Використання енергетичного потенціалу відпрацьованого вентиляційного потоку залізорудних підприємств з метою генерації електричної енергії

Abstract

Одним із чотирьох заходів, запропонованих Міжнародною енергетичною агенцією для підвищення енергоефективності в країнах світу, є збільшення використання вітрової енергії в загальному обсязі виробництва електричної енергії [1]. Внаслідок природного зниження рівнів видобутку залізорудної сировини (ЗРС) на понад 1000–1500 м, тобто в бік запроектних показників, вже зараз необхідно збільшувати об’єми повітря для вентиляції. Існуюча перепроектована система вентиляції за нагнітально-всмоктувальним принципом дозволяє забезпечити необхідні обсяги, зменшити втрати і збільшити швидкість потоку повітря [2–4]. За таких умов можливим є використання частини енергії вітрових потоків для перетворення її в електричну [1] з метою використання для резервного живлення відповідальних споживачів. Безумовно, обсяги отриманої електроенергії не можуть бути значними через просторову обмеженість гірничих виробок. Разом з тим, підземні електроприймачі шахт, як правило, мають значні потужності й їх живлення від автономних джерел, зокрема вітроенергетичних установок (ВЕУ), є неможливим [5]. Особливо актуальними ці питання є для тимчасово законсервованих горизонтів шахт. Останні, як правило, відключені від централізованого електропостачання підземних підстанцій. Вітроенергетичний комплекс, встановлений в законсервованих виробках залізорудних шахт, здатний, перетворюючи частину енергії вентиляційних повітряних потоків у електричну енергію, забезпечувати аварійне резервне електропостачання освітлювальної мережі для виконання умов техніки безпеки [6]. Для досягнення належної енергоефективності ВЕУ в таких умовах необхідно враховувати низку додаткових вимог до них і, насамперед, до їх електромеханічної частини. Вони стосуються вибору типу та параметрів складових останньої, а також конструктивних особливостей приводного механізму електрогенератора [3–9].

Одной из четырех мер, предложенных Международным энергетическим агентством по повышению энергоэффективности в странах мира, является увеличение использования ветровой энергии в общем объеме производства электрической энергии [1]. В результате естественного снижения уровней добычи железорудного сырья (ЖРС) более чем на 1000–1500 м, то есть в сторону запроектных показателей, уже сейчас необходимо увеличивать объемы воздуха для вентиляции. Существующая перепроектированная система вентиляции по нагнетающе-всасывающему принципу позволяет обеспечить необходимые объемы, уменьшить потери и увеличить скорость потока воздуха [2–4]. При таких условиях возможно использование части энергии ветровых потоков для превращения ее в электрическую [1] с целью использования для резервного питания ответственных потребителей. Безусловно, объемы полученной электроэнергии не могут быть значительными из-за пространственной ограниченности горных выработок. Вместе с тем, подземные электроприемники шахт, как правило, имеют значительные мощности и их питание от автономных источников, в частности ветроэнергетических установок (ВЭУ), невозможно [5]. Особенно актуальны эти вопросы для временно законсервированных горизонтов шахт. Последние, как правило, отключены от централизованного электроснабжения подземных подстанций. Ветроэнергетический комплекс, установленный в законсервированных выработках железорудных шахт, способен, превращая часть энергии вентиляционных воздушных потоков в электрическую энергию, обеспечивать аварийное резервное электроснабжение осветительной сети для выполнения условий техники безопасности [6]. Для достижения надлежащей энергоэффективности ВЭУ в таких условиях необходимо учитывать ряд дополнительных требований к ним и прежде всего к их электромеханической части. Они касаются выбора типа и параметров составляющих последней, а также конструктивных особенностей приводного механизма электрогенератора [3-9].

One of the four measures proposed by the International Energy Agency for improving of energy efficiency in the countries of the world is increasing of the use of wind energy in the total electricity production [1]. Due to the natural decrease in the levels of iron ore (IOE) extraction by more than 1000-1500 m, that is towards the design indicators, it is now necessary to increase the volume of air for ventilation. The existing redesigned ventilation system according to the injection suction principle allows to provide the necessary volumes, reduce losses and increase the air flow rate [2–4]. Under such conditions, it is possible to use part of the energy of wind streams to convert it into electrical power [1] in order to use for backup power supply of responsible customers. Of course, the amount of generated electricity can not be significant due to the spatial limitation of mining work. At the same time, underground electrical collectors of mines, as a rule, have significant capacity and their nutrition from autonomous sources, in particular from wind power turbines (WPT), is impossible [5]. These issues are particularly relevant for temporarily preserved horizons of mines. The latter, as a rule, are disconnected from the centralized power supply of underground substations. The wind power complex installed in the preserved development of iron ore mines is capable providing an emergency back-up power supply to the lighting network to fulfill the safety conditions turning a part of the energy of ventilation air streams into electric energy [6]. In order to achieve the proper energy efficiency of the wind turbine in such conditions it is necessary to take into account a number of additional requirements to them and, first of all, to their electromechanical part. They concern the choice of the type and parameters of the components of the latter, as well as the design features of the drive mechanism of the generator [3–9].