Григорьева Елена Геннадьевна
Факультет:
Физико-металлургический
Специальность: Экономический менеджмент
Тема выпускной работы: «Использование тепловых насосов в качестве
источника низкопотенциальной энергии.»
Руководитель: Гридин Сергей Васильевич
Автореферат Биография Ссылки Мое творчество
ВЫБОР СХЕМ ПОДГОТОВКИ ДЛЯ МАКСИМАЛЬНОЙ ЭФЕКТИВНОСТИ СЖИГАНИЯ ГАЗА ПРИ ДЕГАЗАЦИИ УГОЛЬНЫХ ШАХТ
Григорьева Е.Г (ЭНМ 08м)*
Дегазация угольных пластов является действенным средством снижения метанообильности горных выработок и борьбы с необычными выделениями газа, что ведет не только к повышению безопасности ведения горных работ, увеличению производительности шахт и удешевлению себестоимости угля.
На данное время в угольной промышленности Украины работает около сотни шахт, которые имеют установки дегазации, которые выбрасывают в атмосферу шахтный метан. В Донецком бассейне ещё в девяностых годах порядка двадцати шахт стали сжигать в своих котельных смеси газа с конденсированным составом метана (содержание метана в газовой смеси более 30%), а за последние три года не стала в этом исключением и шахта им.А.Ф. Засядько, где внедрена принципиально новая разработка получения электроэнергии из шахтного метана. Особенностью этой разработки является когенерационная установка, при этом потребление шахтного газа 12-ю генераторами составляет 33960 м3/час.
Одной из причин низкого использования добываемого метана является то, что установки дегазации выдают большое количество неконденсированного метана (меньше 30% в смеси), утилизация которого по условиям сжигания и взрывоопасности невозможна без соответственной подготовки.
Шахтный газ необходимо очистить от механических примесей и осушить до значения относительной влажности 75%. Содержание метана в топливном газе контролируется в пределах 25%. Если содержание метана становится менее 25%, к топливному газу примешивается некоторое количество обогащенного метаном газа к достижению необходимой концентрации метана.
Одним из наиболее перспективных направлений утилизации неконденсированного шахтного метана является разбавление до концентрации в смеси 2,5% и прямое сжигание её в специально оборудованных топках. Как разбавляющий агент предлагается использовать вытекающий шахтный вентиляционный поток, который выбрасывается в атмосферу. Однако здесь могут возникнуть некоторые проблемы. Так как система дегазации угольной шахты при существующих способах использования шахтного метана связана через вакуум-насосную станцию и нагнетательный газопровод с котельной, то в трубопроводах всегда возможно образование взрывоопасных метановоздушных смесей (МВС), поскольку их подземная часть постоянно находится под вакуумом. При отказе системы защиты МВС может поступать в топку котла и при других условиях вызывать взрыв его или распространение пламени в газопровод.
Для предотвращения аварии необходимо, чтобы отсекающий клапан закрывался своевременно, то есть до того момента, когда газовая смесь попадает в котельную. С этой целью предлагается определить время движения МВС от места отбора газа на анализ до котельной в соответствии с неравенством:
где 
-внутренний диаметр
негнетательного газапровода, м; 
- длина нагнетательного газопровода от
места отбора пробы газа до горелок котельной, м; 
- максимальный расход МВС,
потребляемый котельной, м2/мин; 
- объём газового тракта от места
отбора газа на анализ до входа в приемник газоанализатора, л; 
- расход газа
через приёмник газоанализатора и в газовом тракте, л/с; 
- инерционная комплекта
газоанализатора, с; 
- инерционная клапана-отсекателя, с.
Неравенство можно также заменить эквивалентным
где 
- максимальная средняя
скорость движения МВС в нагнетательном газопроводе;
Однако, данные неравенства имеют ряд существенных недостатков, которые снижают эффективность опережающей защиты и безопасности подачи МВС в котельную. Поэтому над ними необходима доработка. Во-первых, наличие знака неравенства требует дополнительных разъяснений, ведь чем длиннее нагнетательный трубопровод, тем он дороже. Тогда при проектировании шахтного метана будем отдавать преимущество знаку «=». Во-вторых, неравенства учитывают время движения МВС от места отбора газа на анализ до попадания его в газоанализатор по выражению
.
Но на самом деле время движения газа в газовом тракте будет другим, поскольку метан перемещается не только по импульсным трубам, но и через емкости. В емкостях газ перемешивается и на выходе содержание его в переходном процессе изменяется по экспоненциальному закону. Поэтому на входе в газоанализатор содержание метана МВС не будет изменяться скачкообразно, даже если оно таким было в газопроводе. В-третьих, на действующих установках отсутствуют устройства для автоматического поддержания заданного расхода МВС через газоанализатор.
Таким образом, при последовательном соединении в газовом тракте емкости и газоанализатора переходной процесс в емкости влияет на переходной процесс в газоанализаторе. Поэтому емкости холодильника, фильтра и газоанализатора должны рассматриваться как единое целое, и тогда под «инерционностью комплекта газоанализатора» можно будет понимать время переходного процесса в системе «емкость-газоанализатор».