Мобильный дегазационный комплекс

Изобретение относится к горной промышленности, к наземным передвижным дегазационным установкам и предназначен для откачивания газовоздушной смеси, в том числе метановоздушной смеси, из угольных шахт и рудников. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности очистки газовоздушной смеси, надежности работы, повышение уровня взрывобезопасности помещений, технологичности и безопасности обслуживания мобильного дегазационного комплекса. В мобильный дегазационный комплекс включены циклоны и фильтры тонкой очистки, снабженные затворами, а промежуточный газопровод между циклонами и фильтрами тонкой очистки закольцован. Обеспечена: возможность замены фильтров тонкой очистки без остановки комплекса; возможность поддержания требуемого количества одновременно работающих циклонов в зависимости от расхода газовоздушной смеси; возможность продувки всего комплекса; возможность очистки накопителя от воды и твердого остатка без остановки комплекса. Фильтры тонкой очистки и огнепреградители снабжены датчиками контроля загрязнения, а затворы с пневмоприводом снабжены ручными дублерами. В технологических помещениях предусмотрены вытяжные вентиляторы для создания разрежения, а в помещениях системы управления - приточные вентиляторы для создания избыточного давления. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к подземной разработке месторождений полезных ископаемых, опасных по взрыву газов и пыли. Мобильный дегазационный комплекс относится к наземным передвижным дегазационным установкам и предназначен для откачивания газовоздушной смеси, в том числе метановоздушной смеси, из угольных шахт и рудников.

Известна мобильная вакуумно-насосная дегазационная установка (патент РФ на полезную модель №112938, дата приоритета 15.07.2011 г., дата публикации 27.01.2012 г. в бюл. №3, класс МПК E21F 7/00), которая включает в себя вакуумные насосы, подключенные к дегазационной скважине, приборы учета концентрации, давления, температуры и расхода газовой смеси, влагоотделители, устройства управления и защиты от аварийных режимов с системой сброса газовой смеси в атмосферу и огнепреградители, установленные на газопроводах подачи газовой смеси, автоматические задвижки, установленные на газопроводах сброса газовой смеси в атмосферу, устройство защиты от аварийных режимов, микроконтроллеры. Для снижения уровня шума и вибрации при работе, известная дегазационная установка снабжена виброопорами и системой подавления шума. Для обеспечения удобства доставки и монтажа, а также повышения безопасности обслуживающего персонала при эксплуатации, известная дегазационная установка разделена на отдельные модули (насосные модули и модуль управления).

Недостатками известной дегазационной установки являются: низкая эффективность очистки газовоздушной смеси ввиду отсутствия фильтров тонкой очистки, отсутствия возможности автоматического регулирования работы влагоотделителя; отсутствие возможности автоматического удаления твердого остатка из влагоотделителя без остановки известной дегазационной установки; отсутствие датчиков контроля загрязнения огнепреградителей; отсутствие ручных дублеров на автоматических задвижках для возможности безопасного обслуживания и ремонта отдельных элементов известной дегазационной установки.

За прототип настоящего изобретения принята модульная дегазационная установка (патент РФ на изобретение №2674775, дата приоритета 27.12.2017 г., дата публикации 13.12.2018 г. в бюл. №35, класс МПК E21F 7/00). Установка-прототип включает вакуумные насосы, подключенные к дегазационной скважине, приборы учета концентрации, давления, температуры и расхода газовой смеси, блоки управления и защиты от аварийных режимов с системой сброса газовой смеси в атмосферу, огнепреградители, установленные на газопроводах подачи газовой смеси, автоматические задвижки, установленные на газопроводах сброса газовой смеси в атмосферу, устройство защиты от аварийных режимов, микроконтроллеры обработки данных и формирования управляющих сигналов. Установка-прототип выполнена в виде модулей вакуумирования, очистки и управления, объединенных в единый комплекс, в модуле вакуумирования установлены не менее одного ротационного вакуумного насоса, а модуль очистки подключен к дегазационной скважине через магистральный и вакуумный газопроводы, установка-прототип включает в себя обязательное наличие не менее одного модуля вакуумирования, не менее одного модуля очистки и одного модуля управления, при этом модуль вакуумирования выполнен в виде металлического корпуса, представляющего термо-шумоизолирующий модуль-контейнер, разделенный на два помещения: технологическое и помещение системы управления, изолированных друг от друга герметичной перегородкой, в технологическом помещении размещены одна или несколько насосных групп, каждая группа содержит ротационный вакуумный насос, на входе которого укреплены отсечной затвор с пневмоприводом, продувочный трубопровод с отсечным затвором и пневмоприводом и огнепреградитель, а сам насос выполнен с электроприводом, на выходе ротационного вакуумного насоса, после глушителя шума, установлены огнепреградитель, отсечной затвор, нагнетательный и выхлопной газопроводы, при этом выхлопной газопровод оборудован глушителем шума, во втором помещении, в помещении системы управления, размещена аппаратура управления с программируемым контроллером, модуль очистки также выполнен в виде металлического термо- и шумоизолированного модуль-контейнера, аналогичного модулю вакуумирования и разделенного на два помещения, изолированных друг от друга герметичной перегородкой, в технологическом помещении размещены система очистки метановоздушной смеси с автоматическим сливом жидкости в накопитель, к коллектору системы очистки метановоздушной смеси, через отсечной затвор с пневмоприводом системы очистки, подключен вакуумный газопровод, в то же время вакуумный трубопровод выполнен сообщающимся с атмосферой через затвор с пневмоприводом отводной трубы, ее огнепреградитель и саму отводную трубу, для беспрепятственного выхода метановоздушной смеси под естественным давлением в обход вакуумного насоса в случае остановки модульной дегазационной установки, на выходе из системы очистки установлен вакуумный газопровод очищенной метановоздушной смеси, в технологическом помещении металлического корпуса модуля установлено оборудование жизнеобеспечения, аналогичное приборам модуля вакуумирования, а именно система контроля состава воздуха, например датчик метана, обогреватели, светильники помещения, вентилятор аварийного проветривания и автономная автоматическая система пожаротушения, в помещении системы управления размещена аппаратура управления модулем очистки, установлены система анализа состава метановоздушной смеси, проходящей по магистральному газопроводу, и система определения расхода в вакуумном газопроводе очищенной метановоздушной смеси. Оборудование модуля вакуумирования и оборудование модуля очистки могут быть установлены в одном общем металлическом корпусе, а ротационный вакуумный насос, установленный в секторе модуля вакуумирования, выполнен без отсечных затворов с пневмоприводами на его входе и выходе.

Для работы установки-прототипа не требуется вода, снижены шумовые характеристики в связи с наличием глушителей шума на выходе вакуумного ротационного насоса и использованием термо-шумоизолированного модуль-контейнера, установлены продувочные трубопроводы для каждого ротационного вакуумного насоса, обеспечивающие возможность осуществления продувки одного вакуумного насоса при работе другого. Имеющаяся система управления обеспечивает работу установки-прототипа как в автоматическом (без участия человека) так и в ручном режимах, передачу оперативной информации о параметрах работы установки-прототипа в диспетчерскую шахты, а также работу в рамках единой системы аэрогазового контроля шахты.

Недостатками указанной установки-прототипа являются: низкая эффективность очистки газовоздушной смеси ввиду отсутствия возможности регулирования работы системы очистки метановоздушной смеси в зависимости от расхода газовоздушной смеси; отсутствие датчиков контроля загрязнения в системе очистки метановоздушной смеси; отсутствие возможности продувки системы очистки метановоздушной смеси при перекрытии газопровода отсечным затвором с пневмоприводом системы очистки в случае выхода метановоздушной смеси под естественным давлением в обход вакуумного насоса по отводной трубе; отсутствие возможности автоматического удаления твердого остатка из накопителя без остановки установки-прототипа; отсутствие датчиков контроля загрязнения огнепреградителей; отсутствие ручных дублеров на затворах с пневмоприводом для возможности безопасного обслуживания и ремонта отдельных элементов установки-прототипа.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение эффективности очистки газовоздушной смеси, надежности работы, повышение уровня взрывобезопасности помещений, технологичности и безопасности обслуживания заявляемого мобильного дегазационного комплекса.

Указанный технический результат достигается тем, что в заявляемом мобильном дегазационном комплексе, включающем в себя не менее одного модуля вакуумирования, не менее одного модуля очистки и одного модуля управления, объединенных в единый комплекс, при этом модули вакуумирования и модули очистки выполнены в виде металлического корпуса, представляющего термо-шумоизолирующий модуль-контейнер, разделенный на два помещения: технологическое и помещение системы управления, изолированных друг от друга герметичной перегородкой, в технологическом помещении модуля вакуумирования размещены одна или несколько насосных групп, каждая группа содержит ротационный вакуумный насос, на входе которого укреплены отсечной затвор с пневмоприводом, продувочный трубопровод с отсечным затвором с пневмоприводом и огнепреградитель, а сам насос выполнен с электроприводом и имеет датчики контроля работы насоса и электропривода, на выходе ротационного вакуумного насоса, после глушителя шума, установлены огнепреградитель, отсечной затвор, общие на все насосные группы нагнетательный и выхлопной газопроводы, при этом выхлопной газопровод оборудован глушителем шума, в технологическом помещении модуля очистки размещена система очистки газовоздушной смеси с автоматическим сливом жидкости в накопитель, к коллектору системы очистки газовоздушной смеси, через отсечной затвор с пневмоприводом системы очистки, подключен вакуумный газопровод, который через магистральный газопровод подключен к дегазационной скважине, в то же время вакуумный газопровод выполнен сообщающимся с атмосферой через затвор с пневмоприводом отводной трубы, ее огнепреградитель и саму отводную трубу, для беспрепятственного выхода газовоздушной смеси под естественным давлением в обход ротационного вакуумного насоса, на выходе из системы очистки установлен вакуумный газопровод очищенной газовоздушной смеси, в помещениях системы управления модулей вакуумирования и модулей очистки размещена аппаратура управления с программируемым контроллером, обеспечивающем контроль и управление оборудованием в мобильном дегазационном комплексе в том числе, защиту от аварийных режимов, технологические помещения модулей вакуумирования и модулей очистки снабжены оборудованием жизнеобеспечения, а именно системой контроля состава воздуха, например, датчиком метана, обогревателями, светильниками, вентиляторами аварийного проветривания и автоматической системой пожарной сигнализации и пожаротушения, в газопроводе установлены система определения расхода газовоздушной смеси и система анализа газовоздушной смеси, включающая, приборы учета концентрации, давления, температуры газовоздушной смеси, согласно заявляемому изобретению, в систему очистки газовоздушной смеси включены циклоны и не менее двух фильтров тонкой очистки, снабженных затворами, а промежуточный газопровод между циклонами и фильтрами тонкой очистки закольцован. Также в заявляемом мобильном дегазационном комплексе циклоны соединены через затворы с пневмоприводом с коллектором системы очистки газовоздушной смеси и с промежуточным газопроводом между циклонами и фильтрами тонкой очистки с возможностью автоматического открытия/закрытия затворов с пневмоприводом для поддержания требуемого количества одновременно работающих циклонов в зависимости от расхода газовоздушной смеси. Также в заявляемом мобильном дегазационном комплексе фильтры тонкой очистки снабжены датчиками контроля загрязнения. Также в заявляемом мобильном дегазационном комплексе к коллектору системы очистки газовоздушной смеси, через отсечной затвор с пневмоприводом, подключен продувочный трубопровод для продувки системы очистки газовоздушной смеси и расположенного после нее газопровода, при закрытии отсечного затвора с пневмоприводом системы очистки и выходе газовоздушной смеси под естественным давлением в обход ротационного вакуумного насоса. Также в заявляемом мобильном дегазационном комплексе накопитель соединен с компрессором, который при накоплении воды и твердого остатка в накопителе обеспечивает автоматическое их удаление при закрытии затворов с пневмоприводом на соединении циклонов с накопителем без остановки мобильного дегазационного комплекса. Также в заявляемом мобильном дегазационном комплексе вентиляторы аварийного проветривания в технологических помещениях модулей вакуумирования и модулей очистки выполнены вытяжными, а помещения системы управления модулей вакуумирования и модулей очистки дополнительно снабжены приточными вентиляторами. Также в заявляемом мобильном дегазационном комплексе огнепреградители снабжены датчиками контроля загрязнения. Также в заявляемом мобильном дегазационном комплексе затворы с пневмоприводом снабжены ручными дублерами.

Заявляемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 и на фиг. 2 показаны варианты компоновки мобильного дегазационного комплекса, на фиг. 3 показана технологическая схема модуля вакуумирования мобильного дегазационного комплекса, на фиг. 4 показана технологическая схема модуля очистки мобильного дегазационного комплекса.

Мобильный дегазационный комплекс (см. фиг. 1, фиг. 2) включает не менее одного модуля вакуумирования 1, не менее одного модуля очистки 2 и одного модуля управления 3 (дополнительные модули вакуумирования 1 и модули очистки 2 показаны пунктиром). Модуль управления 3 выполнен в виде отдельного модуль-контейнера (см. фиг. 1) или совмещен с модулем очистки 2 (см. фиг. 2). Модуль очистки 2 через вакуумный 4 и магистральный 5 газопроводы подключен к дегазационной скважине 6. Вакуумный газопровод 4 в модуле очистки 2 выполнен сообщающимся с атмосферой через отводную трубу 7. Модуль очистки 2 сообщается с модулем вакуумирования 1 посредством вакуумного газопровода 8 очищенной газовоздушной смеси. Из модуля вакуумирования 1 газовоздушную смесь по выхлопному газопроводу 9 выпускают в атмосферу или отправляют потребителю.

Модули вакуумирования 1 (см. фиг. 3) и модули очистки 2 (см. фиг. 4) выполнены в виде металлического корпуса, представляющего собой термо-шумоизолирующий модуль-контейнер 10, разделенный на два помещения: технологическое помещение 11 и помещение 12 системы управления, изолированных друг от друга герметичной перегородкой 13.

В технологическом помещении 11 модуля вакуумирования 1 (см. фиг. 3) размещены одна или несколько насосных групп (дополнительная насосная группа показана пунктиром). Общее количество насосных групп подбирают в зависимости от требуемого расхода мобильного дегазационного комплекса. Каждая группа содержит ротационный вакуумный насос 14, на входе которого укреплены отсечной затвор 15 с пневмоприводом, продувочный трубопровод 16 с отсечным затвором 17 с пневмоприводом и огнепреградитель 18, а сам насос 14 выполнен с электроприводом (на схеме не показан) и имеет датчики 19 контроля работы насоса и электропривода. На выходе ротационного вакуумного насоса 14, после глушителя шума 20, установлены огнепреградитель 21, отсечной затвор 22, общие на все насосные группы нагнетательный 23 и выхлопной 9 газопроводы, при этом выхлопной газопровод 9 оборудован глушителем шума 24.

Каждая насосная группа укомплектована следующими контрольно-измерительными приборами системы анализа газовоздушной смеси: датчики 25 абсолютного давления на входе и выходе ротационного вакуумного насоса 14 для контроля режима его работы, датчик 26 температуры после огнепреградителя 21 для контроля температурного режима ротационного вакуумного насоса 14 и (или) обнаружения пламени, распространяющегося от выхлопного газопровода 9. Для контроля режима работы мобильного дегазационного комплекса в целом, нагнетательный газопровод 23 оснащен датчиком 27 абсолютного давления.

В качестве датчиков 19 контроля работы насоса и электропривода могут быть использованы: датчики температуры подшипников ротационного вакуумного насоса 14; датчики температуры подшипников электродвигателя в электроприводе; датчики виброскорости подшипников ротационного вакуумного насоса 14.

Для защиты от вибрации и компенсации неточности монтажа на входе и выходе ротационного вакуумного насоса 14 установлены сильфонные компенсаторы 28. Кроме того, сильфонные компенсаторы 28 установлены на вакуумном газопроводе 8 очищенной газовоздушной смеси при входе в модуль вакуумирования 1 и выходе из модуля очистки 2 (см. фиг. 4), а также на вакуумном газопроводе 4 при входе в модуль очистки 2 (см. фиг. 4).

В технологическом помещении 11 модуля очистки 2 (см. фиг. 4) размещена система очистки газовоздушной смеси, необходимая для очистки газовоздушной смеси перед попаданием ее в ротационные вакуумные насосы 14. Система очистки газовоздушной смеси включает циклоны 29 и фильтры 30 тонкой очистки.

Циклоны 29 (также их называют сепараторами) предназначены для отделения воды и твердого остатка из транспортируемой газовоздушной смеси, то есть они обеспечивают грубую очистку газовоздушной смеси. Фильтры 30 тонкой очистки обеспечивают окончательную очистку газовоздушной смеси от мелких твердых частиц, что необходимо для эффективной и надежной работы ротационных вакуумных насосов 14.

Циклоны 29 соединены, через затворы 31 с пневмоприводом, с коллектором 32 системы очистки газовоздушной смеси, с накопителем 33 воды и твердого остатка и с промежуточным газопроводом 34 между циклонами 29 и фильтрами 30 тонкой очистки. К коллектору 32 системы очистки газовоздушной смеси, через отсечной затвор 35 с пневмоприводом системы очистки, подключен вакуумный газопровод 4, который выполнен сообщающимся с атмосферой через затвор 36 с пневмоприводом отводной трубы, ее огнепреградитель 37 и саму отводную трубу 38 для беспрепятственного выхода газовоздушной смеси под естественным давлением в обход ротационного вакуумного насоса 14. Для продувки системы очистки газовоздушной смеси при закрытии отсечного затвора 35 с пневмоприводом системы очистки, к коллектору 32 системы очистки газовоздушной смеси подключен продувочный трубопровод 39, через отсечной затвор 40 с пневмоприводом. Фильтры 30 тонкой очистки соединены через затворы 41 с промежуточным газопроводом 34 и с вакуумным газопроводом 8 очищенной газовоздушной смеси. Затворы 41 могут быть снабжены пневмоприводом или ручным приводом. Для уравнивания давления с атмосферным в фильтре 30 тонкой очистки при его замене используют шаровой кран 42 с ручным приводом.

Накопитель 33 соединен через шаровой кран 43 с пневмоприводом и ресивер 44 с компрессором 45, который используют для автоматического удаления воды и твердого остатка из накопителя 33 по мере их накопления, что определяют с помощью уровнемера 46. Удаление воды и твердого остатка из накопителя 33 сжатым воздухом производят без остановки мобильного дегазационного комплекса путем автоматического закрытия затворов 31 с пневмоприводом между соответствующими циклонами 29 и накопителем 33 и открытия шарового крана 47 с пневмоприводом на сбросном трубопроводе 48. Для уравнивания давления с атмосферным в накопителе 33 используют трубопровод 49 и шаровой кран 50 с пневмоприводом.

Компрессор 45 необходим также для управления всеми пневмоприводами в модуле очистки 2 через клапанный блок 51 (линии системы сжатого воздуха для управления пневмоприводами на схеме не показаны). Такой же компрессор 45 с клапанным блоком 51 установлен в помещении системы управления 12 модуля вакуумирования 1 (см. фиг. 3) для управления всеми пневмоприводами в модуле вакуумирования 1 (линии системы сжатого воздуха для управления пневмоприводами на схеме не показаны).

Газопровод в модуле очистки 2 (см. фиг. 4) укомплектован следующими приборами системы анализа газовоздушной смеси. Для контроля режима работы подключенной дегазационной сети шахты, на вакуумном газопроводе 4 установлен датчик абсолютного давления 52 при входе в модуль очистки 2. Для обнаружения пламени, распространяющегося из дегазационной сети шахты, на вакуумном газопроводе 4 установлен датчик температуры 53. Для обнаружения пламени, распространяющегося по отводной трубе 38 в сторону вакуумного газопровода 4, на отводной трубе 38 установлен датчик температуры 54. Для контроля режима работы модуля очистки 2 в целом, на вакуумном газопроводе 8 очищенной газовоздушной смеси установлен датчик абсолютного давления 55.

Фильтры 30 тонкой очистки снабжены датчиками 56 контроля загрязнения, в качестве которых используют, например, датчики перепада давления на фильтре 30 тонкой очистки. При достижении заданного значения, определяемого датчиком 56, автоматически передается сигнал оператору о необходимости замены фильтра 30 тонкой очистки или производится остановка мобильного дегазационного комплекса в случае полного загрязнения всех фильтров 30 тонкой очистки и значительного подпора для транспортируемой газовоздушной смеси.

Для контроля уравнивания давления в накопителе 33 после прекращения подачи сжатого воздуха, на нем установлен датчик абсолютного давления 57. Для контроля избыточного давления ресивер 44 и компрессор 45 снабжены датчиками 58 и 59 соответственно.

В помещениях 12 системы управления модулей вакуумирования 1 и модулей очистки 2 (см. фиг. 3, фиг. 4) размещена аппаратура управления 60 с программируемым контроллером, обеспечивающем контроль и управление оборудованием в мобильном дегазационном комплексе, в том числе, защиту от аварийных режимов.

Технологические помещения 11 модулей вакуумирования 1 и модулей очистки 2 (см. фиг. 3, фиг. 4) снабжены оборудованием жизнеобеспечения, а именно системой контроля состава воздуха, например, датчиком 61 метана, обогревателями 62, светильниками 63, автоматической системой 64 пожарной сигнализации и пожаротушения. Обогреватели 62, светильники 63, автоматическая система 64 пожарной сигнализации и пожаротушения установлены также в модуле управления 3 (см. фиг. 4) и в помещениях 12 системы управления модулей вакуумирования 1 и модулей очистки 2 (см. фиг. 3, фиг. 4). Кроме того, модуль управления 3 (см. фиг. 4) укомплектован автоматизированным рабочим местом 65 оператора и другим инвентарем, необходимым для работы и отдыха оператора, например предметами мебели, кондиционером, санузлом.

В технологическом помещении 11 или помещении 12 системы управления модулей вакуумирования 1 или модулей очистки 2 установлен датчик 66 (см. фиг. 4) абсолютного давления для контроля атмосферного давления, по которому фиксируют ноль для показаний всех датчиков абсолютного давления мобильного дегазационного комплекса.

Технологические помещения 11 модулей вакуумирования 1 и модулей очистки 2 (см. фиг. 3, фиг. 4) снабжены вытяжным вентилятором 67 аварийного проветривания, а помещения 12 системы управления модулей вакуумирования 1 и модулей очистки 2 снабжены приточным вентилятором 68 аварийного проветривания. Использование разных видов вентиляторов аварийного проветривания при возникновении угрозы взрыва, определяемой системой контроля состава воздуха (например, датчиками 61 метана), обеспечивает взрывобезопасность, так как создание разряжения в технологическом помещении 11 и избыточного давления в помещении 12 системы управления исключает проникновение взрывоопасной среды в помещение 12 системы управления в случае нарушения герметичности перегородки 13. Вытяжной вентилятор 67 аварийного проветривания и приточный вентилятор 68 аварийного проветривания снабжены воздушным утепленным клапаном 69 с пневмоприводом. Для поступления свежего воздуха, в технологических помещениях 11 устанавливают воздушный утепленный клапан 70 с пневмоприводом. Для выпуска воздуха, в помещениях 12 системы управления устанавливают воздушный утепленный клапан 71 с пневмоприводом.

В газопроводе (см. фиг. 3) установлены система 72 определения расхода газовоздушной смеси и приборы системы анализа газовоздушной смеси, включающие датчики 73 концентрации, датчики 74 абсолютного давления, датчики 75 температуры, показания которых используют для технологического учета откачиваемой газовоздушной смеси.

Огнепреградители 18 и 21 на входе и выходе ротационного вакуумного насоса 14 в модуле вакуумирования 1 (см. фиг. 3) и огнепреградитель 37 отводной трубы 38 в модуле очистки 2 (см. фиг. 4) снабжены датчиками 76 контроля загрязнения, в качестве которых используют, например, датчики перепада давления на огнепреградителе. При достижении заданного значения, определяемого датчиком 76, аппаратура управления 60 с программируемым контроллером передает сигнал оператору о необходимости очистки или замены огнепреградителя или производит остановку мобильного дегазационного комплекса в случае создания огнепреградителем значительного подпора для транспортируемой газовоздушной смеси.

Все затворы с пневмоприводом мобильного дегазационного комплекса снабжены ручными дублерами для возможности безопасного обслуживания и ремонта отдельных узлов и элементов мобильного дегазационного комплекса.

Все оборудование в технологическом помещении 11 модулей вакуумирования 1 и модулей очистки 2 выполнено во взрывозащищенном исполнении. Герметичность перегородки 13 и использование разных видов вентиляторов аварийного проветривания при возникновении угрозы взрыва позволяет устанавливать оборудование не во взрывозащищенном исполнении в помещении 12 системы управления модулей вакуумирования 1 и модулей очистки 2.

Заявляемый мобильный дегазационный комплекс работает следующим образом.

В нормальном режиме ротационный вакуумный насос 14 создает разряжение, под действием которого газовоздушную смесь транспортируют из шахты по дегазационной скважине 6, магистральному 5 и вакуумному 4 газопроводам, через отсечной затвор 35 с пневмоприводом системы очистки, к коллектору 32 системы очистки газовоздушной смеси. Далее газовоздушная смесь, через затворы 31 с пневмоприводом, попадает в циклоны 29, которые отделяют из нее воду и твердый остаток.

Прошедшая грубую очистку в циклонах 29 газовоздушная смесь поступает, через затворы 31 с пневмоприводом, по промежуточному газопроводу 34, через затворы 41, в фильтры 30 тонкой очистки, в которых происходит окончательная очистка газовоздушной смеси.

После фильтров 30 тонкой очистки газовоздушная смесь поступает через затворы 41, по вакуумному газопроводу 8 очищенной газовоздушной смеси, через отсечной затвор 15 с пневмоприводом и огнепреградитель 18, в ротационный вакуумный насос 14 модуля вакуумирования 1. Далее газовоздушную смесь, через глушитель шума 20, огнепреградитель 21, отсечной затвор 22, по нагнетательному газопроводу 23, через глушитель шума 24, по выхлопному газопроводу 9 выпускают в атмосферу или отправляют потребителю.

В случае остановки мобильного дегазационного комплекса отсечной затвор 35 с пневмоприводом системы очистки автоматически закрывается, а затвор 36 с пневмоприводом отводной трубы открывается. Газовоздушная смесь за счет естественной тяги перемещается из шахты по дегазационной скважине 6, магистральному 5 и вакуумному 4 газопроводам, через отсечной затвор 36 с пневмоприводом отводной трубы, огнепреградитель 37, и по отводной трубе 38 выбрасывается в атмосферу.

Перед запуском или остановкой ротационного вакуумного насоса 14 для транспортирования газовоздушной смеси из шахты, его продувают свежим воздухом через продувочный трубопровод 16. Для этого закрывают отсечной затвор 15 с пневмоприводом на входе выбранного ротационного вакуумного насоса 14 и открывают отсечной затвор 17 с пневмоприводом на продувочном трубопроводе 16.

Перед запуском или остановкой всего мобильного дегазационного комплекса для транспортирования газовоздушной смеси из шахты, обеспечена возможность продувки системы очистки газовоздушной смеси и газопровода, располагаемого после нее. Для этого закрывают отсечной затвор 35 с пневмоприводом системы очистки и открывают отсечной затвор 40 с пневмоприводом на продувочном трубопроводе 39. При включении ротационного вакуумного насоса 14, продувается свежим воздухом система очистки газовоздушной смеси и газопровод, располагаемый после нее.

При достижении заданного значения концентрации взрывоопасного газа в технологическом помещении 11 модуля вакуумирования 1 или модуля очистки 2, что определяют системой контроля состава воздуха, например, датчиком 61 метана, аппаратура управления 60 с программируемым контроллером выдает управляющий сигнал на остановку мобильного дегазационного комплекса, а также на открытие воздушных утепленных клапанов 69, 70 и 71 с пневмоприводом. Вытяжной вентилятор 67 аварийного проветривания создает разряжение в технологическом помещении 11, а приточный вентилятор 68 аварийного проветривания создает избыточного давления в помещении 12 системы управления, что исключает проникновение взрывоопасной среды в помещение 12 системы управления в случае нарушения герметичности перегородки 13 и обеспечивает взрывобезопасность.

Достижение заданного значения температуры, определяемой датчиками 26, 53 и 54, свидетельствует о воспламенении взрывоопасной газовоздушной смеси и распространении пламени по выхлопному газопроводу 9 в сторону ротационных вакуумных насосов 14, по вакуумному газопровод 4 из шахты или по отводной трубе 38 в сторону вакуумному газопровода 4. При возникновении данных аварийных ситуаций, аппаратура управления 60 с программируемым контроллером обеспечивает защиту от аварийных режимов, то есть выдает соответствующий управляющий сигнал на закрытие отсечного затвора 35 с пневмоприводом системы очистки или закрытие затвора 36 с пневмоприводом отводной трубы 38 для недопущения проникновения пламени в шахту. Огнепреградители 21 и 38 не допускают распространение пламени в сторону ротационных вакуумных насосов 14 и в сторону вакуумному газопровода 4, соответственно, в течение времени, указанного в технических характеристиках огнепреградителя.

Наличие затворов 31 с пневмоприводами на соединении циклонов 29 с коллектором 32 системы очистки газовоздушной смеси и с промежуточным газопроводом 34 обеспечивает возможность автоматического поддержания количества одновременно работающих циклонов в зависимости от расхода газовоздушной смеси. Циклоны 29 эффективно очищают газовоздушную смесь только при оптимальном ее расходе (±15%). При отклонении величины расхода газовоздушной смеси за пределы оптимального диапазона циклона 29, эффективность очистки газовоздушной смеси резко падает. В системе 72 определения расхода газовоздушной смеси определяют общий расход мобильного дегазационного комплекса. Для каждого циклона 29 известно свое значение оптимального расхода. Зная общий расход мобильного дегазационного комплекса и расход для одного циклона 29, автоматически программным путем подбираются оптимальное количество одновременно работающих циклонов 29. Автоматически отдельные циклоны 29 отключаются или подключаются к работе в зависимости от общего расхода мобильного дегазационного комплекса путем открытия/закрытия затворов 31 с пневмоприводом на соединении циклонов 29 с коллектором 32 системы очистки газовоздушной смеси и с промежуточным газопроводом 34. Таким образом обеспечивают эффективную очистку газовоздушной смеси при любых изменениях расхода мобильного дегазационного комплекса.

При загрязнении фильтров 30 тонкой очистки, они или фильтрующие элементы в них могут быть заменены без остановки мобильного дегазационного комплекса. Для этого, закрывают затворы 41 с двух сторон выбранного фильтра 30 тонкой очистки. Ввиду того, что промежуточный газопровод 34 закольцован, газовоздушная смесь из циклонов 29 по промежуточному газопроводу 34 попадает в действующий (не перекрытый) фильтр 30 тонкой очистки и далее транспортируется по газопроводу. После замены загрязненного фильтра 30 тонкой очистки или фильтрующего элемента в нем на новый, затворы 41 на нем открывают, и газовоздушная смесь поступает во все фильтры 30 тонкой очистки.

Таким образом, включение в мобильный дегазационный комплекс циклонов и фильтров тонкой очистки, наличие на циклонах затворов с пневмоприводом с возможностью автоматического открытия/закрытия для поддержания требуемого количества одновременно работающих циклонов в зависимости от расхода газовоздушной смеси обеспечивают эффективную очистку газовоздушной смеси перед попаданием ее в ротационный вакуумный насос, а значит надежность работы мобильного дегазационного комплекса. Наличие как минимум двух фильтров тонкой очистки, снабженных затворами, а также то, что промежуточный газопровод между циклонами и фильтрами тонкой очистки закольцован, обеспечивает возможность замены фильтров тонкой очистки без остановки мобильного дегазационного комплекса, а значит надежность его работы. Наличие продувочного трубопровода для продувки системы очистки газовоздушной смеси и газопровода, располагаемого после нее, обеспечивает безопасность обслуживания мобильного дегазационного комплекса. Соединение накопителя с компрессором и наличие затворов с пневмоприводом между циклонами и накопителем обеспечивают возможность автоматического удаления воды и твердого остатка из накопителя без остановки мобильного дегазационного комплекса, а значит, надежность работы, технологичность и безопасность обслуживания мобильного дегазационного комплекса. Использование разных видов вентиляторов аварийного проветривания в технологических помещениях и помещениях системы управления повышает уровень взрывобезопасности при угрозе взрыва в мобильном дегазационном комплексе. Наличие датчиков контроля загрязнения фильтров тонкой очистки, а также датчиков контроля загрязнения огнепреградителей, обеспечивают надежность работы мобильного дегазационного комплекса. Наличие ручных дублеров на затворах с пневмоприводом обеспечивает безопасность обслуживания мобильного дегазационного комплекса.

1. Мобильный дегазационный комплекс, включающий в себя не менее одного модуля вакуумирования, не менее одного модуля очистки и одного модуля управления, объединенных в единый комплекс, при этом модули вакуумирования и модули очистки выполнены в виде металлического корпуса, представляющего термо-шумоизолирующий модуль-контейнер, разделенный на два помещения: технологическое и помещение системы управления, изолированных друг от друга герметичной перегородкой, в технологическом помещении модуля вакуумирования размещены одна или несколько насосных групп, каждая группа содержит ротационный вакуумный насос, на входе которого укреплены отсечной затвор с пневмоприводом, продувочный трубопровод с отсечным затвором с пневмоприводом и огнепреградитель, а сам насос выполнен с электроприводом и имеет датчики контроля работы насоса и электропривода, на выходе ротационного вакуумного насоса, после глушителя шума, установлены огнепреградитель, отсечной затвор, общие на все насосные группы нагнетательный и выхлопной газопроводы, при этом выхлопной газопровод оборудован глушителем шума, в технологическом помещении модуля очистки размещена система очистки газовоздушной смеси с автоматическим сливом жидкости в накопитель, к коллектору системы очистки газовоздушной смеси, через отсечной затвор с пневмоприводом системы очистки, подключен вакуумный газопровод, который через магистральный газопровод подключен к дегазационной скважине, в то же время вакуумный газопровод выполнен сообщающимся с атмосферой через затвор с пневмоприводом отводной трубы, ее огнепреградитель и саму отводную трубу, для беспрепятственного выхода газовоздушной смеси под естественным давлением в обход вакуумного насоса, на выходе из системы очистки установлен вакуумный газопровод очищенной газовоздушной смеси, в помещениях системы управления модулей вакуумирования и модулей очистки размещена аппаратура управления с программируемым контроллером, обеспечивающим контроль и управление оборудованием в мобильном дегазационном комплексе в том числе защиту от аварийных режимов, технологические помещения модулей вакуумирования и модулей очистки снабжены оборудованием жизнеобеспечения, а именно системой контроля состава воздуха, например датчиком метана, обогревателями, светильниками, вентиляторами аварийного проветривания и автоматической системой пожарной сигнализации и пожаротушения, в газопроводе установлены система определения расхода газовоздушной смеси и система анализа газовоздушной смеси, включающая приборы учета концентрации, давления, температуры газовоздушной смеси, отличающийся тем, что в систему очистки газовоздушной смеси включены циклоны и не менее двух фильтров тонкой очистки, снабженных затворами, а промежуточный газопровод между циклонами и фильтрами тонкой очистки закольцован.

2. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что циклоны соединены через затворы с пневмоприводом с коллектором системы очистки газовоздушной смеси и с промежуточным газопроводом между циклонами и фильтрами тонкой очистки с возможностью автоматического открытия/закрытия затворов с пневмоприводом для поддержания требуемого количества одновременно работающих циклонов в зависимости от расхода газовоздушной смеси.

3. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что фильтры тонкой очистки снабжены датчиками контроля загрязнения.

4. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что к коллектору системы очистки газовоздушной смеси, через отсечной затвор с пневмоприводом, подключен продувочный трубопровод для продувки системы очистки газовоздушной смеси и расположенного после нее газопровода, при закрытии отсечного затвора с пневмоприводом системы очистки и выходе газовоздушной смеси под естественным давлением в обход ротационного вакуумного насоса.

5. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что накопитель соединен с компрессором, который при накоплении воды и твердого остатка в накопителе обеспечивает автоматическое их удаление при закрытии затворов с пневмоприводом на соединении циклонов с накопителем без остановки мобильного дегазационного комплекса.

6. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что вентиляторы аварийного проветривания в технологических помещениях модулей вакуумирования и модулей очистки выполнены вытяжными, а помещения системы управления модулей вакуумирования и модулей очистки дополнительно снабжены приточными вентиляторами.

7. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что огнепреградители снабжены датчиками контроля загрязнения.

8. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что затворы с пневмоприводом снабжены ручными дублерами.



 

Похожие патенты:

Метод поэтапного строительства приоритетного пути миграции газа в горной выработке угольного пласта применяется особенно при пошаговом построении путей миграции газа внутри и снаружи углепородного массива в горной выработке первого разрабатываемого пласта глубоких угольных пластов.

Изобретение относится к области изоляции существующих и вновь образуемых трещин вокруг буровой скважины и самой скважины в угольной шахте, опасной по скоплению газа.

Изобретение относится к газоотводной системе подземной передвижной насосной станции для угольной шахты, в частности к замкнутой циркуляционной системе для повышения производительности газоотводного насоса.
Изобретение относится к способу прогноза взрывоопасности выработанного пространства очистного забоя. Техническим результатом является прогноз потенциальной взрывоопасности выработанного пространства очистного забоя.

Изобретение относится к способу определения границ метаноопасной области выработанного пространства вблизи очистного забоя. Техническим результатом является определение границ метаноопасной области выработанного пространства вблизи очистного забоя по содержанию в нем метана.

Предлагаемое изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для дегазации угольных пластов с целью повышения безопасности работ в шахтах, а также для добычи метана из угольных пластов с последующим использованием его в промышленности.

Изобретение относится к способу оценки количества приповерхностного газа в газовой ловушке. Техническим результатом является определение приповерхностного газа непосредственно в газовой ловушке и в утилизации газа на бытовые нужды.

Способ устранения блокировки и увеличения газопроницаемости для скважин метана угольных пластов под воздействием электрических импульсов применим для высокоэффективной эксплуатации скважин метана угольных пластов.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для дегазации угольных пластов. Техническим результатом является обеспечение простого и эффективного способа извлечения газа метана из отрабатываемых пластов.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к установке для откачивания метановоздушной, смеси и может быть использовано на поверхности опасных по взрыву газов и пыли действующих и уже закрытых угольных шахт и рудников без подвода электроэнергии из внешней сети.

Изобретение относится к горной промышленности, к наземным передвижным дегазационным установкам и предназначен для откачивания газовоздушной смеси, в том числе метановоздушной смеси, из угольных шахт и рудников. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности очистки газовоздушной смеси, надежности работы, повышение уровня взрывобезопасности помещений, технологичности и безопасности обслуживания мобильного дегазационного комплекса. В мобильный дегазационный комплекс включены циклоны и фильтры тонкой очистки, снабженные затворами, а промежуточный газопровод между циклонами и фильтрами тонкой очистки закольцован. Обеспечена: возможность замены фильтров тонкой очистки без остановки комплекса; возможность поддержания требуемого количества одновременно работающих циклонов в зависимости от расхода газовоздушной смеси; возможность продувки всего комплекса; возможность очистки накопителя от воды и твердого остатка без остановки комплекса. Фильтры тонкой очистки и огнепреградители снабжены датчиками контроля загрязнения, а затворы с пневмоприводом снабжены ручными дублерами. В технологических помещениях предусмотрены вытяжные вентиляторы для создания разрежения, а в помещениях системы управления - приточные вентиляторы для создания избыточного давления. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх