Активное развитие горнодобывающей отрасли влечет за собой увеличение суммарных энергозатрат на добычу полезного ископаемого. Проветривание горных выработок при их добыче является одним из основных технологических процессов, однако он расходует очень много электроэнергии. Рост энергопотребления приводит к необходимости выработки этой энергии в больших объемах, из-за чего увеличиваются объемы выбросов парниковых газов в атмосферу. Поэтому совершенствование систем вентиляции, в частности разработка энергосберегающих решений являются актуальными проблемами в вопросах снижения потребляемой электроэнергии на проветривание рудников и уменьшения объема выбросов парниковых газов. Ученые Пермского Политеха и Горного института УрО РАН впервые исследовали влияние рециркуляционного проветривания на снижение выбросов парниковых газов калийного рудника.
Исследование опубликовано в журнале «Известия Тульского государственного университета. Науки о земле». Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Рециркуляционное проветривание — это система частично повторного использования воздуха. Ее применение является одним из способов совершенствования системы проветривания для снижения энергопотребления вентилятора главного проветривания и в последствие уменьшения выбросов парниковых газов. Для этого между воздухоподающими и вентиляционными выработками рудника устанавливаются рециркуляционные вентиляторные установки.
Ученые отмечают экономическую эффективность рециркуляционного проветривания за счет уменьшения подачи свежего воздуха рудник. Также применение данной схемы проветривания рудника приводит к снижению нагрузки на главную вентиляторную установку, отчего повышается энергоэффективность.
Для обеспечения безопасного ведения подземных горных работ необходимо обеспечение всех рабочих зон требуемым количеством воздуха. Поэтому в первую очередь исследователи произвели расчет количества воздуха, требуемого для проветривания рудника. Для определения обеспеченности рабочих зон требуемым количеством воздуха и параметров главной вентиляторной установки для дальнейшей оценки энергоэффективности, произвели моделирование воздухораспределения в вентиляционной сети одного калийного рудника в программно-вычислительном комплексе «АэроСеть».
Сравнение полученных показателей для вентиляционной сети без использования и с использованием систем рециркуляции в условиях рудника показало, что суммарное энергопотребление при применении систем частичного повторного использования воздуха уменьшится в 1,8 раз. Затраты на электроэнергию за рассчитываемый год уменьшатся при использовании рециркуляционного проветривания на 45%.
Для определения влияния частично повторного использования воздуха на объем выбросов парниковых газов ученые произвели расчет объемов выбросов. Количественное определение выбросов парниковых газов осуществлялось с использованием методов расчета на основе данных о деятельности предприятия и коэффициентов выбросов. Расчет произведен для электроэнергии, затрачиваемой на работу главной вентиляторной установки и шахтных вентиляторных установок.
— Анализ полученных данных показывает, что при системе проветривания без использования систем рециркуляции для обеспечения работы главной вентиляционной установки за год выделяется на 45 % больше парникового газа, чем при рассмотрении системы проветривания с частично повторным использованием воздуха, — рассказывает доцент кафедры «Разработка месторождений полезных ископаемых» Пермского Политеха, заведующий сектором рудничной вентиляции «ГИ УрО РАН», кандидат технических наук Станислав Мальцев.
Использование рециркуляционного проветривания в системе автоматического управления проветриванием положительно сказывается на повышении энергоэффективности, снижении потребления электроэнергии и снижении выбросов парниковых газов.
Для справки:
Пермский Политех стал обладателем гранта «Приоритет 2030» в 2021 году. Его размер составил 100 млн рублей. «Приоритет 2030» является самой масштабной в истории России программой государственной поддержки и развития высших учебных заведений. Ее цель — формирование к 2030 году в России более 100 прогрессивных современных университетов, которые станут центрами научно-технологического и социально-экономического развития страны. Всего комиссия Минобрнауки РФ включила в программу «Приоритет 2030» 106 вузов из 49 городов страны, из них 60% — региональные университеты.