Спосіб очищення повітря в шахтах від метану

Реферат: Спосіб очищення повітря в шахтах від метану полягає в каталітичному окисленні метану. Повітря, що входить в реактор, підігрівають газами, що виходять з реактора. UA 87531 U (12) UA 87531 U UA 87531 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Корисна модель належить до техніки безпеки у вугільній промисловості, а саме до способів і пристроїв, що забезпечують безпеку працюючих шахтарів безпосередньо в забої і штреках в процесі видобутку вугілля при вірогідності викидів метану, а також може застосовуватися на будь-яких об'єктах, аж до приміщень житлових будинків, де є необхідність ліквідації скупчення горючих газів. В процесі видобутку вугілля, особливо з пластів, розташованих на великій глибині, з'являються виходи метану, які створюють загрозу пожежі і вибуху в шахті при досягненні критичного вмісту горючого газу. Джерелом запалювання може бути іскра, яка випадково виникла навіть від удару металу об кремній. Відомий спосіб боротьби із загазованістю повітря пристроями припливно-витяжної вентиляції [Правила безпеки у вугільних шахтах (НПАОП 10.0-1.01-05) [Електронний ресурс] http://iobsafety.com.ua/ids_op/date_full/1092_360_1.html]. Гранично допустимий вміст метану в шахті не повинен перевищувати 1 % від загального об'єму атмосфери в шахті. Недоліком цього способу є те, що він добре працює при однорідній атмосфері в шахті і недостатньо реагує на викиди метану безпосередньо на місці видобутку вугілля і в місцях його скупчення. Відомий спосіб очищення повітря в шахтах від метану, в якому до повільного процесу заміни всього об'єму повітря в шахті, що містить метан додається швидкий процес видалення з повітря тільки самого метану локально в місцях видобутку вугілля і місцях можливого скупчення метану та інших горючих газів [Декл. пат. на корисну модель № 37686 Україна, МПК (2006) E21F 3/00, E21F 7/00. Спосіб очищення повітря в шахтах від метану / В.П. Кисельов, Ю.В. Кисельов (Україна); - № u200806811; Заявл. 19.05.2008; Опубл. 10.10.2008; Бюл. № 19, 2008 р.]. До повільного процесу заміни всього об'єму повітря в шахті, що містить метан, додається процес видалення з повітря тільки самого метану локально в місцях видобутку вугілля і місцях можливого скупчення метану та інших горючих газів шляхом холоднополум'яного або каталітичного окиснення в потоці повітря і де він розкладається на менш вибухобезпечні хімічні елементи, чим оперативно зменшується концентрація метану в шахтному повітрі. При цьому загазованість метаном стане 0,5 %. Недоліком цього способу є значна витрата енергії на забезпечення нагрівання і автоматичної підтримки температури окиснення. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу очищення повітря в шахтах від метану, в якому зменшують витрату енергії на проведення процесу окислення метану. Рівень підвищення температури при повному окиснені метану залежить від концентрації горючої сполуки (метану) в повітрі (табл. 1). Каталітичне окиснення метану на найбільш активних каталізаторах починається з температур, вищих за 400 °С. Зниження концентрації метану по прототипу з 1 % об. до 0,5 % об. дає приріст температури 260-130=130 °С (табл.). Для перебігу процесу окислення метану такої температури шару каталізатору недостатньо. Потрібно підвищити температуру ще на 400130=260 °С або вміст метану на 0,83 % об. Тобто 65 % необхідної теплоти необхідно підвести ззовні. Таблиця Підвищення температури реакційної середи при повному окисненні метану при різному вмісті метану в повітрі Вміст метану в повітрі, % об. Підвищення температури при окисненні, °С 45 0,1 0,5 1,0 1,54 1,5 2,0 2,5 3,1 3,5 4,0 5,0 26 130 260 400 390 520 651 800 911 1042 1302 Витрату енергії на проведення процесу окислення метану зменшують тим, що тепло газового потоку, що виходить з реактора, використовують для нагріву забрудненого метаном повітря, що подають в реактор. При ступені рекуперації тепла 65 % процес окислення метану у повітрі з вмістом метану 1 % і більше не потребує підводу тепла ззовні. Пропонована корисна модель ілюструється кресленням, на якому зображена схема реалізації пропонованого способу. 1 UA 87531 U 5 10 Пропонований спосіб здійснюється в наступній послідовності. Метаноповітряну суміш 1 повітродувкою 2, подають послідовно в теплообмінник 3, в реактор з шаром каталізатора 4, де метан окислюють киснем повітря, яке очищають, на каталізаторі, селективному по реакції окиснення метану киснем до діоксиду вуглецю і пари води: СН4+О2 = СО2+Н2О. Гази, що виходять з реактора 4, направляють в теплообмінник 3. Потік газів, що виходить з теплообмінника подають в охолоджуючий його кондиціонер 5. З кондиціонера гази 6 направляють в шахтне повітря. Повітродувкою 2 збільшують чи зменшують витрату повітря, що містить метан, регулюючи ступінь окислення метану, а, отже, і температуру шару каталізатора, змінюючи таким чином температуру, при якій забезпечується необхідна ступінь окиснення метану, чим і забезпечується вирішення поставленої задачі. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 Спосіб очищення повітря в шахтах від метану, що полягає в каталітичному окисленні метану, який відрізняється тим, що повітря, що входить в реактор, підігрівають газами, що виходять з реактора. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2