Какое теплообменное оборудование применяется в горнодобывающей промышленности?
Горнодобыча – одна из наиболее энергозатратных отраслей, поэтому устанавливаемое на предприятиях теплообменное оборудование выполняет две задачи: поддержка высокого КПД технологических процессов и энергосбережение. Способность теплообменников - рекуперировать выделяющееся тепло и передавать его туда, где оно необходимо. Это снижает эксплуатационные расходы горнодобывающих предприятий.
Особенности работы теплообменных устройств
В условиях стабильно высоких температур и постоянного контакта исполнительных элементов оборудования с агрессивными и абразивными материалами долговечными будут только те типы теплообменников, которые гарантируют собственную термическую оптимизацию и стабильность поддерживаемого процесса.
Задачи
Востребованы такие конструкции теплообменников, которые обеспечивают:
- рециркуляцию тепла;
- снижение расхода топлива;
- уменьшенное энергопотребление;
- высокую стойкость против коррозии, особенно в условиях экстремальных температур при открытой (карьерной) разработке полезных ископаемых (перепад - от -500С до +500С);
- простоту монтажа и технического обслуживания;
- минимизацию загрязнения окружающей среды.
На шахтах применяют только теплообменники, обеспечивающие и повышенную безопасность эксплуатации.
Сферы применения
В горнодобыче теплообменные агрегаты используют преимущественно в технологиях рафинирования. Это относится к месторождениям бокситов, а также обеднённых руд, содержащих цинк, уран, никель, редкоземельные металлы. Теплообменники рассчитываются для работ с особо абразивными типами жидкостей, текущими в ограниченном пространстве, а также при технологических ограничениях (осаждение, сбраживание, декантация).
Другие процессы в горнодобывающей индустрии, требующие применения теплообменных устройств:
- Подогрев или охлаждение технических жидкостей, производящих флотацию рудного сырья;
- Очистка и фильтрация воды перед её нагревом;
- Подогрев топлива для приводов основных производственных установок;
- Ускорение теплообмена в испарителях-конденсаторах;
- На очистных сооружениях.
При конструировании теплообменников, работающих на открытом воздухе, предусматривают их теплоизоляцию.
Технологические и эксплуатационные ограничения
Проектирование теплообменников горнодобывающих предприятий ведут с учётом специфики основных производственных процессов.
Непременное условие труда - поддержание условий безопасной (и удобной для персонала шахт) эксплуатации оборудования. Температура в глубоких шахтах может достигать 50°C. Стабилизация температур в пределах от 28 до 30° достигается применением большой сети теплообменников.
Превышение температуры происходит и в открытых карьерах. Так, привод мощных роторных экскаваторов осуществляется не дизельными, а электродвигателями, питание которых проходит через несколько повышающих трансформаторов. Это приводит к недопустимому росту температуры внутри экскаватора и риску отказов. Транспортировка рудного сырья ведётся на карьерных самосвалах с дизельно-электрическим приводом. Такие двигатели при работе перегреваются и нуждаются в постоянном теплоотводе. Теплообменники уменьшают избыточное тепло и охлаждают подвижные части техники.
Обогащение медных или железных руд требует высоких температур, строго выдерживаемых в период всего технологического цикла обработки. Стабильность таких технологий поддерживают только теплообменники (например, в автоклавах, где измельчённая медная руда обрабатывается серной кислотой). Они также реализуют непрерывный теплообмен между отдельными зонами руднотермических печей. Это обеспечивает обогатительным процессам непрерывность и повышает их КПД.
Конструкции теплообменных устройств
Фото: пластинчатый теплообменник Ридан
В процессах очистки и обогащения рудного сырья используют воду, которая отличается высоким содержанием минералов. Такая вода вызывает интенсивное образование накипи, поэтому предпочтительны простые в регламентном обслуживании разборные пластинчатые и рамные теплообменники. Их предусматривают для:
- переработки полезных ископаемых;
- отопления и охлаждения;
- рекуперации отработанного тепла.
С целью надёжности работы теплообменников изготовление исполнительных элементов и трубопроводов ведут из среднеуглеродистых конструкционных, а иногда – даже из нержавеющих сталей мартенситного класса.
В конструкции однотрубных теплообменников используют инновационную технологию Dimpleflo, которая сводит к минимуму загрязнение и изменение теплопередачи в суровых эксплуатационных условиях. Преимущества технологии в том, что она обеспечивает высокие тепловые характеристики в сложных производственных условиях, оптимизируя использование энергии при одновременном снижении затрат на техническое обслуживание и эксплуатацию. Линейка теплообменников Dimpleflo доступна в различных профилях ячеек, каждый из которых разработан для конкретных типов жидкостей и условий обработки. Такая гибкость обеспечивает оптимальные тепловые характеристики и повышенную эксплуатационную эффективность.
Для работ с неочищенными и вязкими жидкостями предназначены скребковые теплообменники. Это - разновидность трубчатых теплообменников большого диаметра, которые содержат коаксиальный вращающийся вал с лопатками. Лопатки непрерывно очищают теплообменную поверхность, обеспечивая быстрое перемещение рабочей среды и предотвращая образование загрязняющих пленок, препятствующих теплопередаче.
Многотрубные теплообменники – это массив труб, скомпонованных в одном корпусе. Они подходят для крупномасштабных операций, требующих высокой скорости теплопередачи, особенно при длительной работе горнодобывающего оборудования.
Неразъёмные пластинчатые теплообменники предназначены для теплопередачи между рабочими средами средней и высокой вязкости. Монтируются в очистных установках. Агрегаты характеризуются компактностью конструкции, выполненной из прочной нержавеющей стали.
В качестве заключения
Чем теплообменники, предназначенные для шахт, карьеров или рудников, отличаются от обычных? Во-первых, они рассчитываются на самые сложные и суровые условия эксплуатации. Во-вторых, рассмотренные устройства часто проектируются и изготавливаются по индивидуальным заказам, а, следовательно, адаптируются под конкретные производственные ситуации. Это позволяет свести к минимуму время бездействия техники, упрощая её ремонт или обслуживание в тяжёлых полевых (либо подземных) условиях.
Известно, что простои являются убийцей прибыли шахт. Успешные проектировщики теплообменников понимают это лучше, чем кто-либо другой, и именно поэтому они постоянно внедряют новые способы сокращения простоев горнодобывающего оборудования. Для разработки ещё более надёжных теплообменников ведётся деловое сотрудничество с ведущими предприятиями отрасли.
147