Спосіб зниження концентрації метану у шахтних виробках

1. Спосіб зниження концентрації метану у шахтних виробках, де відбувається часткове спалення домішок метану у двигуні, який відрізняється тим, що' повітря в шатній виробці з домішками метану пропускають через камеру згоряння двигу Винахід відноситься до шахтного транспорту і може бути застосований у робочих місцях з обмеженим повітрообміном. Відомий спосіб зниження концентрації метану у шахтних виробітках, який полягає у тому, що відбувається засмоктування шахтного повітря з домішками метану з стовбуру (свердловини) і подачі його у камеру згорянйя газотурбінного двигуна Причому частку шахтного повітря додатково стискають у компресорі і подають у камеру-згоряння (див. Авторське свідоцтво СРСР № 1776844 МПК6 В 02 С 3/04. Опубл., 23.11.92, Бюл.№ 43). Недоліком відомого способу є те, що існують великі витрати на доставления шахтного повітря на поверхню, і вироблену енергію необхідно знову подавати у шахту. Найбільш близьким за своєю сутністю і досягаемому ефекту є спосіб зниження концентрації метану у шахтних виробітках, який приймається за прототип, у котрому відбувається часткове спалення домішок метану у двигуні дизельного монорельсового тягача, який працює на шахтному повітрі з домішками метану (див. Стан і перспективи розвитку шахтного допоміжного транспорту // Транспорт шахт і кар'єрів. - Надра, 1971. - С 194-200). Основним недоліком відомого способу є те, що недостатньо знижується концентрація метану. на внутрішнього згоряння та нейтралізатор відпрацьованих газів і окислюють метан на поверхні каталізатора. 2. Спосіб по п. 1, відрізняється тим, що метан окислюють на каталізаторі, що міститься .на поверхні камери згоряння. 3. Спосіб по п. 1, відрізняється тим. що метан окислюють на поверхні каталізатора, що міститься в нейтралізаторі. 4 Спосіб по п 3, відрізняється тим, що як каталізатор використовують сполучення міді, марганцю і паладію. 5. Спосіб г о п 4, відрізняється тим, що каталізатор на поверхню камери згоряння і носій нейтралізатора наносять засобом іонної імплантації. Іншим недоліком є те, що не застосовуються спеціальні каталізатори для зниження концентрації метану. В основу винаходу поставлено задачу зниження концентрації метану у шахтних виробітках шляхом окислення метану на каталізаторах. Поставлена задача вирішується тим, що в способі зниження концентрації метану у шахтних виробітках, завдяки якому відбувається часткове спалення домішок метану у двигуні, згідно винаходу, повітря в шахтній виробітці з домішками метану пропускають через камеру згоряння двигуна внутрішнього згоряння та нейтралізатор відпрацьованих газів і окислюють метан на поверхні каталізатора Метан окислюють на каталізаторі, що міститься на поверхні камери згоряння. Ме т чн окислюють також на поверхні каталізатора, що міститься в нейтралізаторі. Як каталізатор використовують сполучення міді, марганцю і паладію. Каталізатор на поверхню камери згоряння і носій нейтралізатора наносять засобом іонної імплантації. Суттєва відмінність способу, що заявляється, від раніш відомих полягає у тому, що метан спалюють на селективних каталізаторах у камері згоряння і нейтралізаторі. Спочатку догоряння метану відбувається на поверхні каталізатора у камері згоряння, а потім у спеціальному блоці нейтралізатора з селективними каталізаторами. со О) ю со < 35497 Відомо, що для згоряння метану використовують каталізатори на основі паладію, міді та марганцю (див. Глухоманюк A.M. та інші. Каталітична очистка відходних газів хімічного виробництва і автотранспорту Алма-Ата: ИОКЕ АН Каз СРСР, 1973. - С 149-162). При температурі 350°С І об'ємній швидкості 5000 ч"1 концентрація метану знижується на 100%. Також відомо використання для догоряння метану змішаного паладієвого каталізатора П-2. У його присутності при 300°С і об'ємній швидкості 5000... 10000 ч'1 концентрація метану знижується на 80...100% (див. Попова Н.М., Льдокова ГМ. Використання паладієвих каталізаторів у процесі очищення відходних газів. - Алма-Ата: ИОКЕ АН Каз СРСР, 1 9 7 7 . - С 31-36). Використання для нанесення каталізаторів іонної імплантації дозволяє економічно використовувати каталітичній компонент, завдяки рівномірному розподіленню іонів по поверхні носія. До того іони каталізатора вгрунтовуються у поверхню носія без межі розділу, що ліквідує можливість сколу покриття. Відомо, що рівень домішок метану у шахтному повітрі може досягати 6% (в середньому 1%) і він збирається у верхній частині виробітки (див. Провітрювання виїмкових участків з використанням трубопроводів - К.: 1979. - 96 с). Густина метану нижче, чим повітря, і він схоплюється у верхній частині виробітки. До переваг запропонованого технічного рішення, порівнюючи з прототипом, можливо віднести слідуюче: - зменшення ймовірності вибухів метану у шахтах; - у процесі руху локомотива метан збирається із зон з високим рівнем метану; - можливість використання і нанесення різноманітних каталітичних покриттів? - можливість економії електроенергії. Економічний ефект вед впровадження винаходу одержують за рахунок зменшення витрат енергії на ветиляцію шахти. Подальша сутність винаходу пояснюється кресленням. Спосіб реалізується в шахтній виробітці 1, де розташована монорельсова дорога 2, по якій рухаються вагонетки 3, сціппені з локомотивом 4, який має двигун 5 з камерою згоряння 6, котра має каталітичне покриття 7, а також повітряний фільтр 8, нейтралізатор 9 з каталітичними блоками 10,11, 12 і рідинний нейтралізатор 13. Спосіб здійснюється таким чином. У шахтній виробітці 1 по монорельсовій дорозі 2 рухаються вагонетки 3, сціплені з локомотивом 4, який має двигун 5. Коли локомотив 4 рухається вздовж виробітки 1, повітря 3 домішками метану спочатку надходить через повітряний фільтр 8 у камеру згоряння 6, і на каталітичному покритті 7 метан част ково згоряє. Частина метану, яка не догоріла в камері згоряння 6, потрапляє у нейтралізатор 9, де згоряє на каталізаторі 12. До того ж у нейтралізаторі на блоці 10 окислюється СО, на блоці 11 СН. Сумарна ефективність нейтралізації метану досягає 90%. Далі відпрацьований газ охолоджується у нейтралізаторі 13 і виходить з нижчим рівнем метану. Приклад конкретного виконання 1. На поверхню камери згоряння двигуна 44 10,5/13 наносять паладій засобом іонної імплантації з дозою легування 110 1 7 см 2 . У нейтралізаторі використовують каталізатор - мідь з дозою легування 1 10 1 в см'2. У шахті абсолютне метановиділення становить 3,5 мэ/хвилину, подача повітря - 620 м3/хвилину. Витрачання шахтного повітря через двигун дорівнює 3 ма/хвилину. Очищення шахтного повітря з домішкою 1 % метану відбувається з ефективністю 90% і досягає 0,1%, це знижує метановиділення на 2,7 мэ/хвилину та дозволяє пропорційно знизити подачу повітря у шахтну виробітку на 479 м3/хвилину (70%), вона буде дорівнювати 141 м3/хвилину. Приклад конкретного виконання 2. На поверхню камери згоряння двигуна 44 10,5/13 наносять паладій засобом іонної імплантації з дозою легування 1 10 1 в см'2. У нейтралізаторі використовують каталізатор - мідь та марганець з дозою легування 1 1015см"2. У шахті абсолютне метановиділення становить 9,2 мэ/хвилину, подача повітря 580 м3/хвилину. Витрачання шахтного повітря через двигун дорівнює 3 м3/хвилину. Очищення шахтного повітря з домішкою 1 % метану відбувається з ефективністю 90% І досягає 0,1%, це знижує метановиділення на 2,7 м /хвилину та дозволяє пропорційно знизити подачу повітря у шахтну виробітку на 170 м3/хвилину (29%), вона буде дорівнювати 410 м3/хвилину. Приклад конкретного виконання 3. На поверхню камери згоряння двигуна 44 10,5/13 наносять паладій засобом іонної імплантації з дозою легування 1 10 17 см'2. У нейтралізаторі використовують каталізатор - марганець з дозою легування 1-Ю16 см"2. У шахті абсолютне метановиділення становить 17,5 м3/хвилину, подача повітря - 1710 м3/хвилину. Витрачання шахтного повітря через двигун дорівнює 3 мэ/хвилину. Очищення шахтного повітря з домішкою 1 % метану відбувається з ефективністю 90% і досягає 0,1%, це знижує метановиділення на 2,7 м /хвилину та дозволяє пропорційно знизити подачу повітря у шахтну виробітку на 262 м3/хвилину (15%), вона буде дорівнювати 1418 м3/хвилину. Таким чином запропонований спосіб, у порівнянні з прототипом, дає можливість аниЗигг концентрацію метану у шахтній виробітці шляхом окислення метану на каталізаторах. 35497 5 8 б 7 9 10 11 12 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» УкраТна. 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122)3-72-89 (03122)2-57-03 13