ДОСВІД ТЕОРЕТИЧНИХ І ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ

З урахуванням потреб та особливостей вітчизняних вугільних підприємств, фахівцями відділу була розроблена концепція використання високоефективних теплоенергоємних технологій для зміни структури ціни кінцевого продукту за рахунок генерації власної електричної та теплової енергії. Обґрунтовано, що реалізація цієї концепції на базі вугільних шахт, які мають значні промислові запаси вугілля та шахтного метану, можлива через створення шахтних енергетичних комплексів, що використовують когенераційні технології. Такі рішення забезпечують одночасну генерацію теплової та електричної енергії з високим ККД за рахунок більш повного використання термодинамічного потенціалу робочого тіла.

За час діяльності відділу було розроблено:

• ТЕО на створення енергоблока для генерації електроенергії на тепловому живленні на базі Олександрійської ТЕЦ-3. З використанням прогресивних технологій генерації теплової та електричної енергії для умов Олександрійської ТЕЦ-3 було розроблено технологічну схему, що передбачає підвищення потужності за рахунок доповнення котлоагрегату, який вже існує, в складі енергоблоку, протитисковою турбіною;
• ТЕО на створення автономного джерела електричної енергії на основі котельної ВАТ „Дніпрошина”. Впровадження розробок в умовах ВАТ „Дніпрошина” дозволило генерувати власну дешеву електричну енергію здійснюючи монтаж в межах існуючої котельної, двох протитискових турбін потужністю 6 МВт;
• проект „Розробка незалежної ефективної та стійкої енергетичної інфраструктури м. Славутич шляхом переводу тепло- енергопостачання міста на використання місцевого палива”. Для умов м. Славутич вперше була визначена структура, обсяги та характеристика місцевої паливної бази, яка орієнтована на забезпечення енергетичною сировиною муніципальні котельні. Визначені базові родовища, розробка яких забезпечить рентабельну роботу котельні. Наведено аналіз раціональних схем постачання фрезерного торфу та визначені питомі транспортні витрати. Розглянуто перспективні технології спалювання торфу та обґрунтовані їх раціональні режими;
• проект «Утилізація шахтного метану на шахті ім. А.Ф. Засядько» та технічні пропозиції щодо споживання електричної та теплової енергії на цьому підприємстві. За цим проектом був побудований перший в Європі енергокомплекс на базі 12 газопоршневих модульних установок типу JMS 620 австрійської фірми "Jenbacher", які працюють на шахтному метані з концентрацією 25%. Сумарний ККД цих енергетичних установок по теплу і електроенергії доходить до 86%, що недосяжно на інших енергетичних об'єктах.

Загальний вигляд енергоблоку на Східній ділянці промислового майданчика шахти ім. А.Ф. Засядько

У процесі дегазації вугільних пластів з вуглевміщуючого масиву шахти ім. О.Ф. Засядько утилізовано близько 300 млн м³ шахтного газу метану, який використовувався для вироблення 1 млн. МВт електроенергії та виробництва 350 тисяч Гкал тепла. Скорочено шкідливих викидів метану в атмосферу понад 4,7 млн.т в еквіваленті на СО₂. При цьому знижена потенційна можливість вибухів метану, поліпшено стан техніки безпеки і умов праці гірників, знижена собівартість видобутку вугілля за рахунок використання на технологічні потреби електроенергії і тепла власного виробництва, а також від реалізації комунальному господарству міста надлишку електроенергії і тепла.

Вперше розрахунковим шляхом отримані дані, що характеризують теплогідравлічну ефективність пористих теплообмінних каналів при двофазному русі теплоносія в широкому діапазоні розрахунково-конструктивних параметрів. Виявлено області, де величини коефіцієнтів теплогідравлічної ефективності пористих каналів досягають позитивних значень. Отримані нові теоретичні результати дозволяють побудувати більш точні моделі нестійких рідинних систем у капілярно пористих та сипких матеріалах.

Виконано обґрунтування перспективності застосування фреонів в якості робочих тіл для пористих парогенераторів при утилізації енергії з низькопотенційних джерел. Узагальнені математичні моделі, розроблено методи розрахунку теплових та гідравлічних процесів та обґрунтувані раціональні режимно-конструктивні параметрі позитивних значень теплогідравлічної ефективності в пористих фреонових парогенераторах

Встановленні закономірності формування рівня денної поверхні рідини в сховищах відходів вуглезбагачення в залежності від обсягів рідких та твердих відходів, кліматичних факторів та фільтраційних процесів в прибережній смузі, а також обґрунтуванні особливості використання біотехнологій в умовах вугільних та гірничо-рудних підприємств.

Проведені експерименти зі встановлення швидкості аспірації з поверхні водойм при наявності вищих водних рослин та розроблені методи розрахунку гідравлічних параметрів безнапірної течії в каналі за вищими водними рослинами на поверхні. Розроблені та впроваджені «Методика визначення параметрів сховища відходів вуглезбагачення в процесі застосування біотехнології та засобів гідромеханізації» та «Методика визначення можливих об’ємів видобутку залишків техногенних покладів, що мають високий рівень забруднень, у вигляді висококонцентрованих гідросумішей, прогнозного рівня вільної поверхні води у сховищі та обсягу рідких відходів»

Вперше обґрунтовано підвищення ефективності технологій складування відходів переробки мінеральної сировини шляхом постачання гідросуміші високої концентрації через систему розподілених випусків, для чого розроблено методи розрахунку параметрів, які враховують закономірність між витратою гідросуміші, параметрами магістралі, розподільчого контуру, насосного обладнання та реологічними характеристиками гідросуміші.

Створено, апробовано та впроваджено методичну базу моніторингу гідротранспортних комплексів у виробничих умовах, яка забезпечує збір, реєстрацію, обробку, аналіз та узагальнення інформації про параметри та режими роботи гідротранспортних систем, що дозволило обґрунтувати раціональну схему гідротранспортного комплексу Вільногірського гірничо-металургійного комбінату (ВГМК), забезпечити максимальну дальність просування вибійних пульпонасосних станцій слідом за фронтом гірничих робіт без установлення додаткових насосів, знизити енергоємність і водоспоживання процесу гідротранспортування.