Спосіб роботи шахтної азотно-компресорної установки

1 Спосіб роботи шахтної азотно-компресорної установки, розташованої на пересувній платформі, що включає забір повітря з атмосфери, стиснення його в компресорі, охолодження стиснутого повітря і робочої рідини в охолоджувачах, очищення повітря у фільтрах-адсорберах, подачу охолодженої робочої рідини в циркуляційну систему охолодження, а стиснутого очищеного повітря на мембранний газороздільний модуль з наступним виділенням газоподібного азоту з повітря і подачею його в нагнітальну мережу, а суміші газів, що залишилася і яка збагачена киснем, - у навколишнє середовище, який відрізняється тим, що азотно-компресорну установку розміщують у гірничій виробці шахти і компонують з функціонально зв'язаних модулів послідовно на малогабаритних пересувних платформах у максимально можливій близькості від місця споживання азоту, при цьому компресорний модуль розташовують першим у напрямку течи свіжого струменя повітря у виробці з відводом невикористовуваної відпрацьованої суміші газів з порожнин компресора під час його зупинок і регулювання у відпрацьований струмінь повітря, який виходить із шахти, а суміш газів, збагачену киснем, з газороздільного блока подають у спеціальний змішувач для зниження концентрації кисню в ній до безпечно припустимого значення шляхом примусового розбавлення її додатково подаваним повітрям з наступною подачею повітряної суміші, що утворилася, у свіжий шахтний струмінь повітря, що надходить до дільниць шахти 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що загальний потік очищеного повітря, що йде від комп ресора, подають на спеціальний роздільник потоку повітря, у якому загальний потік розділяють на окремі більш дрібні потоки, які подаються потім відокремлено по відводах на менші за габаритами у торцевому перерізі газороздільні мембрани, що автоматично відключаються від роздільника при зниженні споживання азоту або подачі повітря компресором 3 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що на кожному ВІДВОДІ встановлюють регульований вентиль, імпульс сигналу керування на який подають із загального пульта керування або від системи, що контролює споживання азоту 4 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що після проходження газороздільного блока суміш газів, яка збагачена киснем, подають у газорозширювачохолоджувач, де и розширюють до атмосферного тиску і при цьому охолоджують робочу рідину (воду), що циркулює в системі охолодження, а потім відводять у свіжий струмінь, який подають у гірничу виробку, збагачуючи при цьому його киснем, або видають на поверхню по свердловині або спеціальному трубопроводу, при цьому газову суміш, що викидається з порожнин компресора при його регулюванні, відводять в окрему ємкість з фільтром для відпрацьованого повітря, що після очищення подають у штрек з струменем повітря, що виходить із шахти 5 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що суміш газів, яка збагачена киснем, після виходу и з газороздільного блока подають у ємкість з антипірогенами-поглиначами для зниження концентрації кисню в ній 6 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що азот, вироблений в установці, накопичують у спеціальних ємкостях з автоматичним підживленням їх азотом у міру його споживання (подачі в мережу) 7 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що азотно-компресорну установку розташовують у гірничій виробці з відокремленим провітрюванням і відводом відпрацьованого струменя повітря, який омиває установку, у вентиляційну струмину, що відводиться із шахти по вентиляційному штреку або свердловині О ю 00 (О 61850 Винахід відноситься до гірничодобувної промисловості та може бути використаний при виробленні газоподібного азоту безпосередньо із шахтної атмосфери для застосування його при профілактиці й гасінні підземних пожеж Відомий спосіб роботи й одержання газоподібного азоту для подачі в підземні виробки шахти з метою профілактики і гасіння підземних пожеж за допомогою поверхневих азотно-компресорних установок [1] Спосіб реалізується за наступною схемою до одного зі стволів шахти (або спеціальної свердловини) підвозиться цистерна з рідким азотом, до цистерни підключають перетворювач рідкого азоту в газоподібний, який по трубопроводу, що прокладений по стволу і гірничим виробкам, подають у чистому виді або в спіненій пульпі до місця його викиду (подачі) в гірничу виробку (пожежонебезпечна дільниця) з метою профілактики, локалізації або гасіння пожеж Недоліком такого способу (технологи} є - значна віддаленість джерела вироблення азоту від місця його споживання в шахті, - необхідність попереднього одержання рідкого азоту на спеціалізованих заводах і доставки його в цистернах за допомогою автомобіля або залізничного транспорту на шахту для подальшого використання, - потреба в додатковій установці для перетворення рідкого азоту в газоподібний стан, - необхідність прокладки довгого трубопроводу з поверхні шахти від місця розташування цистерни по стволу та гірничим виробкам до місця подачі азоту на пожежонебезпечній ДІЛЬНИЦІ Усе це приводить до необхідності витрати значного часу на заходи щодо профілактики, локалізації та гасіння пожеж з використанням азоту в гірничих виробках шахти, а це, у свою чергу, знижує ефективність цього способу, приводить до розростання пожежі та нанесення значного матеріального збитку Відомий також спосіб роботи пересувної азотно-компресорної установки з подачею газу під тиском по трубопроводу, який прокладений з поверхні шахти по стволу і гірничим виробкам до місця його споживання в шахті [2] Цей спосіб має також ряд істотних недоліків необхідність прокладки і підтримки в робочому стані довгого трубопроводу з поверхні шахти для подачі газу в гірничі виробки, наявність утрат тиску і значних витоків газу по довжині трубопроводу, утрудненість у гнучкому регулюванні подачі газу в залежності від його споживання через значну відстань до споживача, наприклад, під час проведення профілактичних робіт для попередження пожежі в гірничих виробках, значні габаритні розміри установки Відомий також спосіб для одержання інертного газу безпосередньо в гірничій виробці шахти [3] При цьому способі інертний газ одержують у спеціальному блоці (продукційном випарнику) шляхом подачі в нього рідкого азоту з ємкостей, розташовуваних на пересувних платформах, з наступною подачею газоподібного азоту в колекторну трубу, а далі - в роздавальний колектор і до споживачів Цей спосіб має наступні недоліки - необхідність доставки в шахту спеціальних ємкостей з рідким азотом, який здобутий на спеціалізованих заводах, що вимагає значних витрат часу і коштів на придбання й транспортування азоту і знижує ефективність способу, - вироблення обмеженої КІЛЬКОСТІ газоподібного азоту внаслідок наявності обмеженої КІЛЬКОСТІ рідкого азоту в ємкостях, тобто процес вироблення газоподібного азоту за цим способом є перервним, що досить небажано при використанні газоподібного азоту для профілактики й гасіння пожеж Найбільш близьким до способу, що заявляється, є прийнятий за прототип спосіб роботи азотнокомпресорної установки, розташовуваної на пересувній платформі, що включає забір повітря з атмосфери, стиснення його в компресорі, охолодження стиснутого повітря і робочої рідини в охолоджувачах, очищення повітря у фільтрахадсорберах, подачу охолодженої робочої рідини в циркуляційну систему охолодження, а стиснутого очищеного повітря - на мембранний газороздільний модуль (блок) з наступним виділенням газоподібного азоту з повітря і подачею його в нагнітальну мережу, а суміші газів, що залишилася і яка збагачена киснем, - у навколишнє середовище [4] Цей спосіб роботи азотно-компресорної установки не дозволяє застосувати и в гірничих виробках шахти внаслідок того, що подача всього потоку повітря, який стиснутий в компресорі, на мембранний газороздільний блок (модуль) приводить до необхідності збільшення розмірів мембран або збільшення тиску перед мембранами для здійснення способу одержання азоту необхідної концентрації й у необхідній КІЛЬКОСТІ Одержання азоту цим способом приводить до небажаного збільшення габаритів установки або енергетичних витрат Крім того, викид за мембранним блоком газової суміші, яка збагачена киснем, в атмосферу біля азотно-компресорної установки, розташовуваної в обмеженому просторі гірничої виробки, неприпустимий, тому що це може привести до контакту збагаченої киснем газової суміші з маслом, що викидається у виді парів і аерозолів з порожнин компресора при регулюванні і зупинках (це п ожежо- в и бухо небезпечно) На компресорах об'ємного типу (поршневий, гвинтовий) характерним є викид в атмосферу з порожнин компресорної установки повітря, забрудненого парами й аерозолями масла при п регулюванні й зупинках Це забруднює атмосферу і знижує безпеку експлуатації установки, особливо в присутності збагаченої киснем газової суміші, яка викидається також в атмосферу, що неприпустимо у випадку застосування цього способу роботи установки в обмеженому просторі гірничої виробки Відсутність резервування азоту, наприклад, в ємкостях за відомим способом може приводити до переривання його подачі до місця споживання (пожежі) у випадку припинення електроживлення установки, що неприпустимо при виникненні пожежонебезпечної ситуації у споживача В основу винаходу поставлена задача використовуючи відомий спосіб роботи азотно 61850 компресорної установки, шляхом розміщення її в з порожнин компресора при його регулюванні, відгірничій виробці й ВІДПОВІДНОГО вдосконалення заводять в окрему ємкість з фільтром для відпрабезпечити безперервність процесу вироблення цьованого повітря, що після очищення подається в газоподібного азоту з атмосферного повітря безштрек з вихідним із шахти струменем повітря, посередньо в гірничих виробках шахти, що підви- суміш газів, яка збагачена киснем, після вищить ефективність і безпеку роботи ходу и з газороздільного блока подають у ємкість з антипірогенами-поглиначами для зниження концеПоставлена задача вирішується тим, що у вінтрації кисню в ній, домому способі роботи шахтної азотнокомпресорної установки, яка розміщена на пере- азот, вироблений в установці, подають не сувній платформі, що включає забір повітря з атбезпосередньо споживачеві, а накопичують у спемосфери, стиснення його в компресорі, охолоціальних ємкостях з автоматичним підживленням дження стиснутого повітря і робочої рідини в їх азотом у міру його споживання (подачі в мереохолоджувачах, очищення повітря у фільтрахжу), адсорберах, подачу охолодженої робочої рідини в - азотно-компресорну установку розташовують циркуляційну систему охолодження, а стиснутого у гірничій виробці з відокремленим провітрюваночищеного повітря - на мембранний газороздільням і відводом відпрацьованого струменя повітря, ний модуль з наступним виділенням газоподібного який омиває установку, в вентиляційну струмину, азоту з повітря і подачею його в нагнітальну мерещо відводиться із шахти по вентиляційному штрежу, а суміші газів, що залишилася і яка збагачена ку або свердловині киснем, - у навколишнє середовище, ВІДПОВІДНО до Компонування азотно-компресорної установки винаходу азотно-компресорну установку розміщафункціонально зв'язаними модулями, послідовно ють у гірничій виробці шахти і компонують з функрозташовуваними на пересувних платформах в ціонально зв'язаних модулів послідовно на малогірничій виробці, дозволяє істотно скоротити и гагабаритних пересувних платформах у барити завширки і застосувати в шахті (габарити максимально можливій близькості від місця спозавдовжки в шахті не настільки обмежені, як габаживання азоту, при цьому компресорний модуль рити заввишки і завширки кожного модуля щодо розташовують першим в напрямку течи свіжого гірничої виробки) струменя повітря у виробці з відводом невикорисРозташування компресорного блока першим в товуваної відпрацьованої суміші газів з порожнин напрямку течи свіжого струменя повітря, який покомпресора під час його зупинок і регулювання в дається у виробку з азотно-компресорною установідпрацьований струмінь повітря, який виходить із вкою, дозволяє забезпечити кращий тепловий решахти, а суміш газів, збагачену киснем, з газорозжим для роботи компресора, а також подавати у дільного блока подають у спеціальний змішувач всмоктувальний патрубок компресора повітря, яке для зниження концентрації кисню в ній до безпечне підігріте іншими блоками установки, що буде но припустимого значення шляхом примусового сприяти, як відомо, підвищенню його масової пророзбавлення и додатково подаваним повітрям з дуктивності наступною подачею повітряної суміші, що утвориПоділ загального потоку стиснутого повітря, лася, в свіжий шахтний струмінь повітря, що надщо надходить від компресора, на окремі струмені ходить до дільниць шахти (більш дрібні повітряні потоки) дозволяє використовувати для одержання певної КІЛЬКОСТІ азоту Крім того, можливі наступні варіанти способу (при рівній продуктивності порівнюваних устанороботи установки, коли вок) мембранні газороздільні модулі менших габа- загальний потік очищеного повітря, що йде ритів, при цьому модулі можуть розміщатися на від компресора, подають не на загальний мемдекількох послідовно розташованих платформах, бранний газороздільний блок, а на спеціальний що дозволяє використовувати азотно-компресорну роздільник потоку повітря, в якому загальний потік пересувну установку в гірничих виробках малого розділяють на окремі більш дрібні потоки, які поперерізу і максимально наблизити джерело виродаються потім відокремлено по відводах на менші блення газоподібного азоту до місця його спожиза габаритами у торцевому перерізі газороздільні вання в шахті Крім того, з'являється можливість мембрани, що автоматично відключаються від більш гнучкого регулювання КІЛЬКОСТІ вироблювароздільника при зниженні споживання азоту або ного азоту шляхом виборчого автоматичного відподачі повітря компресором, ключення ряду мембранних модулів, що, у свою - на кожному ВІДВОДІ встановлюють регульовачергу, дозволяє знижувати подачу компресора і ний вентиль, імпульс сигналу керування на який споживану ним потужність, тобто підвищується подають із загального пульта керування або від ефективність роботи установки системи, що контролює споживання азоту, - суміш газів після проходження газороздільного блока, яка збагачена киснем, не викидають безпосередньо в атмосферу біля установки, а подають у газорозширювач-охолоджувач, де и розширюють до атмосферного тиску і при цьому охолоджують робочу рідину (воду), що циркулює в системі охолодження, а потім відводять в свіжий струмінь, який подають у гірничу виробку, збагачуючи при цьому його киснем, або видають на поверхню по свердловині або спеціальному трубопроводу, при цьому газову суміш, що викидається ВІДВІД невикористовуваної відпрацьованої суміші газів, яка забруднена масляними аерозолями, з порожнин компресора в відпрацьований вентиляційний струмінь повітря, що відводиться із шахти (у вентиляційний штрек), дозволяє підвищити еколопчність і безпеку роботи установки в МІСЦІ и розміщення в гірничий виробці Підвищенню ефективності, еколопчності та безпеки роботи установки сприяє також подача збагаченої киснем суміші газів після проходження газороздільного блока в спеціальну ємкість для 61850 8 на), тобто підвищується безпека зниження концентрації кисню в ній шляхом застоЗа допомогою газоаналізатора 12, що встаносування антипірогенів або розрідження додатково влюють у мережі подачі азоту, з установки визнаподаваним повітрям на газорозширюваччають концентрацію азоту і подають сигнал на охолоджувач, у якому здійснюється додаткове пульт керування процесом одержання азоту, крім охолодження циркулюючої в системі охолодження того, контролюють витрату повітря установки робочої рідини або води за рахунок розширення суміші газів до атмосферного тиску, а Заявлений спосіб здійснюється таким чином У стиснуте повітря, забруднене аерозолями і парами шахтну гірничу виробку з відокремленим провітмасла, з порожнин компресора відводиться в сперюванням доставляють наступні модулі (блоки й ціальну ємкість для очищення відпрацьованого агрегати) азотно-компресорної установки повітря з наступним викидом його у вентиляційний - компресорний блок на пересувній платформі 3 штрек продуктивністю 15-40м хв \ наприклад, виробництва фірми GNH-RAND (Німеччина) або компреНакопичення азоту в спеціальних ємкостях досор типу УКВШ виробництва концерну «Укрросмезволяє створювати його резерв і використовувати тал» Україна або компресор типу 7ВВ-40/6НУ в тих випадках, коли з яких-небудь причини електвиробництва НВО «Казанькомпресормаш» (Росія) роживлення азотно-компресорної установки тимКомпресор повинний мати всмоктувальну систему часово буде перервано, що забезпечить безперез повітряним фільтром і всмоктувальним клапарвність подачі азоту до пожежонебезпечних ном, привідний електродвигун, систему розвантадільниць шахти, а також дозволить у ряді випадків ження під час холостого ходу, систему охолоподати в зону пожежі підвищену КІЛЬКІСТЬ азоту, дження повітря, що нагнітається, систему накопиченого в ємкостях видалення вологи з повітря, що нагнітається компСуть винаходу пояснюється кресленням ресорним агрегатом, систему керування і захисту, На кресленні зображена азотно-компресорна установка, яку розмістили в гірничій виробці шах- холодильний осушувач на пересувній платти Повітря забирають зі свіжого струменя з гірниформі (температура повітря на виході не більше чої виробки і подають у всмоктувальний патрубок 50°С), компресора 1, у якому повітря стискають до необ- мембранні модулі, наприклад, типу МБа вихідного тиску і подають на блок очищення 2, у робництва ВАТ «Крюгенмаш» (Росія), змонтовані якому з повітря видаляють більшу частину забруна пересувній платформі днень (грубе очищення), а потім - на фільтрУсе перераховане вище устаткування випусадсорбер 3, де повітря повністю очищають від кається серійно Модулі (блоки) розташовують у забруднень (утому числі від парів масла) гірничій виробці послідовно на пересувних платформах, при цьому компресорний блок встановДалі потік очищеного повітря подають в розділюють першим в напрямку подачі свіжого струмельник потоку 4, де його розділяють на окремі ня повітря у виробку Після ЦЬОГО модулі з'єднують струмені (більш дрібні потоки), що потім через ре(повітропроводами, маслопроводами, електрокагульовані вентилі 5, 6, 7 і по трубопроводах відобелями й ш) функціонально один з одним Робкремлено подають на мембранні газороздільні лять пробні пуски установки і налагодження вузлів модулі 8, 9, 10, у яких повітря розділяють на газоі систем Після повної готовності установки до фуподібний азот і суміш газів, збагачену киснем нкціонування її вмикають і вона починає працюваАзот, отриманий у кожному з мембранних модулів, ти в постійному або періодичному режимі подають у спільний трубопровід і далі - до місця споживання його в гірничих виробках або в накоПовітря, забране з гірничої виробки, перед попичувальні ємкості у випадку відсутності потреби в дачею в компресор очищають від пилу (граничний азоті на даний момент часу з наступною витратою зміст пилу в усмоктуваному компресором повітрі його в міру необхідності не повинно перевищувати 2мг-м3), наприклад, за допомогою інерційних фільтрів Стиснуте у компЗбагачену киснем газову суміш, що виходить з ресорі повітря подають у холодильник (радіатор), кожного мембранного модуля, подають у змішувач а потім - на фільтр конденсатовідвідника, де його 11, де її розбавляють додатково подаваним повітцілком очищають від вологи Потім очищене стисрям (наприклад, за допомогою вентилятором), а нуте повітря подають на спеціальний роздільник потім відводять у гірничу виробку зі свіжим струпотоку (який являє собою трубу з декількома відменем повітря, що йде до ДІЛЬНИЦІ шахти Це доводами, на яких встановлені регульовані вентилі) зволить збагатити свіжий струмінь повітря киснем Після поділу по кожному відводу частина потоку З іншого боку, розбавлення збагаченої киснем суповітря подається на окремі мембранні газороздіміші газів до безпечної його концентрації безпосельні блоки, де з повітря одержують 95-98% азоту, редньо на виході з установки підвищує її безпеку що потім подають у загальний колектор і далі до роботи в шахті місця його споживання або в спеціальні накопичуПри регулюванні або зупинках компресора вальні ємкості для резервування Ємкості можуть стиснуте повітря з його порожнин відводять у ємрозташовуватися в гірничій виробці біля азотнокість з фільтром (на фіг не показаний), де повітря компресорної установки або на деякій відстані від розширюють до атмосферного тиску і при цьому неї (у віддаленому для використання МІСЦІ, у Т Ч І охолоджують, потім очищене за допомогою фільтбезпосередньо у споживача) Ємкості виготовляра повітря подають у вихідний струмінь повітря ються зручними для транспортування їх на платЦе підвищує еколопчність роботи установки і заформах шахтної вагонетки (для зручності доставки побігає можливості змішування в гірничій виробці в шахту) Вихідна з мембранних модулів збагачена забрудненого маслом повітря із сумішшю газів, киснем суміш в одному з варіантів здійснення спозбагаченою киснем (така суміш вибухонебезпеч 10 9 61850 собу розбавляється відразу ж додатково подавасхема тушения подземных пожаров через скважиним повітрям, наприклад, за допомогою вентиляны с поверхности // Безопасность труда в промытора до безпечної концентрації шленности — 2000 — №5 — С 45-46 Таким чином, пропонований, спосіб реалізу2 А с СРСР №1173043, МКИ E21F5/00, 1985 ється цілком з використанням агрегатів, що випус3 А с СРСР №1439263, МКИ E21F5/00.1988 каються промисловістю, пристроїв, модулів 4 Патент RU №2189264 (13) С2, МКИ А62СЗ/02 Джерела інформації 1 Чуприков А Е , Мячин В В Технологическая Комп'ютерна верстка А Крулевський 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