На даний момент дуже важливе значення для паливно-енергетичного потенціалу країни має забезпечення нормального, безаварійного та економічного функціонування систем теплопостачання як громадянських так І промислових об’єктів

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованных источников из 138 позиций, 6 приложений. Общий объем диссертации составляет 187 страницы машинописного текста. Из них 107 страниц основного текста, 27 полных страниц с рисунками и таблицами, 16 страниц списка использованных источников, 37 страниц приложений.
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1. 
   Технологические особенности шахтной системы теплоснабжения
   

Снижение себестоимости производства теплоты для снабжения промышленных предприятий, в том числе и шахт, на сегодняшний день является важной и актуальной задачей. Ее решению препятствует использование низкоэффективных теплогенерирующих установок и дорогих видов топлив. Кроме того, применяемая на данный момент практика расчета требуемого отпуска теплоты на предприятии по укрупненным и усредненным показателям и отказ от прогнозного управления производительностью котельных агрегатов приводят к фактам значительного перепроизводства теплоты и отсутствию возможности своевременно реагировать на резкие изменения абонентского спроса.
Проблема оперативного регулирования производительности теплогенерирующих установок особенно актуальна для таких промышленных предприятий, как шахты, системы теплоснабжения которых имеют ряд характерных особенностей, рассматриваемых ниже.
Согласно [22], [68] любая система теплоснабжения состоит из следующих основных элементов (инженерных сооружений): источников теплоты, тепловых сетей, абонентских вводов и местных систем теплоснабжения.
В зависимости от организации движения теплоносителя системы теплоснабжения могут быть закрытые, полузакрытые и открытые; от типа теплоносителя – паровые и водяные. Анализ существующих систем теплоснабжения шахт показал, что на них используются преимущественно закрытые двухтрубные водяные (по данным [103] более 90%) системы теплоснабжения (общий вид приведен на рис.1.1) [102], в которых потребитель использует только часть теплоты, содержащейся в теплоносителе, а сам теплоноситель вместе с остаточным количеством теплоты, возвращается к источнику, где снова пополняется теплотой.


₃ 6
_{1 2} 10 ₁₂
4
7
5
₉ 8

11

Рисунок 1.1 – Принципиальная схема закрытой двухтрубной водяной системы теплоснабжения:
1 – источник теплоты; 2 – подающий трубопровод сети; 3 - абонентский ввод; 4 – калорифер вентиляции; 5 – абонентский теплообменник отопления; 6 – нагревательный прибор; 7 – трубопровод местной системы отопления; 8 – местная система горячего водоснабжения; 9 – обратный трубопровод теплосети; 10 – теплообменник горячего водоснабжения; 11 – холодный трубопровод; 12 – вентиль

Двухтрубные водяные системы теплоснабжения бывают закрытые и открытые [68]. В закрытых системах теплоснабжения теплоноситель нигде не расходуется, а только циркулирует между источником теплоты и тепловыми абонентами. Это означает, что такие системы закрыты по отношению к атмосфере. Для таких схем теоретически верно выражение

g_tn = const. (1.1)
То есть, количество уходящей от источника и подходящей к нему воды g_tn одинаково. В реальных же системах всегда количество обратки меньше нагретой подаваемой воды, что обусловлено наличием утечек в системах теплоснабжения, и компенсируется за счет постоянной внешней подпитки теплоносителя. Потери воды при хорошей эксплуатации теплосетей составляют до 0,5% объема.
Системы теплоснабжения также отличаются технологией подготовки воды для местных систем горячего водоснабжения. В открытых системах водоснабжения воду для горячего водоснабжения берут непосредственно из

тепловой сети. В закрытых системах для горячего водоснабжения используется водопроводная вода, которая подогревается в поверхностных теплообменниках водой от тепловой сети (Рис.1.2).

Рисунок 1.2 – Принципиальная схема приготовления воды для горячего водоснабжения по закрытой схеме:

1 – подающий и обратный трубопроводы тепловой сети; 2 – теплообменник горячего водоснабжения; 3 – холодный водопровод; 4 – местная система горячего водоснабжения; 5 – регулятор температуры

На шахтах используются закрытые системы водоснабжения [138], что обусловлено необходимостью обязательной предварительной водоподготовки перед ее подачей потребителю ввиду плохого качества воды в источниках водоснабжения на шахтах.

Среди специфических конструктивных и технологических особенностей шахтных систем теплоснабжения необходимо отметить:

1. 
   тепломагистрали небольшой протяженности;
   
2. 
   централизованное местное теплоснабжение от собственной котельной установки по одноступенчатой схеме;
   
3. 
   использование нескольких теплогенерирующих, как правило, водогрейных установок;
   
4. 
   периодические суточные колебания нагрузки на горячее водоснабжение и отопление с амплитудой в 5-6 МВт ввиду графика работы шахты в четыре смены, что сопоставимо с тепловой мощностью котельного агрегата (Рис.1.3);
   
5. 
   наличие среди тепловых абонентов калориферной установки, потребителя, характеризуемого большой потребляемой тепловой мощностью до 12 МВт на вентиляцию и отсутствием теплоаккумулирующей способности;
   
6. 
   необходимость оперативно удовлетворять тепловой спрос шахтной калориферной установки, поскольку в противном случае снижение температуры воздуха, подаваемого в шахту, ниже 2⁰С приводит к обмерзанию ствола и остановке работы предприятия.
   

В общем виде схема теплоснабжения шахты включает в себя [102] (Рис.1.3): тепловую сеть, m источников теплоты (в качестве последних примем котлоагрегаты c НТКС), работающих на один коллектор (каждый из которых производит Q_k.a.i теплоты), n тепловых абонентов (каждый из которых потребляет Q_a.j теплоты и характеризуется расходом теплоносителя g_j). Абоненты и источники теплоты подсоединены к тепловой сети параллельно.
Основными тепловыми абонентами шахты являются – административно- бытовой комбинат (АБК), калориферная установка (КУ), система горячего водоснабжения (ГВС), вспомогательные здания и сооружения (склады, мастерские, галереи, цеха, теплицы и т.п.); также от шахтной котельной может запитываться и система теплоснабжения жилых домов пришахтных поселков.
Для поддержания постоянного расхода теплоносителя в гидросистему включены несколько (k) циркуляционных насосов, каждый из которых обеспечивает расход воды g_n1, g_n2, … g_nk, а также один подпиточный насос для компенсации потерь теплоносителя из-за утечек.
Теплота, вырабатываемая шахтной котельной, идет на компенсацию нужд шахтных абонентов по отоплению Q_ot, вентиляции Q_vent, горячему водоснабжению