревательных конструкций, применение современных технологий, качественных материалов и комплектующих, позволяют изготавливать эффективные и надежные калориферы. СКБ фирмы «М и М» постоянно работает над совершенствованием конструкции калориферов и управляющей автоматики.

Для оценки стоимости электрокалорифера, необходимого Вашему предприятию, нам достаточно сообщить объем подогреваемого воздуха и расчетную критическую зимнюю температуру. На сегодня автоматизированная электрокалориферная установка АРМ-ЭКО по показателю «цена/качество» значительно превосходит продукцию как иностранных, так и отечественных поставщиков.

Прочитано 5122 раз