Установки компрессорные для утилизации шахтного метана



Предыдущая | Следующая

 

Установки компрессорные для утилизации шахтного метана КОВАЛЕНКО Владимир Иванович ОАО «НПАО ВНИИкомпрессормаш» (Украина, г. Сумы) Утилизация метана имеет важное значение для обеспечения безопасной эксплуатации угольных шахт. В странах СНГ, которые по запасам метана занимают одно из ведущих мест в мире, использование этого газа позволит в значительной степени удовлетворить потребности экономики в энергоресурсах. Решить проблему утилизации шахтного метана можно с помощью компрессорных газоутилизационных установок. Их создание — одно из перспективных направлений, реализуемых специалистами ОАО «НПАО ВНИИкомпрессормаш», входящего в состав концерна «Укрросметалл».
Установка компрессорная газоутилизационная УКГ-5/8 (рис. 1) предназначена для утилизации шахтного газа действующих и закрытых шахт посредством его сжигания в специальной камере и предотвращения выделения в атмосферу вредного парникового газа метана (CH4).
Основными потребителями установки являются предприятия угольной и горно-добывающей промышленности. Кроме того, установку можно использовать для утилизации биогаза в сельском хозяйстве и в комплексах, перерабатывающих отходы.
Установка УКГ-5/8 в сравнении с немецкими аналогами имеет более упрощенную систему управления, высокое качество и надежность. Установка может работать автономно с электроснабжением, как от общей энергосети, так и от газовой контейнерной теплоэлектростанции (КТЭС). В последнем Рис. 1. Установка газоутилизационная УКГ-5/8 варианте газ на КТЭС подается от компрессора установки, а излишнее количества газа, откачиваемого компрессором, сжигается в самой установке. Непосредственно из дегазационной скважины газ можно откачивать одной или несколькими параллельно работающими установками. Компрессорная установка УКГ-5/8 может подключаться к дегазационной скважине или к дегазационному трубопроводу после передвижной поверхностной вакуумно-насосной станции (ПВНС). В этом случае подключение дегазационного трубопровода к установке УКГ-5/8 производится непосредственно после ее компрессора, т. е. компрессор не работает (рис. 2).
Тепловая мощность установки УКГ-5/8 находится в пределах 5-8 МВт. Система управления установки производит постоянный автоматический анализ поступающего газа на содержание СН4. На действующих шахтах допускается сжигать утилизируемый газ при содержании метана не менее 25 % вне зависимости от содержания кислорода. На закрытых шахтах работа установ ки УКГ-5/8 допускается: при содержании кислорода менее 6 % — при любом содержании метана; при содержании кислорода более 6 % — при содержании метана более 25 %.
Область взрывоопасности чистого метана в воздухе находится в пределах 5-15 %. При наличии двуокиси углерода и азота область взрывоопасности сужается. Оборудование согласно ISOнормам установлено в звуко-теплоизолированном стальном 20-футовом контейнере, который через трубопровод связан со скважиной в выработанном пространстве. Благодаря использованию контейнера установка компактна и может быть в короткий срок перемещена с одного места на другое.
Контейнер внутри разделен двумя перегородками на три отделения: машинное; камера сжигания; распределительное. В машинном отделении смонтирован компрессор для откачивания газа и оборудование для его подготовки. К распределительному устройству относится комплект автоматического регулирования компрессора и камеры сжигания, а также оборудование для анализа газа.
Установка УКГ-5/8 имеет следующий принцип работы. Газ в установку поступает от дегазационной скважины через трубопровод всасывания. Пройдя влагоотделитель и фильтр, газ поступает в ротационный компрессор, где сжимается до 1,2 атм. После ротационного компрессора газ разделяется на два потока. Один из потоков поступает в камеру сгорания, другой — к потребителю. В качестве потребителя может быть КТЭС.
Установка УКГ-5/8 имеет газоаналитическую систему, которая производит постоянный анализ газа, как в трубопроводе, так и в помещении контейнера. В случае возникновения утечек газа повышается его концентрация внутри контейнера. При достижении концентрации 0,5 % метана в воздухе включается вентиляция, которая обеспечивает проветривание, а при 1 % происходит отключение установки. При возникновении аварийной ситуации, когда утечку газа невозможно устранить проветриванием, т. е.
концентрация газа внутри помещения растет, закрываются аварийные задвижки (время закрытия — 1 с), и происходит выключение установки. После удаления газа из помещения установка включается в автоматическом режиме.
Для предотвращения искрообразования внутри трубопроводов установка снабжена преградителями пламени. Кроме этого, постоянно ведется контроль температуры и давления внутри трубопроводов. Процесс горения в камере сгорания контролируется.
В трубе факела установлен ультрафиолетовый датчик контроля пламени. Он контролирует наличие пламени. Установка снабжена системой спутниковой передачи данных, с помощью которой можно следить за работой установки, не выезжая на объект.
Данная установка является первой ступенью для газоутилизационного комплекса. Она производит откачку газа из скважины, выполняет его очистку и подготавливает для дальнейшего использования в комплексе. Второй ступенью является контейнерная теплоэлектростанция типа КТЭС. В состав КТЭС входит газовый генератор. В процессе работы станция вырабатывает электроэнергию и тепловую энергию как побочный продукт.
Отбор тепловой энергии происходит за счет водяной системы охлаждения дизель-генератора путем подключения данной системы к системе отопления разных объектов.
Все комплектующие установки сертифицированы. Установка прошла экспертизу о соответствии оборудования повышенной опасности требованиям нормативно-правовых актов по охране труда и промышленной безопасности и имеет соответствующее разрешение на эксплуатацию. Использование установки отвечает условиям Киотского протокола и является эффективной в обеспечении паритета интересов экономики и окружающей среды. В частности, речь идет о торговле квотами — разрешениями на выбросы. С помощью продаж квот компрессорная установка УКГ-5/8 окупается за три месяца.
КромекомпрессорнойгазоутилизационнойустановкиУКГ-5/8концерн«Укрросметалл»производитвширокомассортиментекомпрессорную технику для горно-добывающей отрасли, среди которой:
— компрессорные винтовые шахтные передвижные установки УКВШ для снабжения сжатым воздухом пневматических инструментов и приводов механизмов в подземных выработках шахт и надшахтных зданиях;
— винтовые компрессорные установки ВВ для буровых станков типа СБШ, для очистки скважин от продуктов бурения и охлаждения бурового инструмента;
— азотные мембранные винтовые передвижные станции АМВП для получения из атмосферного воздуха азота с концентрацией 90-99,5 %, используемого для предупреждения, локализации и тушения подземных пожаров в шахтах, обеспечения безопасности ведения горных работ, а также для других пожа ровзрывобезопасных технологий в народном хозяйстве;
— винтовые компрессорные передвижные станции НВЭ с винтовым компрессором и приводом от электродвигателя для снабжения сжатым воздухом различных систем, пневматических инструментов, технологических линий и других потребителей.