Спосіб дегазації гірських масивів і установка для його виконання

1 Спосіб дегазації гірських масивів шляхом закладення в них дегазаційних свердловин, підключення їх до колектора, далі через зворотний клапан до водяного вакуум-насоса, з якого газоводяна суміш направляється для охолодження і розділення на гази та воду в бак-водовіддільник, після чого гази направляються до споживача або викидаються в оточуюче середовище, а вода подається на охолодження від тепла, що утворюється при роботі вакуум-насоса, і знову, тільки вже охолоджена, повертається для повторного використання, який відрізняється тим, що газоводяна суміш після вакуум-насоса для розділення на газ та воду пропускається через конденсаторну частину термосифона, в верхній частині бака водовіддільника, а відділену від газу воду прокачують через випарну частину термосифона, що знаходиться в нижній частині бакаводовіддільника, а відділена вода прокачується через випарну частину термосифона в нижній частині бака-водовіддільника, при цьому вода охолоджується до 1-2 °С перед подаванням у вакуумнасос 2 Установка для дегазації гірських масивів, що містить свердловини, колектор, вакуум-насос, бакВОДОВІДДІЛЬНИК, комунікаційні трубопроводи, яка відрізняється тим, що бак-водовіддільник оснащений термосифоном, конденсаторна частина якого розміщена в верхній частині бакаводовіддільника і має краплевідбійник, виконаний у вигляді пластин з прорізами, які закріплені на трубах термосифона і установлені під кутом до потоку газу, а випарна частина термосифона розміщена в нижній частині бака-водовіддільника 3 Установка за п 2, яка відрізняється тим, що верхня частина бака-водовіддільника виконана рознімною, а внутрішня поверхня покрита гідрофобною рідиною 4 Установка за п 2, яка відрізняється тим, що зовнішню частину випарної поверхні термосифона обпилюють мікрометалічним покриттям, а потім наносять гідрофобну рідину О (О СО (О Винахід відноситься до способу витягнення метану з гірського масиву і обладнання для здійснення способу Цей спосіб і обладнання можуть бути застосовані також для витягнення метану із сховищ твердих побутових ВІДХОДІВ, що використовуються у комунальних господарствах Відомий спосіб витягнення метану із гірського масиву при будівництві, реконструкції та експлуатації вугільних шахт шляхом відсмоктування газової суміші водокільцевими вакуумнасосами (Керівництво по дегазації вугільних шахт М ІГСім А А Скочинського, 1990 С 73-83) Згідно ЦЬОГО способу газова суміш через свердловини, устатковані в гірському масиві , находить у водокільцевии вакуум-насос, в якому ця суміш підігрівається та зволожується водою Після вакуум-насосу водогазова суміш розподіляється на два потоки у водовіддільнику газовий потік, насичений парами і краплями води, спрямовується споживачеві або на викид, в атмосферу, а вода надходить в градирню, де охолоджується атмосферним повітрям, яке відбирає тепло, вироблене вакуум-насосом Охолоджена в градирні вода водяним насосом під тиском подається у вакуумнасос і цикл повторюється Спосіб виявляється енергоємним, потребує великих капітальних вкладень та експлуатаційних витрат при монтажі та експлуатації водоперекачу 61136 вального обладнання, градирень, проміжних колодязів для нагрітої та охолодженої води, нагарних ємностей, комунікаційних трубопроводів і запірнорегулюючої арматури Спосіб потребує великих людських ресурсів для його реалізації Більш близьким технічним рішенням до запропонованого винаходу виявляється спосіб дегазації гірського масиву з застосуванням пересувних дегазіційних установок (Обладнання і апаратура для дегазіційних робіт в шахтах Каталог М ЦНДЕІ вуголь 1989 с 15) (прототип) По цьому способу теплостискування відводиться оточуючим повітрям, прокачуваним вентиляторами крізь теплобмінники, всередині яких за допомогою вакуумнасоса циркулює вода Обладнання для здійснення способу містить вакуум-насос з приводом і теплообмінник з вентилятором, між ними установ денний бакВОДОВІДДІЛЬНИК Цей спосіб характеризується високою енергоємністю процесу із-за того, що ВІДВІД тепла виконується при високих температурах оточуючого повітря в шахтних умовах (порядку 35-50°С) і відносної вологості до 100% Окрім того, спосіб потребує щозмінної підпитки установки водою із-за великого винесення її із системи внаслідок високого вологовбирання гарячим газом Досвід експлуатації цих установок показує, що один метр кубічний газу виносить від 80 до 120 грам води Найбільш ходові вакуум-насоси продуктивністю 3000м3/год При дегазації в цьому випадку годинний винос води буде 240-360кг Потужність вакуум-насосних станцій України на сьогодні складає 3000000м3/год, Звідси річні збитки води від 2,1 до 3,2млн тон, що виявляється надто суттєвим фактом, потребуючим заміни затратного способу дегазації Суттєвими недоліками даного способу виявляється залежність витраченої потужності від температури оточуючого повітря та високий шум (до 110дбл), із-за чого необхідно нести додаткові експлуатаційні витрати на боротьбу з шумом Задача винаходу - зменшення енергоємності та підвищення коефіцієнту корисної дм при витягненні метану Це досягається тим, що водогазову суміш пропускають через конденсаторну частину термосифону, а відділену в ньому воду пропускають через випарну частину термосифону, причому охолоджують воду до 1-2°С перед подаванням її у вакуум-насос Устаткування для здійснення запропонованого способу постачене термосифоном, розміщеним у баку-водовіддільнику, причому конденсаторна частина термосифона виконана оребреною з кутом нахилу ребер 45 градусів, а випарна частина термосифону покривається мікрометалічним обпиленням Для зручності експлуатації верхня частіша бака водовіддільника виконана рознімною, а зовнішня поверхня бака-водовіддільника покриваєть ся гідрофобною рідиною, наприклад, ГКЖ-94 або ПМС-5 або ІНШІ аналогічні їм На кресленні (Фіг) показано запропоноване устаткування Устаткування містить вакуум-насос (6), бакВОДОВІДДІЛЬНИК (7) з термосифоном (9), розмішеним в середині баку (7) із знімною кришкою (8) Термосифон (9) складається з конденсаторної частини (10) з ребрами та випарної частини (11) Конденсаторна частина розміщена у верхній частині баку-водовіддільника, а випарна частіша унизу бака Термосифон (9) складається із ряду автономних, запаяних трубок, всередині яких знаходиться низкокипляча рідина, наприклад хладон R-11, R-124aTa ІНШІ їм подібні Установка постачена запірно-регулюючими приборами 4, 5 12 і 13 (вентиль, засувка, зворотний клапан) Насос і бак-водовідділювач з'єднані між собою комунікаційними трубопроводами 15 і 16 Процес витягнення метану із гірського масиву відбувається В гірському масиві (1) закладаються дегезаЦІЙНІ свердловини (2), вони підключаються до колектора (3), включається до роботи вакуумнасосна установка Метан із свердловини (2) по колектору (3) надходить в всмоктуючий трубопровід (14) і через зворотній клапан (4) та засувку (5) направляється у вакуум-насос (6), Проходячи вакуум-насос (6) насичений вологою і підігрітий метан направляється в бакВОДОВІДДІЛЬНИК (7) в його верхню частину В бакуводовіддільнику відбувається розділення водогазового потоку на два газовий потік через засувку (13) і нагнітальний трубопровід (17) направляється до споживача або викидається у атмосферу, а рідина направляється в нижню частину бакаводовіддільника В нижній частині бакаводовіддільника відбувається охолодження води до температури 1-2°С, так звана "льодяна вода" Генератором холоду є випарна частина термосифону, в ній відбувається інтенсивне кипіння хладону, який і відбирає тепло від води, охолоджуючи и При КИПІННІ хладону утворюються пари, які піднімаються в конденсаторну частішу термосифона В ній вони знижуються і в рідкому стані повертаються в випарну частину термосифона Таким чином цикл повторюється Йде безперервне охолодження води Охолоджена вода через вентиль (12) і трубопровід (15) знову надходить у вакуумнасос (6) і цикл повторюється Розрахунок показує, що застосування запропонованого способу дозволить в 1,55 рази зменшити витрату електроенергії, в 10 раз скоротити витрату виносу води на 1м3 відсмоктуваного газу Крім того, маса установки знизиться в два рази, а габаритні характеристики в три рази у зрівнянні з пересувними установками для дегазації, що випускаються 61136 Комп'ютерна верстка О Воробей Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119