Рекомендации по утилизации шахтного метана для угольных шахт Кузбасса
Азотное пожаротушение имеет ряд объективных преимуществ, которые связаны с простотой установки, легкостью обслуживания и ее высокой экономической эффективностью.
Техническая характеристика
Наименование параметра |
Значение |
Параметры азота на выходе из установки | |
–чистота азота, % |
95–99,95 |
–объемный выход газовой смеси, нм³/ч* |
5–5000 |
–давление, ати |
5–40 |
–точка росы, °С |
−40…−60 |
Температура окружающей среды | |
–во время работы, °С |
+5…+40 |
–во время хранения, °С |
−20…+50 |
Время выхода на рабочий режим не более, мин |
10 |
Ресурс работы мембранных модулей (уменьшение производительности на 10%), тыс. часов |
130–180 |
* производительность приведена к нормальным условиям (t=20° C, P=1 атм.)
Кислородные мембранные установки
Компания ГРАСИС производит на базе мембранной технологии высокоэффективные системы для получения кислорода из воздуха. Мембранные кислородные установки позволяют получать кислород чистотой до 50%, применение таких систем оказывается с экономической точки зрения очень эффективным. Заказчик получает воздух, обогащенный кислородом в требуемой концентрации (от 30 до 50%) и не переплачивает за ненужную ему высокую чистоту.
Принцип работы мембранных кислородных установок повторяет основу функционирования азотных мембранных систем — он заключается в различной скорости проникновения азота и кислорода через материал мембраны. Отличие заключается в том, что в отличие от азота кислород является целевым продукт, который выходит под небольшим избыточным давлением.
Кислород чистотой до 50%, вырабатываемый воздухоразделительные мембранными установками, может использоваться в различных отраслях промышленности для решения широкого круга задач. Например, кислород такой чистоты применяется в тех. процессах на металлургических предприятиях, при сварке и резке металлов. Компании, занимающиеся разведением рыбы, выращиванием креветок, крабов и мидий используют мембранные кислородные установки в инкубационных целях.
Общие технические характеристики
Наименование параметра |
Значение |
Параметры кислорода на выходе из установки | |
чистота, % |
30–45 |
производительность, нм³/ч* |
3–5000 |
давление, ати |
0,03–0,3 |
точка росы, °С |
-60 – -70 |
Температура окружающей среды | |
во время работы, °С |
+5 – +40 |
во время хранения, °С |
-20 – +50 |
Время выхода на рабочий режим не более, мин |
10 |
Ресурс работы мембранных модулей (уменьшение производительности на 10%), тыс. часов |
130–180 |
6 Утилизация каптируемого шахтного метана
6.1 Утилизация вентиляционного газа
Выбросы метана через систему вентиляции в шахтах составляют наибольшую пропорцию от общего выброса метана процессе добычи угля. Ежегодно выбрасывается в атмосферу около 1,5 млрд. куб.м метана, что является эквивалентом 200 млн. т СО2.
В силу низкой концентрации метана в вентиляционном потоке (как правило, ниже 1 % СН4) полезное использование вентиляционного газа является затруднительным.
В вентиляционных выбросах угольных шахт содержится малоконцентрированный шахтный метан в количестве 0,5…2% от вентиляционного воздуха[11]. Утилизация метана является актуальной задачей, особенно для угольных регионов с шахтной добычей угля, таких как Кузбасс.
Малоконцентрированный шахтный метан можно использовать в системах подачи воздуха в топочных устройствах. Достаточно обоснованных предложений по сжиганию вентиляционного метана не существует, и технология его энергетического использования является новой и перспективной. Потенциальные объемы использования метана угольных шахт в Кузбассе в 2004 г. составляли 890 млн. м3 или около 2% по тепловому эквиваленту от добываемого на этих шахтах угля. Объемы каптажа метана на порядок меньше общей эмиссии и составляли в 2004 г. 52,6 млн. м3, т.е. в топливно-энергетический баланс региона по предварительным оценкам может быть потенциально вовлечено около 60 тыс. т.у.т высококалорийного экологически чистого топлива – газа с применением малозатратных технологий и свыше 900 тыс. т.у.т с применением новых технологий извлечения метана.
Прямое сжигание метана при этом практически невозможно и наиболее приемлемый путь – совместное сжигание с другими видами топлива и, прежде всего, с углем в котлах «малой» и «большой энергетики» на энергетических объектах, находящихся на приемлемом по технико-экономическим показателям расстоянии от шахты.
Предлагаемая технология должна разрабатываться по трем направлениям:
1) для улучшения горения рядового угля в традиционных угольных котлах;
2) для совместного сжигания в газомазутных котлах с углем ультрамелкого помола (до 15-20 мкм);
3) в котлах «большой энергетики» - подача воздуха с вентиляционным метаном в пылеугольную топку.
Каждое из направлений требует отработки технологии и технико-экономического обоснования её эффективности применительно к конкретным условиям.
При применении технологии сжигания вентиляционного метана, может быть достигнут ряд положительных эффектов в том числе:
- экологический эффект: сократятся прямые выбросы метана в атмосферу и при замещении им угля в котлах снизятся выбросы загрязняющих веществ СО2, NO, SO;
- энергетический эффект: улучшатся энергетические характеристики горения угля за счет поддува воздуха с дополнительным высококалорийным топливом, замещающим по эквиваленту сжигаемый уголь, что приведет к повышению к.п.д. оборудования;