Спосіб охолодження шахтного повітря

Спосіб охолодження шахтного повітря, що полягає в передачі теплової енергії за допомогою 3 До недоліків відомого способу, визначеного за прототип, відносяться: - висока енергоємність одержання холоду, обумовлена витратами енергії на здійснення холодильного циклу; - недостатня надійність у зв'язку з використанням для здійснення холодильного циклу складних холодильних систем; - висока вартість вироблюваного холоду, обумовлена складністю й енергоємністю холодильних систем для реалізації способу; - дефіцит і висока вартість холодильного агента, використовуваного в холодильних машинах як робочої речовини. У основу запропонованої корисної моделі поставлено завдання зі створення такого способу охолодження шахтного повітря, у якому за рахунок використання відходів процесу вуглевидобутку й наступного одержання з них холодоносія дозволяє поліпшити умови праці гірників, знизити витрати на охолодження і, крім того, дає можливість одержувати чисту опріснену воду. Поставлене завдання розв'язується тим, що в способі охолодження шахтного повітря, що полягає в передачі теплової енергії за допомогою повітроохолоджувача холодоносієві, охолоджуваному внаслідок фазового перетворення речовини з одного агрегатного стану в інший, згідно з корисною моделлю, охолодження нагрітого в повітроохолоджувачі холодоносія здійснюють холодом, одержуваним у процесі розкладання газового гідрату, а останній одержують зі збагаченого до концентрації 94-98% шахтного метану шляхом його взаємодії з розпиленою шахтною водою в співвідношенні 1,00:5,75 при тиску 5,5 МПа і температурі 15,5°С. Охолодження шахтного повітря за рахунок розкладання газового гідрату, одержуваного зі збагаченого метану шляхом його взаємодії з розпиленою шахтною водою: - не потребує використання складних холодильних систем, оснащених засобами трансформації потенціалу тепла у зв'язку з чим підвищується надійність способу; - не потребує використання дефіцитних і дорогих холодильних агентів, що циркулюють у парових трансформаторах тепла, які руйнують озоновий шар Землі; - дозволяє одержати додатковий ефект, що полягає в одержанні очищеної шахтної води. На фігурі наведено схему установки, що реалізує запропонований спосіб. Установка містить пристрій 1 для збагачення і зрідження шахтного метану, ресивер 2, дросельний вентиль 3, реактор-термостат 4, оснащений термометром і манометром, помпу 5 для подачі води в реактор, сепараційну колонку 6, ємність 7 для розкладання гідрату і помпу 8 для подачі гідрату з реактора-термостата 4 у сепараційну колонку 6. Спосіб здійснюють так. Попередньо очищену від завислих часток шахтну воду подають у реактор-термостат 4 через 13266 4 сепараційну колонку 6, у якій знижують її температуру до заданого рівня. Одночасно через дросельний вентиль 3 у реактор-термостат 4 уводять метан з ресивера 2, сполученого з пристроєм 1 збазбагачення і зрідження метану. Метан і воду в співвідношенні 1,00:5,75 змішують при тиску близько 5,5МПа і температурі 15,5°С. Після утворення гідратів і заповнення реактора на 50-75% об'єму гідрати подають помпою 8 у сепараційну колонку 6, у якій здійснюють їх промивання від забруднення. Для промивання витрачають до 10% опрісненої води, яку одержують при розкладанні гідрату і відбирають з ємності 7. У процесі промивання гідрату одночасно забезпечується охолодження шахтної води, подаваної в реактор-термостат 4, через вмонтований в сепараційній колонці 6 теплообмінник. Забруднену під час промивання гідрату воду направляють на фільтрацію. Очищені від забруднення гідрати подають у ємність 7. Розкладання гідратів здійснюють у процесі теплообміну його з холодоносієм, який подають по теплообмінних трубках через ємність 7 від повітроохолоджувального пристрою, розміщеного в гірничій виробці біля об'єкта охолодження. При розкладанні гідратів забезпечується відбирання теплоти від циркулюючого по теплообмінних трубках холодоносія і зниження його температури. Швидкість розкладання гідратів стабілізується скиданням тиску, що його створює метан, який утворюється під час їх розкладання. Охолоджений у ємності 7 холодоносій направляють до повітроохолоджувального пристрою гірничої виробки, у якій здійснюють відбирання теплоти від рудникового повітря, що надходить на провітрювання і підігрівання холодоносія. Підігрітий холодоносій знову направляють у ємність 7 для охолодження, і цикл повторюється. Унаслідок розкладання гідратів у ємності 6 утворюється 100%-ный метан, який повертають у систему гідратоутворювання або направляють споживачеві, і опріснена вода. В утворенні гідратів газу беруть участь тільки молекули води, а розчинені в ній солі залишаються в забрудненій воді. Початкові умови гідратоутворювання (температура, тиск) задають у процесі наповнення реактора-термостата 4 метаном і водою. Процес утворення газових гідратів визначається складом газу, станом води, зовнішнім тиском і температурою. Відповідно до співвідношення між тиском і температурою утворення гідратів у системі метан - шахтна вода для умов, коли шахтна вода знаходиться в рідкому стані і швидкість її охолодження складає не більше 0,5°С/годину, початковому утворенню гідратів метану відповідає температура 15,5°С і тиск 5,5МПа. Запропонований спосіб охолодження шахтного повітря відрізняється низькими енергетичними витратами, не вимагає застосування складних холодильних систем і дефіцитних холодильних агентів. У процесі реалізації способу із шахтної води одержують також чисту воду, яку направляють споживачеві. 5 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 13266 6 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601