Система дегазації та транспортування біогазу на робочих полігонах твердих побутових відходів

Реферат: Винахід стосується гірничої справи, зокрема систем та пристроїв для дегазації техногенних масивів і може використовуватись для дегазації полігонів твердих побутових відходів (ПТПВ). Система дегазації та транспортування біогазу на робочих полігонах твердих побутових відходів складається з свердловини, в якій поміщена обсадна труба з перфорованими отворами та конусною заглушкою, а пробурений простір обсипаний гравієм. В обсадну трубу поміщена ще одна внутрішня обсадна труба. На внутрішню обсадну трубу встановлений металевий захисний екран. Свердловина з'єднана з газоходом, який містить отвір для утилізації звалищного тепла та з'єднаний з газопроводом з газозбірною гребінкою, прокладеним на глибину від одного до трьох метрів, що запобігає промерзанню в зимовий період. Для захисту від атмосферних опадів та механічного пошкодження газозбірна гребінка змонтована в металевому контейнері. По усій довжині газопроводу кожних 50 м встановлені зливи конденсату з нахилом під кутом не менше 10°. 3 газозбірної гребінки виходять магістральні газопроводи до центральної гребінки. Технічний результат: Зниження деформації при просіданні та розповзанні полігону ТПВ у сторони та забезпечення надійної герметизації свердловини, що, у свою чергу, підвищить ефективність роботи системи та знизить вибухонебезпечність системи. UA 106714 C2 (12) UA 106714 C2 UA 106714 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід стосується гірничої справи, зокрема систем та пристроїв для дегазації техногенних масивів і може використовуватись для дегазації полігонів твердих побутових відходів (ПТПВ). З рівня техніки відома система дегазації та транспортування біогазу на робочих полігонах твердих побутових відходів (Патент України на корисну модель № 70366, Кл. Е21В 43/00; F17D 1/02, FI7D 1/04, F17D 1/05, публ. 2011р.), яка включає свердловини, пробурені по поверхні полігону у вузлах уявної сітки, вічка якої являють собою правильні трикутники. Свердловини з'єднані з перфорованими трубами, які підключені шлейфовими газопроводами до системи дегазації масиву з магістральним газопроводом, газовим насосом та утилізатором газу, а також включає відводи конденсату з гідрозатворами, встановленими в найнижчих точках магістрального газопроводу. Ця система дозволяє рівномірно збирати газ з поверхні полігону твердих побутових відходів, однак в ній не передбачено захисту від механічних пошкоджень внаслідок просідання та розповзання полігону. Ще одним недоліком є вибухонебезпечність системи внаслідок потрапляння кисню в газозбірну систему. Найбільш близькою за конструктивними ознаками, технічною суттю і результатом, що досягається, є система дегазації та транспортування біогазу на робочих полігонах твердих побутових відходів (Деклараційний патент України на винахід № 69585 А, Кл. Е21В 43/00, E21F 7/00, публ. 2004 p.), яка містить газовідвідну свердловину, з'єднану з газопроводом, газохід, обсадну трубу, виконану з можливістю дорощування її на вищий рівень складування відходів, з кришкою та знімними коробами-накопичувачами звалищного газу, розміщеними у верхній частині свердловини над кришкою та під нею, а також з'єднаними з газопроводом, а крізь короб проходить газовідвідний патрубок, який перфорований в межах порожнини короба, зовнішні кінці патрубка, що виходять за межі короба, виконані з можливістю під'єднання, наприклад, до розміщеного всередині масиву перфорованого колектора збору біогазу та/або газопроводу, а верхня частина короба виконана з можливістю під'єднання до порожнини обсадної труби, в порожнині колектора та/або газопроводу розміщений теплообмінник, наприклад поліетиленовий шланг, з'єднаний з тепловою помповою установкою. Недоліком даної системи є низька ефективність дегазації на робочих полігонах та складність у технічному застосуванні. Зокрема у системі не враховано просідання та розповзання полігону ТПВ у сторони, що спричиняє деформацію та, як наслідок зниження ефективності роботи даного пристрою. Крім того, цементне кільце для герметизації, яке, у свою чергу, виконує роль захисного екрану, при просіданні полігону недостатньо виконує свою функцію, зокрема можливе потрапляння в масив ТПВ повітря, що в певних концентраціях з метаном може бути вибухонебезпечним. Також при переміщенні свердловини на вищий рівень складування підвищується її собівартість. В основу винаходу поставлено задачу знизити деформацію при просіданні та розповзанні полігону ТПВ у сторони та забезпечити надійну герметизацію свердловини, що, у свою чергу, підвищить ефективність роботи системи та знизить вибухонебезпечність системи. Поставлена задача вирішується тим, що в системі дегазації та транспортування біогазу на робочих полігонах твердих побутових відходів, яка містить свердловину, з'єднану з газоходом, та обсадну трубу, поміщену в свердловину, пробурений простір свердловини обсипаний гравієм, згідно з винаходом в обсадну трубу додатково поміщена ще одна, внутрішня, обсадна труба, на яку встановлено металевий захисний екран, газохід з'єднаний з газопроводом з газозбірною гребінкою, з якої виходять магістральні газопроводи, прокладені до місця подальшої утилізації біогазу або отримання електроенергії на конгенераційних установках та проведені до центральної гребінки, яка обладнана системою зливу конденсату та встановлена в газозбірному колекторі. Газопровід з газозбірною гребінкою прокладений на глибину від 1 до 3-х метрів, а газозбірна гребінка, змонтована в металевому контейнері для захисту від атмосферних опадів та механічного пошкодження. По усій довжині газопроводу кожних 50 м встановлені зливи конденсату з нахилом під кутом не менше 10і1 Металевий захисний екран виконує функцію захисту від механічних пошкоджень внаслідок просідання та розповзання полігону ТПВ, також запобігає попаданню кисню в газозбірну систему, що виключає можливість самозаймання та вибуху. Встановлення по усій довжині газопроводу кожних 50 м зливів конденсату та нахил під кутом не менше 10° запобігає ризику заливання газопроводів та дозволяє контролювати рівень фільтрату і за потреби відкачувати його з тіла ТПВ, чи закачувати воду в свердловину для збільшення утворення кількості біогазу та запобігати самозайманню полігону ТІ IB. На кресленні зображена конструктивна схема системи дегазації. Система дегазації та транспортування біогазу на робочих полігонах твердих побутових відходів складається з свердловини 1, яка пробурена в поверхні масиву звалища шнековим 1 UA 106714 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 бурінням діаметром шнеку 500 мм. У свердловині 1 поміщена обсадна труба 2 з перфорованими отворами 3 та конусною заглушкою 4 а пробурений простір обсипаний гравієм 5. В обсадну трубу 2 поміщена ще одна внутрішня обсадна груба 6. На внутрішню обсадну трубу 6 встановлений металевий захисний екран 7. Свердловина 1 з'єднана з газоходом 8, який містить отвір 9 для утилізації звалищного тепла та з'єднаний з газопроводом 10 з газозбірною гребінкою, прокладеним на глибину від одного до трьох метрів, що запобігає промерзанню в зимовий період. Для захисту від атмосферних опадів та механічного пошкодження газозбірна гребінка змонтована в металевому контейнері. По усій довжині газопроводу кожних 50 м встановлені зливи конденсату з нахилом під кутом не менше 10° З газозбірної гребінки виходять магістральні газопроводи (не показані), які прокладені до місця подальшої утилізації біогазу або отримання електроенергії на конгенераційних установках. Магістральні газопроводи проведені до центральної гребінки (не показана), яка обладнана системою зливу конденсату та встановлена в газозбірному колекторі. Побудову системи дегазації та транспортування біогазу на робочих полігонах твердих побутових відходів здійснюють наступним чином: Спершу здійснюють буріння свердловин шнековим способом. В пробурену свердловину 1 за допомогою крана опускають обсадну трубу 2. Обсадну трубу 2 опускають так, щоб на поверхні полігону залишалось не менше 1 м обсадної труби 2. Затрубний простір обсипають гравієм фракції 40-60. Обсадну трубу 2 обсипають рівномірно з кожної сторони, коли до поверхні полігону залишається 3 м - обсипку закінчують. На другому етапі в обсадну трубу 2 опускають внутрішню обсадну трубу 6, зверху якої встановлюють захисний екран 7. Захисний екран 7 встановлюють таким чином, щоб на поверхні полігону залишалось 3 м. Третій етап будівництва системи включає в себе поєднання газоходів 8 свердловини 1 до газопроводу 10. Газопровід 10 прокладають на глибині від 1-го до 3-х метрів, що запобігає промерзанню в зимовий період. Газопроводи 10 прокладають та підключають за допомогою шлангів до газозбірної гребінки. Газозбірна гребінка та кількість входів проектується залежно від кількості прокладених газопроводів 10. Газозбірну гребінку монтують в металевому контейнері для захисту від атмосферних опадів та механічного пошкодження. З газозбірної гребінки виходять магістральні газопроводи, які прокладають до місця подальшої утилізації біогазу або отримання електроенергії на конгенераційних установках. Магістральні газопроводи проводять до центральної гребінки (на кресленні не показано). Центральна гребінка обладнана системою зливу конденсату та встановлена в газозбірному колекторі. Система дегазації працює таким чином. Після монтування системи дегазації на полігоні твердих побутових відходів газ який утворюється в результаті анаеробного процесу за допомогою вакуум-помпи створюється депресія в товщі масиву полігону. Біогаз через перфоровані отвори 3 обсадної груби 2 потрапляє в газохід 8, далі по газопроводах транспортується до конгенераційних установок для подальшого перетворення на електроенергію та теплоенергію Запропонована система спрямована на спрощення відомих технологій а саме: по телескопічній системі, що має металевий захисний екран 7, який також при переміщенні на вищий рівень виконує функцію формування свердловини 1. Це відбувається наступним чином: в технічний отвір засипається гравій, що заповнює весь затрубний простір між обсадною трубою 2 та захисним екраном 7. При піднятті захисного екрана 7 залишається готова сформована свердловина 1, яка здійснює свою продуктивність завдяки збільшенню робочої секції обсадної труби 2. Отже нові конструктивні елементи забезпечують високу продуктивність та здешевлення обслуговування. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 50 55 Система дегазації та транспортування біогазу на робочих полігонах твердих побутових відходів, що містить свердловину, з'єднану з газоходом, та обсадну трубу, поміщену в свердловину, пробурений простір свердловини обсипаний гравієм, яка відрізняється тим, що в обсадну трубу додатково поміщена ще одна, внутрішня, обсадна труба, на яку встановлено металевий захисний екран, газохід з'єднаний з газопроводом з газозбірною гребінкою, з якої виходять магістральні газопроводи, прокладені до місця подальшої утилізації біогазу або отримання електроенергії на конгенераційних установках та проведені до центральної гребінки, яка обладнана системою зливу конденсату кожних 50 м з нахилом під кутом не менше 10º та встановлена в газозбірному колекторі. 2 UA 106714 C2 Комп’ютерна верстка І. Мироненко 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 3