Материалы по теме выпускной работы: Об авторе | Библиотека | Ссылки | Индивидуальный раздел
В настоящее время технико-экономические показатели работы газовых шахт на 35-50% ниже, чем негазовых шахт в аналогичных горно-геологических условиях. Доля затрат на управление газовыделением (вентиляция и дегазация) в себестоимости добычи угля достигает 25%.
Tрадиционно из-за взрывоопасности метановоздушных смесей метан рассматривается как одна из основных опасностей отработки угольных месторождений. В современных условиях подземной разработки угольных месторождений газовый фактор становится одним из главных препятствий на пути увеличения нагрузки на очистной забой, повышение темпов подготовки выемочных полей и обеспечения безопасных условий труда шахтеров. Так, доля ограничения производительности очистного оборудования по газовому фактору в действующих лавах при нагрузках 1200-1500 т/сут. достигает 35% [1].
Наиболее перспективными с точки зрения сокращения эмиссии метана в атмосферу являются компактно расположенные, концентрированные источники, т.е. нефтегазовые и угольные системы. Ежегодная эмиссия угольного метана по источникам распределяется следующим образом:
• подземная добыча угля – 20-28 млн. т (70-85%);
• открытые горные работы и транспорт угля – 3-8 млн. т (10-20%);
• сжигание угля – 1-4 млн. т (5-10%).
Цель работы – разработка и обоснование комплекса мероприятий по использованию каптируемого метана на основе изучения и анализе новых технологических решений в условиях сверхкатегорийной шахты «Щегловская-Глубокая».
Задачи, решаемые в работе:
Провести анализ исследований относительно определения максимального потенциально возможного объема каптируемого метана, а также его динамику во времени применительно к месторождению шахты.
Выполнить анализ существующих современных способов дегазации и технологии по извлечению метана, произвести выбор предпочтительный для исследуемого объекта технологической схемы.
Определить и обосновать возможные направления рационального использования каптированного шахтного метана как источника сырья для промышленности.
Провести экономическое обоснование принятых технологических решений по извлечению и использованию шахтного метана в условиях реального предприятия.
Объект исследования – технологические процессы извлечения и использования метана в условиях шахты «Щегловская–Глубокая».
Методы исследования – систематизации, аналитический, технико-экономических расчетов, моделирования, решение ситуационных задач, прогнозирование, статистической обработки данных.
Научная новизна – анализ, разработка и обоснование технологических решений возможно лишь с учетом определения общего объема метана добываемого в шахте и технико-экономического обоснования его себестоимости, позволяющее далее принимать проекты по непосредственному использованию шахтного метана как сопутствующего ресурса угольного предприятия.
Практическая ценность – практические предложения по выбору и обоснованию направлений использования шахтного метана и предложены технологические схемы утилизации, которые могут быть использованы и дадут достаточный социально-экономический эффект в условия шахты «Щегловская-Глубокая».
Запасы метана на угольных месторождениях мира показаны в табл. 1 [2].
| Страна | Запасы метана угольных месторождений, триллионы, м. куб. | Страна | Запасы метана угольных месторождений, триллионы, м. куб. |
| Канада | 17-92 | Россия | 17-80 |
| Китай | 30-35 | Австралия | 8-14 |
| Соединенные Штаты Америки | 4-11 | Украина | 2-12 |
| Индия | 0,85-4 | Германия | 3 |
| Польша | 3 | Великобритания | 2,45 |
| Казахстан | 1,1-1,7 | Южная Африка | 1 |
| Чешская Республика | 0,38 | Турция | 0,1 |
На шахте «Щегловская–Глубокая» ГОАО «Шахтоуправления Донбасс» ежегодно бурятся скважины общей длиной до 11 км. Каптируется 14,43 млн.м3 метана. Газ утилизируется на шахтных котельных в объеме 12,6 млн.м3, а также используется для генерации электроэнергии. Эффективность дегазации 41-42%, концентрация метана в сети – 45%.
| Энергетическая переработка | ||||||||
| Критерии выбора | Термическое разложение | Газомоторные установки | Газотурбинные установки | Котельные установки | Микродиффузионные грелки | Высокотемпературное факельное сжигание | ||
| Концентрация метана (разрешенная), % | 0 - 2,5 | более 25 | более 25 | более 25 | более 25 | более 25 | ||
| Получаемая продукция | теплоэнергия | электроэнергия | теплоэнергия | деструкция метана | деструкция метана | |||
| Представление на рынке | Опытные образцы | Промышленные образцы | Опытные и промышленные образцы | Промышленные образцы | Промышленные образцы | |||
| Химическая переработка | ||||||||
| Критерии выбора | Каталитическое окисление с аммиаком | Взаимодействие с серой | Получение синтез-газа | Хлорирование | Каталитическое окисление | Нитрирование | Термоокислительный крекинг и электрокрекинг | |
| Концентрация метана (разрешенная), % | более 25 | более 25 | более 25 | более 25 | более 25 | более 25 | более 25 | |
| Получаемая продукция | синильная кислота | сероуглерод | спирты, альдегиды и др. | метиленхлорид, хлороформ, четыреххлористый углерод | формальдегид | нитрометан | ацетилен | |
| Представление на рынке | промышленные образцы | Промышленные образцы | промышленные образцы | Промышленные образцы | Промышленные образцы | Промышленные образцы | Промышленные образцы | |
| Производство товарного метана и прочие технологии | ||||||||
| Критерии выбора | Производство товарного метана | Прочие | ||||||
| Криогенные технологии | газогидратные технологии | Установки компримирования | биотехнологии | низкотемпературное сжигание | Каталитическое разложение на 3d металлических катализаторах | |||
| Концентрация метана (разрешенная), % | 0 - 2,5 | более 25 | более 25 | более 25 | более 25 | более 25 | ||
| Получаемая продукция | Товарный метан | Кормовой белок | Технический углерод | Углеродные нановолокна | ||||
| Представление на рынке | промышленные образцы | Опытные образцы | промышленные и опытные образцы | Промышленные образцы | Промышленные образцы | Опытные образцы | ||
Как видно из табл. 2 основными направлениями утилизации метана являются:
• Получение электрической энергии с использованием газомоторных установок.
• Получение тепловой энергии с использованием газотурбинных и котельных установок.
• Сжигание метана с помощью факельных установок и микродиффузионных грелок.
• Химическая переработка с получением различных органических соединений.
Основной перспективой магистерской работы является возможность использования результатов исследования как на предприятиях угольной промышленности, так и в других отраслях народного хозяйства в целом. Данные полученные в данной магистерской работе позволят принимать наиболее эффективные решения по применению извлеченного метана.
Результаты выполненной работы позволят:
Оценить снижение количества, поступающего в горные выработки шахтного метана на безопасность условий труда в подготовительных и очистных забоях, а также изменение нагрузки на них;
Цель работы – изучение и анализ технологий по вытягивание шахтного метана в условиях зверхкатегорийной шахты «Щегловска-глубокая» с целью расширения мероприятий по использованию каптуемого метана.
Достижение цели работы позволило решить такие задачи:
•Проведенный анализ исследований относительно определения максимального потенциально возможного объъему каптирующего метана, а также его динамику во времени.
• • Выполненный анализ всех существующих современных способов дегазации и технологии вытягивания метана. Выбрать соответствующий для исследуемого объъекта.
• • Определение и обгрунтовання возможных направлений рационального использования каптуемого шахтного метана как источники сырья для промышленности.