Электрокалориферы для горнорудных предприятий

В горнорудной и угольной промышленности важнейшей проблемой, при добыче шахтным способом, является организация эффективной вентиляции шахтных стволов. 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 организации вентиляции шахт является подогрев подаваемого в штольню воздуха до положительной температуры (от +2оС до + 5оС).

На протяжении многих десятилетий и по настоящее время, основным техническим решением подогрева подаваемого в шахту воздуха, является применение 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, связанных с 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 горнорудные и угольные шахты температура в зимний период на длительное время опускается ниже -40оС, что зачастую приводит к размораживанию водяных (паровых) калориферов и как следствие к временной остановке производства и большим затратам по замене калориферов. Ежегодно в России производиться более 4000 шахтных калориферов (КСК 3(4)-11 и КСК 3(4)-12), предназначенных в основном для замены вышедших из строя по причине размораживания, либо выработкой ресурса. Расходы по эксплуатации, ремонту и замене водяных (паровых) калориферов ложатся тяжелым бременем на себестоимость продукции.

Электрические калориферы могут успешно экплуатироваться при температурах наружного воздуха до -50оС. и не терять работоспособности в случае временного (аварийного) отключения напряжения в питающей сети.

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 40% (!) расчетной.

Указанные технические проблемы приводят к проблемам экономическим:
- крупные ежегодные затраты на ремонт и замену теплотрасс и теплообменное оборудование,
- расходы на круглогодичное содержание бригады специалистов по обслуживанию и ремонту теплообменного оборудования,
- необходимость поддержания "аварийного" запаса калориферов на случай их размораживания,
- расходы по оплате тепловой энергии потраченной "на ветер", по причине потерь в трассах и низкого КПД теплообменников,
- сжигание товарного угля для подогрева воздуха, также снижает рентабельность производства.

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

Учитывая вышеизложенное, в последнее время, для подогрева воздуха в горнорудной и угольной промышленности, все шире применяются электрические калориферы большой мощности (от 1000 до 30000 КВт.). Ранее применялись электрокалориферы импортного производства (Германия, Швеция и Норвегия), т.к. в СССР применение мощных электронагревателей для отопления и кондиционирования было просто запрещено. В настоящее время, когда у горнорудных и угольных предприятий появились реальные собственники, заинтересованные в снижении затрат и повышении рентабельности производства, в России появился спрос на электрические калориферы большой мощности, способные производить подогрев воздуха от 50 до 1000 тысяч м3\час с высокой точностью (+\_1оС).

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 с температурой +2 оС (+\_1оС), независимо от изменения температуры наружного воздуха, производительности вентилятора, колебания напряжения в сети и т.п. К тому же, КПД электрокалориферов фактически равен "0". В результате, расход электроэнергии на подогрев воздуха составляет 0.2 - 0.3% от общего энергопотребления шахты.
б) минимизации эксплуатационных расходов, так как не требуется специальный обслуживающий персонал, а контроль за работой автоматизированной установки осуществляется дежурным механиком шахты. Периодический осмотр и сезонный регламент электрокалориферной установки производится небольшой бригадой штатных электриков в течение 1-2 недель.
в) простоты конструкции оборудования, предполагающую относительно не сложные строительно - монтажные работы ( в том числе и при замене существующей "водяной" системы на электрическую).
Например, при замене водяных (паровых) калориферов на электрические, можно с успехом " вписать" новое оборудование в существующую строительную конструкцию, избежав больших затрат на новое строительство.
г) высокой устойчивости к аварийным ситуациям:
- при временной аварии на питающих сетях - моментальное восстановление работоспособности вентсистемы при подаче напряжения,
- 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 независимых нагревательных секций, что значительно повышает "живучесть" вентсистемы,
- в случае аварии управляющего микропроцессорного блока, дежурный оператор имеет возможность перехода на режим "ручного" управления, включая требуемое количество нагревательных секций, следуя показаниям контрольного термометра.

При переходе на электрокалориферы, руководство шахтных предприятий также принимает в расчет фактор монопольности местного производителя тепловой энергии (ТЭЦ\ГРЭС), диктующего тарифы и условия поставки тепловой энергии, возможность выбора поставщика электроэнергии с более низким тарифом и даже приобретение собственных электрогенерирующих станций большой мощности, что позволяет снизить на треть стоимость электроэнергии.

СКБ нашей фирмы разработана и производится автоматизированная электрокалориферная установка АРМ-ЭКО, предназначенная для прецизионного подогрева приточного воздуха (от 50 до 1000 тыс.м.3\час) в системах вентиляции горнорудных и угольных шахт и представляет собой комплект оборудования, состоящий из мощного электрического калорифера (номинальная мощность установленных нагревателей от 1000 до 10000 КВт.) и автоматического регулятора мощности.

Автоматизированная электрокалориферная установка АРМ-ЭКО имеет целый ряд мощностей 1000; 1500;1800; 2000; 2200; 2700 и 3000 кВт. При необходимости больших мощностей, применяется несколько однотипных установок АРМ-ЭКО, объединяемых единой системой диспетчеризации, в том числе с ПК (интерфейс RS232,либо 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 в АРМ-ЭКО применяются трубчатые электронагреватели (ТЭНы) с оболочкой и спирально-навивным оребрением из нержавеющей стали 12Х18Н10Т.

Нагревательные элементы (ТЭНы) объединены в секции, мощностью по 100 ~ 300 КВт. каждая. Секции расположены в калорифере последовательно друг за другом, т.е. каждая нагревательная секция перекрывает все сечение воздуховода, подогревая весь объем воздуха, проходящего через калорифер.

Напряжение питания нагревательных секций 660в\380в.~3ф\50Гц.

Электрокалорифер оснащен 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 подогреваемого воздуха (в объеме 10-60 м3\ сек) с точностью +\_ 1оС от заданного значения.

Регулирование мощности электрокалорифера осуществляется микропроцессором, по специально 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 пусковые работы не требуют специфических знаний, высокой квалификации, специального оборудования и могут быть произведены силами регионального ШСМУ. В настоящее время, вокруг нашего предприятия, сложилась группа российских компаний, способная произвести предварительную оценку объекта, спроектировать, изготовить, смонтировать и запустить электрокалориферную установку.

Автоматизированная электрокалориферная установка АРМ-ЭКО 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 снимает большие проблемы с потребителя по получению разрешения.

Многолетний опыт проектирования электронагревательных конструкций, применение современных технологий, качественных материалов и комплектующих, позволяют изготавливать эффективные и надежные калориферы. СКБ фирмы " М и М" (г. Москва) постоянно работает над совершенствованием конструкции калориферов и автоматики.

Для оценки стоимости электрокалорифера, необходимого Вашему предприятию, нам нужно знать только объем подогреваемого воздуха и критическую зимнюю температуру наружного воздуха.

На сегодня, автоматизированная электрокалориферная установка АРМ-ЭКО, по показателю "цена\качество" значительно превосходит аналогичную продукцию как иностранных, так и отечественных проставщиков.