Установка для підготовки до утилізації шахтного метану

 

Винахід відноситься до вугільної промисловості і може бути використано при підготовці шахтного метану до утилізації різними споживачами.

Відома дегазаційна установка, що включає вакуум-насос, апаратуру для сушіння газу, пристрої контролю за вмістом метану в газовій суміші і тиском зі змішувачем, пристрої захисту від аварійних режимів, трубопроводи подачі споживачеві газової суміші і каптує газу і системи регулювання концентрації метану з газоаналізатором (Айруни А. Т. та ін. "Використання каптує метану на вугільних шахтах за кордоном", М.: ЦНИИЭИуголь, 1970, с. 15-30).

Ця установка може забезпечити заданий склад газової суміші, що подається споживачу, але за умови, що каптований газ має постійний склад, оскільки стабілізація в суміші заснована на підтримці заданого співвідношення витрат каптує і природного газу (повітря). При зміні складу каптує газу виникають зміни складу і на виході стабілізуючої станції, так як зміни складу каптированной суміші можуть відбуватися при незмінному її витраті. Ця установка розрахована на те, що каптированная суміш попередньо стабілізована за складом, інноваційна установка, містить вакуум-насоси, апаратуру осушки газу, пристрої контролю за вмістом метану в газовій суміші і тиском зі змішувачем, пристрої захисту від аварійних режимів, трубопроводи подачі газової суміші і каптує газу і системи регулювання концентрації метану з газоаналізатором, дві демпфуючі ємності, одна з яких встановлено на лінії подачі каптує газу перед змішувачем, інша після змішувача в лінії подачі споживачеві газової суміші, і газоаналізатор системи регулювання концентрації метану. (SU №767363, кл. E21F 7/00, опублікують. 1980 р.).

Описана установка не забезпечує зниження та стабілізацію концентрації метану в каптированной метаноповітряної суміші, що надходить з шахти.

Найбільш близькою по технічній суті і досягається технічного результату є установка для підготовки до утилізації шахтного метану, що містить пристрої контролю вмісту метану в газовій суміші і тиску, змішувач, пристрої захисту від аварійних режимів, трубопроводи подачі газової суміші і каптує газу і системи регулювання концентрації метану з газоаналізатором і регулятором концентрації газу, первинну демпфуючу ємність, встановлену в линиеля в лінії подачі споживачеві газової суміші, вхідний трубопровід з повітрозабірником, газоаналізатор, з'єднаний з регулятором концентрації газу, одоратор, з'єднаний зі змішувачем і регулятором концентрації газу за допомогою регулюючої засувки, регулятор-стабілізатор тиску і додаткові регулюючі засувки і відсічний клапан, встановлені на вхідному трубопроводі між повітрозабірником і змішувачем (Патент UA №229331, кл. E21F 7/00, опублікують. 20.05.2007 р.).

Недоліком описаної вище установки є те, що вона застосовується у випадках, коли вміст метану в каптированной метаноповітряної суміші менше 1%. У цьому випадку підвищення і стабілізація концентрації метану з її допомогою неможливі.

На багатьох існуючих шахтах, де ведуться дегазаційні роботи, з вихідної вентиляційним струменем скидаються у великих кількостях в навколишню атмосферу метановоздушние суміші з вмістом метану менше 1%, забруднюючи її.

Для вирішення цієї проблеми існує кілька традиційних технологій підготовки до утилізації попутного нафтового газу (ПНГ), в яких використовуються сепараційні, сорбційні, газодинамічні, низькотемпературні методи, гліколева осушка, аминовая відмивка і т. п. Однак жоден з цих методів непо воді і вуглеводнів в одному процесі, як правило, неможлива. Тому однією з основних технологічних проблем утилізації ПНГ є розробка методів та обладнання для підготовки ПНГ, що дозволяють в одному процесі досягти необхідних параметрів. Крім того, як зазначалося вище, з урахуванням мінливого у часі складу і обсягу переробки ПНГ, доцільна конфігурація обладнання, що дозволяє без особливих додаткових витрат змінювати потужність за обсягом перероблюваної газу.

Одним з порівняно нових методів розділення газових сумішей є мембранна технологія, що отримала останнім часом істотний розвиток. Мембранна технологія розділення газів широко застосовується в процесах одержання азоту, виділення водню з водородсодержащих газових сумішей, виділення гелію і CO2з природного газу, але не використовувалася для вирішення завдань утилізації ПНГ. Це було обумовлено рядом причин, до основних з яких відносяться присутність в ПНГ сполук, що руйнують або пластифікуючих класичні мембрани, а також характерними селективними властивостями традиційних мембран, обуславливающими концентрування важких вуглеводнів у залишковому потоці, що може призводити до їх конденсації на �овало його компримування для подальшого використання. Тому класичні мембрани використовувалися лише для концентрування CO2з метою його повторного використання для закачування в пласт для підвищення нафтовіддачі.

Завданням цього винаходу є створення пристрою дозволяє забезпечити можливість попереднього поділу утилізованих каптируемих метановоздушних сумішей.

Технічний результат, очікуваний від використання цього винаходу полягає в підвищенні ефективності роботи установки підготовки шахтного метану до утилізації, шляхом забезпечення можливості попереднього поділу утилізованих каптируемих метановоздушних сумішей, і підвищення безпеки роботи установки.

Зазначений технічний результат досягається тим, що установка для підготовки до утилізації шахтного метану, що містить влагоотделитель, фільтр мокрої очистки газу, пристрої контролю вмісту метану в газовій суміші і тиску, змішувач, пристрої захисту від аварійних режимів, трубопроводи подачі газової суміші і каптує газу і системи регулювання концентрації метану з газоаналізатором і регулятором концентрації газу, первинну демпфуючу ємність, встановлену в лінії подачі капти�ачи споживачеві газової суміші, вхідний трубопровід з повітрозабірником, газоаналізатор, з'єднаний з регулятором концентрації газу, одоратор, з'єднаний зі змішувачем і регулятором концентрації газу за допомогою регулюючої засувки, регулятор-стабілізатор тиску і додаткові регулюючі засувки і відсічний клапан, встановлені на вхідному трубопроводі між повітрозабірником і змішувачем, згідно винаходу забезпечена касетою з розділовими мембранами, встановленої між нагнітальним і напірним трубопроводом, і має вентиляторное пристосування, поєднане з газопроводом для забору метаноповітряної суміші з шахти, при цьому влагоотделитель, фільтр мокрої очистки газу встановлені перед касетою з розділовими мембранами.

Винахід пояснюється кресленням, де на фіг.1 представлена функціональна схема пропонованої установки.

Установка містить вентиляторное пристосування 1, подсоединяемое з одного боку до всмоктуючих газопроводу 2, а з іншого - до нагнітаючого газопроводу 3, влагоотделитель 4 і касету 5 з розділовими мембранами, розташовану в нагнітальному газопроводі 3 після вентиляторної установки 1, регулятор тиску 6, установлений у газопроводі 7, свяна трубопроводі 11, зв'язує касету 5 з розділовими мембранами з "свічкою" 8, керовану засувку 12 в нагнітальному газопроводі 3, трубопровід 13 для подачі стабілізованої суміші споживачеві, клапан-відсікач 14 в трубопроводі 13, споживач шахтного метану 15, блок управління 16 системою захисту, газоаналізатор 17 системи захисту і сигналізатор 18 тиску, приєднувані до трубопроводу 13 і передають інформацію в блок управління 16 системою захисту, стабілізуючу станцію, що складається з ряду елементів: вхідного трубопроводу 19 метаноповітряної суміші, сполученого з нагнітальним газопроводом 3 за керованої засувкою 12, клапана-відсікача 20 стабілізуючої станції, первинної демпфуючої ємності 21, яка через регульовану засувку 22 з'єднана зі змішувачем 23, регулятором 24 концентрації газу і первинним газоаналізатором 25 регулятора 24 концентрації газу; вихідний трубопровід 27 з'єднаний з вторинної демпфуючої ємністю 28; повітрозабірник 29, який за допомогою вхідного повітропроводу 30 з'єднаний із змішувачем 23. Між вентиляторним пристосуванням 1 і вологовідділювачем 4 встановлений фільтр 31 мокрої очистки газу, одоратор 32 з'єднаний через регульовану засувку 33 із змішувачем 23; втордухозаборником 29 змішувачем 23 встановлені відсічною клапан 36, регулятор-стабілізатор 37 тиску, регулююча засувка 38.

Блок керування системою захисту 16, клапан-відсікач 14, клапан-відсікач 20 стабілізуючої станції, одоратор 32, відсічною клапан 36, газоаналізатор 17 системи захисту, сигналізатор тиску 18, регулююча засувка 9 і регульована засувка 12 є пристроями захисту від аварійних режимів.

Регулятор 6 тиску і регулятор-стабілізатор 37 тиску - пристрої контролю за вмістом метану в газовій суміші і тиском.

Регулятор 24 концентрації газу, первинний газоаналізатор 25, вторинний газоаналізатор 34 є пристроями регулювання концентрації метану.

Установка працює наступним чином. Вентиляторное пристосування 1 по газопроводу 2 відсмоктує вихідний вентиляційний струмінь, що містить метаноповітряну суміш, з шахти і подає її в нагнітальний газопровід 3, де у фільтрі 31 мокрою фільтрації і влагоотделителе 4 відбувається відповідно відділення вугільного та породного пилу, а також сконденсировавшейся вологи. Далі в касеті з розділовими мембранами 5 відбувається відповідно відділення повітря і метану. Повітря з касети з мембранами 5 через регульований клапан 10 при закритому клапані 9 �12 спрямовується на стабілізуючу (газоподготовительную станцію, в якій по трубопроводу 19 через відкритий клапан-відсікач 20 стабілізуючої станції, первинну демпфуючу ємність 21 і регульовану засувку 22 каптований метан надходить у змішувач 23, де відбувається змішування його з повітрям, що надходить з атмосфери через повітрозабірник 29, відкритий відсічною клапан 36, регулятор тиску 37, відкриту керовану засувку 38 і вхідний повітропровід 30. У змішувач 23 з одоратора 32 через регулюючу засувку 33 надходить одорант для додання метаноповітряної суміші специфічного запаху.

Після змішувача метаноповітряна суміш по трубопроводу 27 через вторинну демпфуючу ємність 28 надходить у трубопровід 13 і далі через клапан-відсікач 14 направляється споживачеві шахтного метану 15 (заправка автомобілів, спалювання в котельні).

Тиск у нагнітальному трубопроводі 3 підтримується в заданих межах за допомогою регулятора тиску 6 шляхом зміни витрати каптує газу по трубопроводу 7 «свічку» 8 регулюючої засувкою 9.

Тиск у вхідному трубопроводі 30, змішувачі 23, вихідному трубопроводі 27 підтримується в заданих межах за допомогою регулятора-стабілізатора тиску 37.

Концентрація метану в метаноповітряної з�орів 25 і 34, регулятора 24 концентрації газу і регулюючої засувки 38, які відповідним чином (пропорційно відхилення фактичної концентрації метану в метаноповітряної суміші від заданої споживачем) змінюють подачу повітря в каптований метан у змішувачі 23.

При зниженні концентрації метану менше заданої або відключенні тиску газоаналізатор 17 системи захисту і сигналізатор тиску 18 передають про це інформацію в блок 16 управління системою захисту. В результаті закриваються запірні клапани 20, 36 і 14, засувки 9 і 12, припиняється робота стабілізуючої газоподготовительной станції.

Первинна демпфуюча ємність 21 в лінії подачі каптує газу в змішувач газу 23 уповільнює процес зміни змісту метану в каптированном газі перед змішувачем. Тому на виході змішувача процес зміни вмісту метану також сповільнюється.

Це дозволяє первинному та вторинному газоанализаторам 25 і 34 і регулятору 24 концентрації газу здійснювати своєчасне управління регулюючими засувками 22 і 38 і забезпечувати постійним заданий вміст метану на виході змішувача 23.

Вторинна демпфуюча ємність 28 згладжує коливання вмісту метану в метаноает зниження концентрації метану менше заданої в метаноповітряної суміші, подається споживачеві, і спрацьовування блоку 16 управління системи захисту, який отримує сигнал від газоаналізатора 17 системи захисту, незважаючи на короткочасне зниження вмісту метану нижче заданого або підвищення більш ніж на 5% вище заданого в газовій суміші після змішувача 23 перед вторинної демпфуючої ємністю 28.

Підвищити безпеку роботи установки дозволяє наявність одоратора 32, керованої регулятором 24 концентрації газу за допомогою регулюючої засувки 33.

Установка для підготовки до утилізації шахтного метану, що містить влагоотделитель, фільтр мокрої очистки газу, пристрої контролю вмісту метану в газовій суміші і тиску, змішувач, пристрої захисту від аварійних режимів, трубопроводи подачі газової суміші і каптує газу і системи регулювання концентрації метану з газоаналізатором і регулятором концентрації газу, первинну демпфуючу ємність, встановлену в лінії подачі каптує газу перед змішувачем, і вторинну демпфуючу ємність, встановлену після змішувача в лінії подачі споживачеві газової суміші, вхідний трубопровід з повітрозабірником, газоаналізатор, з'єднаний з регулятором концентрації газу, одоратор,�билизатор тиску і додаткові регулюючі засувки і відсічний клапан, встановлені на вхідному трубопроводі між повітрозабірником і змішувачем, відрізняється тим, що установка забезпечена касетою з розділовими мембранами, встановленої між нагнітальним і напірним трубопроводом, і має вентиляторное пристосування, поєднане з газопроводом для забору метаноповітряної суміші з шахти, при цьому влагоотделитель і фільтр мокрої очистки газу встановлені перед касетою з розділовими мембранами.



 

Схожі патенти:

Спосіб вловлювання метану при відпрацюванні вугільних пластів за допомогою механізованого комплексу

Винахід відноситься до гірської промисловості і може бути використане при розробці корисних копалин. Спосіб вловлювання метану при відпрацюванні вугільних пластів за допомогою механізованого комплексу включає відпрацювання вугільного пласта з використанням секцій механізованого кріплення з коробчатими; верхніми перекриттями вибійного конвеєра і комбайна. Одночасно з виїмкою вугілля, його транспортуванням по забою і підготовчих виробках, що через отвори в коробчатих верхніх перекриттях і телескопічні патрубки, здійснюють відсмоктування метану. З очисного вибою все коробчаті верхні перекриття секцій з'єднані між собою гофрованими патрубками певної довжини, що дорівнює кроку пересування механізованого кріплення. Винахід дозволяє здійснити комплексне і раціональне використання вугілля в надрах за рахунок попутної ефективної видобутку метану, знизити собівартість вугілля, забезпечити безпечну розробку корисних копалин. 3 іл.
Винахід відноситься до гірничої справи, переважно до вугільної промисловості. Технічним результатом є підвищення точності визначення газовіддачі розроблюваного пласта. Запропоновано спосіб визначення газовіддачі розроблюваного пласта в очисний забій, що полягає у вимірюванні обсягів видобутого вугілля комбайном і інтенсивності метановиділення у привибійний простір очисного вибою, встановлення зв'язку між виміряними величинами і визначенні показника газовіддачі пласту в привибійний простір очисного вибою. При цьому обсяги видобутого вугілля та інтенсивність метановиділення вимірюють на ділянці пласта за межами зони його природної дегазації монтажної камерою і до першої посадки основної покрівлі, при цьому використовують дані обсягів видобутого вугілля, що перевищують середні їх величини в період спостереження. А показник газовіддачі пласту в очисний забій визначають за величиною коефіцієнта при обсязі видобутого вугілля в виявленої зв'язку між виміряними величинами в процесі роботи комбайна за відбої вугілля.
Винахід відноситься до гірського справі і може бути використане для витягнення шахтного метану в процесі і після ліквідації метанообильной шахти. Технічним результатом є збільшення терміну роботи дегазаційних свердловин і підвищення обсягів витягається метану, придатного для утилізації. Запропоновано спосіб вилучення метану при ліквідації метанообильной шахти, що включає припинення робіт з видобутку вугілля в очисному вибої, ізоляцію дільничних виробок, проведення та герметизацію гирл свердловин, підключення свердловин до дегазационному трубопроводу та вилучення метану. При цьому свердловини проводять з вироблення поблизу демонтажної камери над цілком вугілля у вільний простір обвалених порід основної покрівлі зупиненого очисного вибою свердловини під'єднують до магістрального дегазационному трубопроводу і метан витягують до ізоляції дільничних виробок і після ізоляції шахти.

Спосіб впливу на вугільний пласт через свердловини, пробурені з гірничих виробок

Винахід відноситься до гірської промисловості і може бути використаний для дегазації вугільних пластів. Технічним результатом є підвищення ефективності дегазації вугільного пласта. Запропоновано спосіб впливу на вугільний пласт через свердловини, пробурені з гірничих виробок, що включає гідравлічний розрив пласта і подальший розвиток утворених тріщин шляхом продування повітрям. При цьому гідророзрив здійснюють шляхом ізоляції пакерами ділянки свердловини з подальшою порційній закачуванням води в ізольований ділянку зі швидкістю і під тиском, достатніми для гідророзриву пласта. Закачування порцій води повторюють до появи початкових тріщин гідророзриву. Потім відкачують воду з свердловини і закачують повітря об'ємом, достатнім для розвитку мережі тріщин гідророзриву. Створення мережі тріщин гідророзриву повторюють на ділянках свердловини по всій її довжині через проміжки, визначаються геологічними умовами та заданим рівнем дегазації. 1 іл.
Винахід відноситься до гірничої справи, переважно до вугільної промисловості. Технічним результатом є підвищення точності визначення протяжності зони опорного тиску від очисного вибою. Запропоновано спосіб визначення протяжності зони опорного тиску від очисного вибою, що включає проведення підготовчих виробок, відпрацювання вугільного пласта очисним вибоєм, буріння дегазаційних свердловин, герметизацію її гирла від рудничної атмосфери, вимірювання інтенсивності газовиділення із свердловини при її переході із зони природної проникності пласта в зону опорного тиску від очисного вибою. При цьому свердловину в неразгруженном масиві пласта бурять до кордону опорного тиску від протилежного вироблення, а гирло свердловини герметизують на глибину зони опорного тиску від виробітку, з якої вона пробурена. Причому протяжність зони опорного тиску від очисного вибою встановлюють по відстані між зонами початку пригрузки пласта і почала його розвантаження від гірського тиску.

Спосіб прогнозу газового балансу очисного вибою

Винахід відноситься до гірничої справи, переважно до вугільної промисловості, і може бути використано для прогнозу газовості очисного вибою за джерелами метану в привибійному просторі при роботі углеразрушающего механізму (комбайн, струга тощо). Запропоновано спосіб прогнозу газового балансу очисного вибою, що включає вимірювання обсягів видобутого вугілля та інтенсивності газовиділення, встановлення залежності між виміряними величинами та визначення показника газовіддачі відпрацьовується пласта. При цьому зазначені вимірювання проводять в кожну зміну з видобутку вугілля, а показник газовіддачі пластів визначають за найбільшої інтенсивності газовиділення під час циклів відбивання виміряного вугілля. Причому частку газового балансу відпрацьовується пласту в привибійний простір встановлюють відношенням найбільшої інтенсивності газовиділення з пласта і інтенсивності газовиділення очисного вибою. Запропонований спосіб дозволить підвищити достовірність прогнозу газовиділення з джерел виділення газів в привибійний простір очисного вибою і обґрунтовано рекомендувати способи та параметри дегазації відпрацьовується пласта і виробленого простору, про

Комплексний спосіб попередньої дегазації робочого вугільного пласта, виробленого простору і пластів-супутників і керованого обвалення важкої покрівлі

Винахід відноситься до гірської промисловості, а саме до підземної вуглевидобутку. Технічним результатом є підвищення безпеки роботи в очисному вибої на пластах, небезпечних за газовим фактором. Запропоновано комплексний спосіб попередньої дегазації робочого вугільного пласта, виробленого простору і пластів-супутників і керованого обвалення важкої покрівлі, включає проведення польових підготовчих виробок - штреків і бремсбергов, потім з дегазационно-торпедних пластових виробок бурять віяла свердловин в грунт і покрівлю пласта, а з передової пластової виробки бурять довгі свердловини, які направляють у бік виробленого простору, після чого здійснюють передове торпедування для створення тріщин і проводять плавну посадку покрівлі. При цьому комплексність заходів включає розташування віялових свердловин, загальних як для дегазації, так і для торпедування, а при проведенні польових підготовчих штреків утворюють охоронні жорстко-податливі цілики. Причому свердловини, пробурені в покрівлі пласта, є дегазационно-торпедними і їх розташовують у такому порядку, при якому забезпечують допомогою передового торпедування освіта трествляют відставати, за допомогою якого виробляють поперечний обвалення блоків по лінії, перпендикулярній лаві. А дегазацію виробленого простору до обвалення в його верхній частині здійснюють через збереглися наполовину лави свердловини. 6 іл.

Спосіб ударно-хвильового руйнування вугільного пласта через свердловини, пробурені з гірничих виробок

Винахід відноситься до гірської промисловості і може бути використаний для дегазації вугільних пластів. Технічним результатом винаходу є розвиток рівномірної мережі тріщин і руйнування масиву вугільного пласта по довжині дегазаційних свердловин за короткий час і при використанні мінімальної кількості обладнання. Запропоновано спосіб ударно-хвильового руйнування вугільного пласта через свердловини, пробурені з гірничих виробок, що включає створення тріщин у вугільному пласті допомогою циклічного збільшення і зниження тиску рідини в свердловині і вплив на пласт низькочастотними імпульсами тиску високої амплітуди при збільшенні тиску рідини в свердловині. При цьому гирлі свердловини з'єднують через швидкодіючий клапан з джерелом води, що знаходиться під тиском, і зі зливним клапаном. Швидкодіючий клапан відкривають на час, протягом якого хвиля руху маси рідини досягає найбільш віддаленій частині свердловини, створює гідравлічний удар і розвиває утворюються тріщини вугільного пласта, після закривання швидкодіючого клапана відкривають зливний клапан для зниження тиску в свердловині до величини вихідного тиску води. Причому �будівлі тріщин у вугільному пласті, його руйнування і заповнення найбільш віддаленій частині свердловини фрагментами зруйнованої вугільного пласта, створення гідравлічних ударів повторюють до заповнення свердловини фрагментами зруйнованої вугільного пласта до гирла. 1 іл.

Спосіб запобігання геодинамічних явищ при підземної розробки газоносного вугільного пласта

Винахід відноситься до гірського справі і може бути використане при підземній розробці газоносних вугільних пластів в умовах прояву небезпечних геодинамічних явищ. Запропоновано спосіб запобігання геодинамічних явищ при підземної розробки газоносного вугільного пласта, що включає буріння в пласт дегазаційної свердловини, формування каналів проникності навколо свердловини, видалення води і вилучення метану. У процесі дегазації пласта здійснюють періодичне закриття і відкриття гирла свердловини. При цьому закриття здійснюють на час до 1...3 діб, а тривалість відкриття обмежують часом до досягнення мінімального дебіту метану в попередньому періоді. Крім того, у дегазаційні свердловини з нульовим дебітом перед першим періодом закриття нагнітають повітря під абсолютним тиском понад 6 бар - для створення стартових каналів проникності. Технічним результатом є підвищення дебіту метану з свердловини в 10-15 разів, скорочення тривалості підготовки особливо небезпечного пласта до відпрацювання за рахунок інтенсифікації процесу дегазації і зниження газоносності в 2-3 рази та релаксації аномальних напружень гірського тиску. 1 з.п. ф-ли, 3 іл.

Спосіб попередньої дегазації вугільного пласта

Винахід відноситься до гірської промисловості і може бути використаний для попередньої дегазації вугільних пластів, що розробляються. Технічним результатом є зменшення виділення пилу і газу в очисний вибій за рахунок інтенсивного зволоження привибійної частини розроблюваного вугільного пласта і зниження трудомісткості процесу ліквідації відпрацювала свердловини. Запропоновано спосіб попередньої дегазації вугільного пласта, що включає буріння дегазаційних свердловин у площині пласта, з кроком 35-70 м, але не більше 0,7 довжини зони опорного тиску, закладання перфорованих трубопроводів у свердловини з діаметром, рівним 0,7-0,8 від діаметра свердловини, герметизацію устя свердловин, з подальшим підключенням до дегазационному газопроводу і закачування рідини в відробила свердловину. При цьому перфорований трубопровід монтують з полегшених перфорованих труб, виготовлених з водорозчинних матеріалів, а стики труб з'єднують пружними муфтами. На відстані 1,5-2 м від свердловини до грудей очисного вибою перфорований трубопровід розчиняють в свердловині, нагнітаючи в нього воду з добавками поверхнево-активних речовин і розчинників. При цьому інтенсивно зволожують вугілля в е менше 15 л/хв. 1 іл.
Up!