Способ устранения пожарои взрывоопасности породных отвалов

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для регулируемого сжигания склонных к самовозгоранию пород в отвалах угольных шахт, разрезов, обогатительных фабрик и получения тепловой энергии без загрязнения атмосферного воздуха. Цель изобретения - повышение эффективности извлечения тепла горящих отвалов и исключение загрязнения атмосферного воздуха сернистыми соединениями и диоксидом углерода. Для этого Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для регулируемого сжигания склонных к самовозгоранию пород в отвалах угольных шахт, разрезов, обогатительных фабрик и получения тепловой энергии, без загрязнения атмосферного воздуха сернистыми соединениями. Природная склонность пустых псрод угольных месторождений к самовозгоранию может быть использована для получения тепловой энергии управляемым сжиганием их в стволах . создают в поверхностной части отвала защитный слой из потушенной породы толщиной не менее 1,5-2 м, размещают в горной массе перфорированные трубы для подачи воздуха ниже очага горения, для отсоса пожарных газов выше очага горения, производят контролируемое выжигание горючих компонентов. Утилизацию тепла отсасываемых пожарных газов и последующее сжигание их в топке котла-утилизатора производят после охлаждения пожарных газоа втелообменнике ддо 125-150°С, подачи их в реактор с тверрдым катализатором для конверсии сероводорода и сернистого газа в элементную серу в твердом состоянии и доочистки их от сернистых соединений и углекислого газа путем пропускания через поглотительный реагент при температуре, соответствующей температуре атмосферного воздуха, но не ниже 0°С. В качестве твердого катализатора может быть использован оксид алюминия, а в качестве поглотительного реагента - растворы гидрооксидов щелочных металлов. 1 з. п. ф-лы, 1 ил. Цель изобретения - повышение эффективности извлечения тепла горящих отвалов и предотвращение загрязнения атмосферного воздуха сернистыми соединениями и диоксидом углерода. На чертеже представлена установка для контролируемого сжигания породы в отвале . Установка состоит из систем: нагнетания в отвал воздуха, подачи в очаг горения воды или водной суспензии высокозольно: о угольного шлама, утилизации тепла горящеО -ч V4 4 Ь. СЛ ю

СОГОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИ \ECKMX

РЕСПУБЛИК

! Е 21 Р 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ, ГКНТ СССР

SMM

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1432248 (21) 4741087/03 (22) 10.07.89 (46) 15.09.91, Бюл. М 34 (71) Донецкий политехнический институт (72) M. Г1. Зборщик, В. В. Осокин, А, M. Рудь, В. M. Варакин и В. Г. Лаврик (53) 622.8,822(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N . 1432248, кл, Е 21 F 5/00, 1987. (54) СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ ПОЖАРО- И

В 3 РЫ ВООПАСНОСТИ ПОРОДНЫХ ОТВАЛОВ (57) Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для регулируемого сжигания склонных к самовозгоранию пород в отвалах угольных шахт, разрезов. обогатительных фабрик и получения тепловой энергии без загрязнения атмосферного воздуха. Цель изобретения — повышение эффективности извлечения тепла горящих отвалов и исключение загрязнения атмосферного воздуха сернистыми соединениями и диоксидом углерода. Для этого

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для регулируемого сжигания склонных к самовозгоранию пород в отвалах угольных шахт, разрезов, обогатительных фабрик и получения тепловой энергии, без эагряэнения атмосферного воздуха сернистыми соединениями. Природная склонность пустых пород угольных месторождений к самовозгоранию может быть использована для получения тепловой энергии управляемым сжиганием их в стволах.

„„SU ÄÄ 1677445 А2 создают в поверхностной части отвала защитный слой иэ потушенной породы толщиной не менее 1,5 — 2 м, размещают в горной массе перфорированные трубы для подачи воздуха ниже очага горения, для отсоса пожарных газов выше очага горения, производят контролируемое выжигание горючих компонентов. Утилизацию тепла отсасываемых пбжарных газов и последующее сжигание их в топке котла-утилизатора производят после охлаждения пожарных газов в телообмен нике ддо 125-150 С, подачи их в реактор с тверрдым катализатором для конверсии сероводорода и сернистого газа в элементную серу в твердом состоянии и доочистки их от сернистых соединений и углекислого газа путем пропускания через поглотительный реагент при температуре, соответствующей температуре атмосферного воздуха, но не ниже 0 С. В качестве твердого катализатора может быть использован оксид алюминия, а в качестве поглотительного реагента — растворы гидрооксидов щелочных металлов. 1 э. и. ф-ль,, 1 ил.

Цель изобретения — повышение эффективности извлечения тепла горящих отвалов и предотвращение загрязнения атмосферного воздуха сернистыми соединениями и диоксидом углерода, На чертеже представлена установка для контролируемого сжигания породы в отвале.

Установка состоит из систем: нагнетания в отвал воздуха, подачи в очаг горения воды или водной суспенэии высокоэольного угольного шлама, утилизации тепла горящего отвала и регенерации твердого катализатора. Система нагнетания в отвал воздуха состоит из нагнетательных труб 1 с перфо" рацией на концах и компрессора 2 которые гидравлически связаны между собой, Система подачи в очаг горения воды или высо-. коэольного угольного шлама включает гидравлически связанные между собой инъектОр Э из жаропрочного металла с перфо-рацией на конце и нагнетательный насос 4, Система утилизации тепла горящего отвала состоит из газоотводящих труб 5, которые предназначены для извлечения газов иэ горящей отвальной породы. магистрального трубопровода 6 для транспортировки продуктов горе1тия породы, высокотемпературного утилизатора 7 тепла с в11ешни:1 теплоносителем, который установлен на магистральном трубопроводе для охлаждения пожарных газов до 125-150ОС. реактора 8 с вен1илем 9 и реактора 10 с вентилем 11, содержащих твердый катализатор и поочередно подкл1очаемых к магистральному трубопроводу для конверсии сероводорода и сернистого газа в зементную серу, низкотемпературного утилизатора 12 тепла с виешн11м теплоносителем, установле11ного на магистральном трубопроводе для Охлаждения пожарных газов до температуры, соответст вующей температура атмосферного воздуха, но не ниже 0 С, реактора 13 с реа- 30 гентом для доочистки и обогащения пожарных газов, насоса 14 для обновления реагента, водоотделитал 15, установленного на магистральном трубопроводе и предназначенного для удаления из него влаги, дымососа 16 для создания разрежения в системе утилизации тепла горящего отвала и котла-утилизатора. 17 для дожигания пожарных-газоа и использования тепла прО цесса их горения. В этой системе магистральный трубопровод 6 Обеспечивает гидравлическую связь газоотводящих труб 5 с топкой котла-утилизатора 17 через реактор 8 с вентилем 9 или реактор 10 с вентилем 11, реактор 13. водоотделитель 15 и дымосос 16. В ысокотемпературный утилизатор 7 тепла и низкотемпературный утилизатор 12 тепла представляют собой установленные на магистральном трубопроводе емкости, в которых циркулирует внешний теплоноситель, Система регенерации твердого катализатора состоит из трубопровода 18 с вентилем 19 для регенерации катализатора в реакторе 8, трубопровода 20 с вентилем 21 для регенерации каталлизатора в реакторе

10 и емкости 22 для аккумулирования элементной серн. В этой системе трубопроводы 18 и 20 обеспечивают гидравлическую связь магистрального трубопровода 6 с емкостью 22 для аккумулирования серы через вентиль 19 и реактор 8 или через вен гиль 21 и реактор 10, l1o этим трубо11роводам в реакторы поступа1ОТ пожар1 ые газы с температурой больше 150" С, Трубы 1 системы 11агнетания в горную породу воэ,уха расположены ниже, гаэоотводс1щи" трубы 5 систе "1ч ути/l113аци11 1 аплод — выше очага 23 горения в породном отвале

24, имеющем защитный слой 25 из потушенной Породы толщи«ой 1,5-2 м. 11аличие защитного слоя исклю1ает повЕрхностное гoрение rlороды и paзбавле14ие пожаpных газов выше очага горения атмосферным воздухом.

Способ осу1дести,я1ОТ следу1ощим, образ Ом.

После соэда11ия на Г оверхности Отвала

24 защит1 ого слоя 25 из 11от шенной породы, например, г уГем нагнетания в 11его 118 глубину 1,5-2 м известковой суспензии, внедря1от в породу с помощью BL".ápàòoðà воздухоиодаю1цие трубы 1 ниже очага 23 горения и гаэоотводящие .ðóáû 5 выше его.

Включа1от одновременно кОмпрессОр 2 и при закрыть1х вентилях l9, 21, 11 — дымосос

16, При этом атмосферный воздух, содержащий кислород, пос упает из труб 1 в зону

Отвала 24 ниже очага 23 горь,ия. Поддействием тепловой депрессии и создаваемого дымососом 16 вблизи труб 5 разрежения атмосферный воздух, подаваемый в отвал

24 из труб ", поступает в очаг 23 горения и интенсифицирует высoKOTeMflåðàòóð11ûå процессы. Продуктами этих процессов, сопровождающихся превращениями углефицирова11ных веществ и минеральных компонентов отвальной породы, являются в

Основном СО, С02, 80, HgS, Н2, СН4.

Газообразные вещества поступа1от в трубы 5. расположенные на пути их восходящих потоков, и затем в магистральный трубопровод 6. Включают в работу установленный на магистральном трубопроводе 6 высокотемпературный утилизатор 7 тепла, теплоноситель которого охлаждает при циркуляции газообразные вещества в магистральном трубопроводе б до 125-.150 С и передаеТ тепло потребител1о. Интенсивность теплообмена, а следовательно, температуру газов регулируют изменением расхода теплоносителя в высокотемпературном утилизаторе 7 тепла. После охлаждения до -125-150 С газы поступают через вентиль 9 в реактор 8 с твердым катализатором, например. оксйдом алюминия, где сернистый газ и сероводород взаимодейству1от между собой с образованием элементной серь1 в твердом состоянии.

16 r 7445

10 тов к работе. При снижении эффективности

30

Ф о р му л а и зоб р е те н и я

1. Способ устранения пожаро- и взрыво45 опасности породных отвалов по авт. oя. М

1432248, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности извлечения тепла горящих отвалов и предотвращения загрязнения атмосферного воздуха

50 сернистыми соединениями и диоксидом углерода, образующимися при выжигании отвалов, перед подачей пожарных газов в топку котла-утилизаторг произв дят их охлаждение до 125-150 С в теплообманнике, 55 очистку от сероводорода и сернистого газа в реакторе с твердым катализатором и дооГазообразные вещества, очищенные в основном от S0z и Нр5, при выходе из реактора 8 подвергают охлаждению до температуры, близкой температуре атмосферного воздуха, но не ниже 0"С, включением в работу низкотемпера.гурного утилиэатора 12, тепла. Интенсивностьтеплообмена в низкотемпературном утилизаторе 12 тепла, а следовательно, температуру газов, регулируют изменением расхода в нем теплоносителя, передающего тепло охлаждаемых газов потребителю. Охлажденные газы пропускают через реактор 13, в котором происходит доочистка газов or 502. HzS и СОр вследствие взаимодействия последних с жидким реагентом, например, растворами гидроксидов щелочных металлов, циркулирующим в реакгоре 13 при включенном насосе 14...

При выходе из реактора 13 обогащенные газы освобождаются от капельной воды. стекающей в водоотделитель 15, Затем охлажденные газы. очищенные от SOz, Н23, С02, подают дымососом 16 в топку котлаутилизатора 17, где ггроиэводят их дожигание и использование выделяющегося при этом тепла. При температуре в очаге 23 го- 2 рения не менее 900 С внедряют r него вибратором иньектор 3 и включают в работу насос 4. При этом вода или водная суспензия высокозольного угольного шлама поступает в межкусковое пространство, Вследствие высокотемпературных процессов с участием воды пож- рные газы обогащаются горючими компонентами СО, Hz, СН4. Подача в отвальную породы высокозольного угольного шлал;а интансифициру- 5 ет процессы горения, а следовательно, выход пожарных газов.

При снижении эффективности очистки пожарных газов от SOz и Н25, что устанавливается по увеличению конЦентрации по- 4 следних в топке котла-утилизатора 17, возникает необходимость регенерации катализатора в реакторе 8 и переключения системы утилизации тепла горящего отвала на реактор 10. Одновременно закрывают вентиль 9 и открывают вентиль 11. При этом процесс контролируемого сжигания породы в отвале не прекращае.гся. В этом случае пожарные газы после охлаждения до 125150ОС в высокотемпературном утилиэаторе

7 тепла поступают через вентиль 11 в реактор 10, где происходит очистка их от 502 и

HzS с образованием элементной серы в твердом состоянии, затем — в топку котлаутилизатора 17 через низкотемпературный утилизатор 12 тепла, реактор 13 с работающим насосом 14 и ды мосас 16, Для регенерации катализатора в реакторе 8 открывают вентиль 19 на труоопроводе 18, соединенном с магистральным тоубопроводом 6, и пропускают через реактор

8 с маленькой скоростью пожарные газы, имеющие температуру больше 150"С. Под действием высокой темпеpal уры п ро и с ходит выплввление серы с поверхности катализатора, которая стекает в емкость 22, После освобождения поверхности катализатора в реакторе 8 от серы вентиль 19 на трубопроводе 18 закрывают — реактор 8 гоработы катализатора в реакторе 10отключают его с помощью вентиля 11 от системы утилизации тепла горящего отвала и одновременно подключают к ней реактор 8 с помощью вентиля 9 — восстанавливается начальная схема движения пожарных газов.

Для регенерации катализатора в реакторе 10 открывают вентиль 21 на трубопроводе 20, соединенном с магистральным трубопроводом 6, и пропускают через реактор 10 с маленькой скоростью пожарные газы, име ощие температуру больша 150 С.

Выплавляемая при этом с поверхности катализатора сера вытекает из реактора 10 s емкость 22. После освобождения поверхности катализатора в реакторе 10 от серы вентиль 21 на трубопроводе 20 закрывают— реактор 10 готов к работе. Так поочередно . роисходят работа реакторов и регенерации в них катализатора беэ прекращения контролируемого сжигания породы в отвале, После выгорания в отвальной породе горючих компонентов выключают компрассор 2 и дымосос 16. Подавая в отвал 24 через иньектор 3 воду, охлаждают породу до температуры атмосферного воздуха. После полного охлаждения породы выключают насос

4. Затем выбирают в отвале 24 новый участок и повторяют все операции в указанной последовательности. чистку от сернистых соединений и углекислого газа путем пропускания через погло-;ительный реагент при температуре, Редактор И.Касарда

Составитель И.Федяева

Техред М.Моргентал

Корр8КТор Э.ЛОнчакова

Заказ 4216 Тираж 280 Подписное, ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35; Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат ",Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 близкой температуре атмосферного воздуха. но не ниже 0 С.

2. Способ поп. 1, отличающийся тем, что в качестве твердого катализатора используют оксид алюминия, а в качестве поглотительного реагента — растворы гидроксидов щелочных металлов.