Матеріали за темою випускної роботи: Про автора
На даний час техніко-економічні показники роботи газових шахт на 35-50% нижчі, ніж негазових шахт в аналогічних гірничо-геологічних умовах. Частка витрат на управління газовиділенням (вентиляція і дегазація) в собівартості видобутку вугілля досягає 25%.
Традиційно через вибухонебезпеку метаноповітряних сумішей метан розглядається як одна з основних небезпек відробітку вугільних родовищ. В сучасних умовах підземної розробки вугільних родовищ газовий чинник стає однією з головних перешкод на шляху збільшення навантаження на очисний забій, підвищення темпів підготовки виїмочних полів і забезпечення безпечних умов праці шахтарів. Так, частка обмеження продуктивності очисного устаткування за газовим чинником в діючих лавах при навантаженнях 1200-1500 т/добу сягає 35% [1].
Найперспективнішими з погляду скорочення емісії метану в атмосферу є компактно розташовані, концентровані джерела, тобто нафтогазові і вугільні системи. Щорічна емісія вугільного метану за джерелами розподіляється таким чином:
• підземний видобуток вугілля – 20-28 млн. т (70-85%);
• відкриті гірничі роботи і транспорт вугілля – 3-8 млн. т (10-20%);
• спалювання вугілля – 1-4 млн. т (5-10%).
Ціль роботи – вивчення і аналіз технологій з витягання шахтного метану в умовах зверхкатегорійной шахти «Щєгловська-Глибока» з метою розширення заходів щодо використовування каптуємого метану.
Задачі, які вирішуються в магістерській роботі:
Провести аналіз досліджень щодо визначення максимального потенційно можливого обсягу каптуємого метану, а також його динаміку в часі.
Виконати аналіз всіх існуючих сучасних способів дегазації і технології витягання метану. Вибрати відповідний для досліджуваного об'єкта.
Визначити і обґрунтувати можливі напрями раціонального використовування шахтного метану як джерела сировини для промисловості.
Провести економічне обґрунтовування ухваленного технологічного рішення з витягання і використовування шахтного метану в умовах реального підприємства.
Об'єкт дослідження – технологічні процеси витягання і використовування метану в умовах шахти «Щєгловська–Глибока».
Методи дослідження – систематизація, аналітичний аналіз, методи техніко-економічних розрахунків, метод моделювання, рішення ситуаційних задач, прогнозування, метод статистичної обробки даних.
Наукова новизна – аналіз, розробка і обґрунтовування технологічних рішень можливе лише з урахуванням визначення загального обсягу метану, який здобувається в шахті і техніко-економічного обґрунтовування його собівартості, дозволяюче далі приймати проекти по безпосередньому використовуванню шахтного метану як супутнього ресурсу вугільного підприємства.
Практична цінність – визначееня практичних пропозицій з вибору і обґрунтовуванню напрямів використовування шахтного метану, запропоновування технологічних схем утилізації з урахуванням умов шахти.
В таблиці 1 показані запаси метану у вугільних родовищах світу.
Країна | Запаси метану вугільних родовищ, триліони, м. куб. | Країна | Запаси метану вугільних родовищ, триліони, м. куб. |
Канада | 17-92 | Росія | 17-80 |
Китай | 30-35 | Австралія | 8-14 |
Сполучені Штати Америки | 4-11 | Україна | 2-12 |
Індія | 0,85-4 | Германія | 3 |
Польща | 3 | Великобританія | 2,45 |
Казахстан | 1,1-1,7 | Південна Африка | 1 |
Чеська Республика | 0,38 | Турція | 0,1 |
На шахті «Щєгловська–Глибока» ГОАО «Шахтоуправління Донбас» щорічно буряться свердловини загальною довжиною до 11 км. Каптується 14,43 млн.м3 метану. Газ утилізується на шахтних котельнях в обсязі 12,6 млн.м3, а також використовується для генерації електроенергії. Ефективність дегазації 41-42%, концентрація метану в мережі – 45%.
Енергетична переробка | ||||||||
Критерії вибору | Термічне розкладання | Газомоторні установки | Газотурбінні установки | Котельні установки | Мікродифузійні грілки | Високотемпературне факельне спалювання | ||
Концентрація метану (дозволена), % | 0 - 2,5 | більше 25 | більше 25 | більше 25 | більше 25 | більше 25 | ||
Одержувана продукція | теплоенергія | електроенергія | теплоенергія | деструкція метану | деструкція метану | |||
Представлення на ринку | дослідні зразки | промислові зразки | дослідні та промислові зразки | промислові зразки | промислові зразки | |||
Хімічна переробка | ||||||||
Критерії вибору | Каталітиче окислення з аміаком | Взаємодія з сіркою | Отримання синтез-газу | Хлорування | Каталітичне окислення | Нітрація | Термоокислітельний крекінг і електрокрекінг | |
Концентрація метану (дозволена), % | більше 25 | більше 25 | більше 25 | більше 25 | більше 25 | більше 25 | більше 25 | |
Одержувана продукція | синільна кислота | сірковуглець | спирти, альдегіди і ін. | метілхлорід, метиленхлорид, хлороформ, чотирьоххлористий вуглець | формальдегід | нітрометан | ацетилен | |
Представлення на ринку | промислові зразки | промислові зразки | промислові зразки | промислові зразки | промислові зразки | промислові зразки | промислові зразки | |
Виробництво товарного метану та інші технології | ||||||||
Критерії вибору | Виробництво товарного метану | Інші | ||||||
Кріогенні технології | газогідратні технології | установки компримирования | біотехнології | низькотемпературне спалювання | каталітичне розкладання на 3d металевих каталізаторах | |||
Концентрація метану (дозволена), % | 0 - 2,5 | більше 25 | більше 25 | більше 25 | більше 25 | більше 25 | ||
Одержувана продукція | товарний метан | кормовий білок | технічний вуглець | вуглецеві нановолокна | ||||
Представлення на ринку | промислові зразки | дослідні зразки | дослідні та промислові зразки | промислові зразки | промислові зразки | дослідні зразки |
Як видно з табл. 2 основними напрямами утилізації метану є:
• Отримання електричної енергії з використанням газомоторних установок.
• Отримання теплової енергії з використанням газотурбінних і котельних установок.
• Спалювання метану за допомогою факельних установок і мікродифузійних грілок.
• Хімічна переробка з отриманням різних органічних сполук.
Основною перспективою магістерської роботи є можливість використовування результатів дослідження як на підприємствах вугільної промисловості, так і в інших галузях народного господарства в цілому. Дані отримані в магістерській роботі дозволять ухвалювати найефективніші рішення за застосуванням витягнутого метану.
Результати виконаної роботи дозволять:
Оцінити дію шахтного метану на безпеку умов праці в підготовчих і очисних забоях, а також зміну навантаження на них;
Ціль роботи – вивчення і аналіз технологій по витягання шахтного метану в умовах зверхкатегорійної шахти «Щєгловська-Глибока» з метою розширення заходів щодо використовування каптуємого метану.
Досягнення мети роботи дозволило вирішити такі задачі:
• Проведений аналіз досліджень щодо визначення максимального потенційно можливого об'єму каптуючого метану, а також його динаміку в часі.
• Виконаний аналіз всіх існуючих сучасних способів дегазації і технології витягання метану. Вибрати відповідний для досліджуваного об'єкта.
• Визначення і обґрунтовання можливих напрямів раціонального використовування каптуємого шахтного метану як джерела сировини для промисловості.