Сжатый воздух в горно-рудной промышленности

Материал из БекопедиЯ
Перейти к навигации Перейти к поиску

Применение компрессоров в горно-рудной промышленности

Практически все отрасли промышленности не могут обойтись без применения сжатого воздуха, который является самым доступным энергоносителем. Уже не одно столетие сжатый воздух весьма широко используется в горно-рудной промышленности (добыча руды и горючих ископаемых). Сжатый воздух имеет достаточно широко применяется также на угольных шахтах, особенно опасных по внезапным выбросам угля и газа, сверхкатегорийным по содержанию метана. Применение пневмопривода инструментов и механизмов дает возможность отказаться от использования электрической энергии на предприятиях, что делает условия работы на таких шахтах значительно более безопасными.

Немного истории[править]

Первые воздушные компрессоры представляли из себя установки, в которых механические части приводились в движение с помощью пара

Добыча ископаемых природных ресурсов даже в современности представляет из себя довольно сложную и высоко наукоемкую задачу. С появлением первых воздушных компрессоров с механическим приводом и совершенствования систем сжатого воздуха в начале 1800-х годов в горнодобывающей промышленности повысилась эффективность добычи ресурсов.

Первая компрессорная установка с механическим приводом была создана английским изобретателем Джорджем Медхерстем в 1799 году. К 1852 году Изамбард К. Брунель применил герметичные камеры, используемые в подводном строительстве. Это помогло не допустить попадания воды и грязи в установки при строительстве мостов на заболоченных. После этих разработок Томас Кокрейн, еще один английский инженер, в 1857 году изобрел буровую установку с приводом сжатым воздухом.

Хотя изобретение Кокрейна было успешным, бурение с помощью сжатого воздуха было впервые предложено еще в 1844 году другим английским инженером, который заметил, что традиционные паровые буровые установки были не достаточно надежными. Эти успехи в создании оборудования, работающего на сжатом воздухе, способствовали проведению исследований и разработок в целях совершенствования технологии добычи полезных ископаемых. Сжатый воздух также использовался как источник энергии для вентиляционных установок шахт.

Роль сжатого воздуха в горно-рудной промышленности[править]

По мере роста добычи сырья и увеличения спроса на ископаемые природные ресурсы совершенствование вентиляционных установок и увеличение их производительности становилось все более актуальным ведь шло непрерывное увеличение длин и объемов подземных выработок, в которых необходимо производить циркуляцию воздуха. Кроме того, воздушные компрессоры нашли применение в качестве энергоносителя для привода машин и механизмов в подземных условиях.

В ХХ веке наряду с развитием электроэнергетики росла и востребованность в системах сжатого воздуха в горнодобывающей промышленности, закладывая основу ценного промышленного ресурса.

В настоящее время доступен ряд конструкций компрессорных установок, предназначенных для решения различных технологических задач и применения в различных условиях. Например, существуют передвижные компрессоры, смонтированные на транспортных средствах и более крупные стационарные типы.

Использование сжатого воздуха в горном деле[править]

Горная промышленность — это обширная индустрия добычи различных природных ресурсов из недр Земли, распространенная по всему миру. Подземные выработки шахт могут располагаться на глубине до нескольких километров под поверхностью Земли и простираться на десятки километров, в связи с чем требуется решать некоторые уникальные проблемы для эффективной и безопасной добычи ресурсов. Современные реалии требуют от горнодобывающей промышленности совершенствования как технологии добычи, так и применяемого оборудования, что должно способствовать увеличению эффективности работы предприятий в целом и уменьшению негативное воздействие на окружающую среду.

Оборудование компрессорной станции горнодобывающего предприятия, расположенное на поверхности
Компрессорный агрегат, смонтированный в машинном отделении предприятия

Эффективность работы горнодобывающего предприятия зависит от надежности и долговечности применяемого оборудования. Благодаря использованию промышленных воздушных компрессорных систем пневматические инструменты на шахтах используются для бурения, транспортировки, добычи полезных ископаемых и систем вентиляции и др. Надлежащая работа систем вентиляции особенно важна в тех случаях, когда на шахте возможно опасное содержание метана в рудничной атмосфере, поскольку он может легко воспламениться от воздействия статического электричества или другого источника искры или открытого огня, что приведет к значительному ущербу для предприятия и гибели людей, находящихся в выработках. По правилам безопасности, в подземных условиях шахт, относящихся к категории опасных по содержанию метана в атмосфере, разрешено применение оборудования только во взрывобезопасном исполнении, в том числе и компрессорных установок.

На крупных предприятиях, потребление сжатого воздуха на которых значительно, работают стационарные компрессорные установки, расположенные на поверхности. Однако в некоторых случаях, особенно в современности, гораздо более эффективно применять подземные передвижные компрессорные установки. Это позволяет уменьшить длины трубопроводов и утечки в них, значительно сократить общие энергозатраты шахты.

Крайне важно, чтобы все компрессорные установки, используемые в горном деле, не накапливали статическое электричество и были надлежащим образом заземлены. Для этого используются, например, корпуса, шланги, изготовленные из огнезащитных и антистатических материалов и др.

В настоящее время в подземных условиях горных предприятий (в том числе шахт опасных по внезапным выбросам угля и газа) широко применяются серийно выпускаемые передвижные компрессорные установки типа УКВШ, например УКВШ-5/7 и УКВШ-15/7, располагающиеся непосредственно в подземных условиях. Данные компрессоры используются при создании в шахте как индивидуальных, так и групповых компрессорных станций. Установки типа УКВШ имеют высокий коэффициент производительности, ресурс работы. Кроме того, они могут работать в составе подземных компрессорных станций, азотно-мембранных станций, применяться в других случаях, где требуется сжатый воздух с заданными параметрами.

Внешний вид установки компрессорной винтовой шахтной (УКВШ)
Обслуживающие персонал занимается осмотром и ремонтом шахтного передвижного компрессора

Компрессорные винтовые шахтные передвижные установки УКВШ предназначены для снабжения сжатым воздухом пневматических буровых станков для установки анкерной крепи, пневматического инструмента и пневмопривода. машин и механизмов в подземных выработках шахт и надшахтных зданиях, в которых «Правилами безопасности в угольных шахтах» допущено применение электрооборудования в специальном исполнении с эксплуатацией в продолжительном и повторно-кратковременном режиме. Источник: https://mining-media.ru/ru/article/67-go/810-stavka-na-bezopasnost

Основные сферы применения сжатого воздуха в подземных условиях[править]
  • Привод пневмоинструментов — сжатый воздух — наиболее распространенный источник энергии для инструментов, таких как буры, лебедки и др.
  • Для водоотлива и вентиляции (применение насосов и вентиляторов местного проветривания с пневмоприводом).
  • Для привода добычных и проходческих комбайнов.
  • Для откачки и транспортировки жидкости с возможными включениями угля и (или) породы - при помощи эрлифтов и струйных компрессоров.

Особенно актуально применение пневматической энергии на шахтах, особо опасных по внезапным выбросам угля и газа, где запрещено применение электрической энергии.

Эффективность применяемых систем сжатого воздуха[править]

Хотя сжатый воздух является ценным источником энергии в горнодобывающей промышленности, он также может быть дорогостоящим, особенно при наличии большого количества утечек и ненадлежащего техобслуживания. До 20% процентов общих затрат на добычу ископаемых может затрачиваться на получение сжатого воздуха.

Известно, что при подземных горных работах может теряться до 70% сжатого воздуха в виде утечек. Регулярное техническое обслуживание и надлежащие проверки системы сжатого воздуха могут помочь свести к минимуму эти утечки. Поддержание правильного рабочего давления также снизит затраты на обслуживание компрессорной установки.

Факторы, влияющие на снижение эффективности применения оборудования[править]

Ввиду тяжелых условий эксплуатации, утечки воздуха могут появиться в любой точке системы, но есть определенные факторы, которые могут им способствовать при добыче полезных ископаемых. Например, в трубопроводах, на которые действует вибрация, утечки возникают чаще всего. В трубопроводах, соединенных с помощью фитингов, могут также образовываться утечки, если они не собраны должным образом. Если сборка с фитингами осуществлена неправильно, утечки могут появляться через прокладки. В некоторых случаях материал, используемый в прокладке, не предназначен для работ под землей. Регулярная замена арматуры и комплектующих минимизирует время простоя и уменьшает потери энергии.

Источник: http://chkz-kazan.ru/stati/vozdushnye-kompressory-dlya-gornodobyvayushhej-promyshlennosti/