Метод дегазации угольных шахт с помощью сепаратора СЦВ-7

Однако наше внимание сосредоточено на шахтном методе добычи метана. Шахтный способ обеспечивает получение метана в небольших количествах, в основном, для собственных нужд угледобывающих предприятий. Использование данного способа затруднено из-за значительных колебаний объемов поступающей газовоздушной смеси и концентрации в ней метана. Однако, это действенный способ охраны БЖД шахтеров.

В данном случае мы предлагаем установить сепаратор СЦВ-7, изготовленный конструкторским бюро Кочубея «НПО Конструкторское бюро Кочубея» для сепарации шахтного газа, непосредственно на глубине. Сепаратор имеет высоту ~1,7 м. при том, что известные модели сепараторов, имея тот же диаметр корпуса, производительность и потерю напора, имеют высоту 6 м. Минимальные габариты позволяют транспортировать и устанавливать сепаратор непосредственно в шахтных проходах ограниченной высоты. Сепараторы СЦВ-7 работают в непрерывном режиме слива отсепарированной жидкости, работая в условиях вакуума (ранее в этом случае трубопровод перекрывался на технологическую остановку для слива конденсата). Для транспортировки сепаратора в проходках предусмотрена его разборка, сборка на месте не превышает 1-2 часов Сепаратор необходимо устанавливать на выходе вентиляционной шахты, для очистки выходящего воздуха от угольной пыли, что предотвращает загрязнение окружающей среды.

Рассчитаем стоимость работ по установке сепаратора СЦВ в количестве 1 шт. на близлежащую шахту, расположенную в 100 км от поставщика в составе сметной документации может рассчитываться в двух уровнях цен:

- в ценах базисного уровня, определяемых на основе действующих сметных норм и цен, установленных по состоянию на 01.01.2009 г.;

- в текущих (прогнозных) ценах, определяемых на основе цен, сложившихся к моменту составления смет или прогнозируемых к периоду осуществления строительства.

Предположим, местный офис «Газпрома» приобрел один сепаратор СЦВ-7 с максимальной мощностью и собирается установить его на близлежащей шахте, расположенной в 100 км от подрядчика. Тогда полная стоимость объекта включает затраты на строительно-монтажные работы, затраты на приобретение и монтаж оборудования и прочие затраты:

,где - затраты на монтажные работы данного оборудования, руб.;

- затраты на приобретение, доставку и эксплуатацию данного оборудования: Стоимость оборудования примерно составляет 140 тысяч рублей. стоимость доставки будет стоить 4 тысячи рублей, гарантийный срок эксплуатации и отсутствие сменных фильтрующих элементов, трущихся и вращающихся частей позволяют снизить расходы на эксплуатацию данного оборудования.

- прочие и лимитированные затраты, включающие научно-исследовательские работы; авторский надзор, подготовку кадров, дополнительные расходы, вызванные местными условиями установки объекта и др., руб. Для нашего случая на первом этапе данных затрат не будет, так как оборудование новое, надзора не требует и новых разработок со стороны «Газпрома» тоже.

Стоимость строительно-монтажных работ в локальной смете включает прямые затраты, накладные расходы и сметную прибыль:

,

где - прямые затраты, включающие стоимость материалов, изделий, конструкций, оплату труда, руб.;

- накладные расходы, охватывающие затраты строительно-монтажных организаций, связанных с созданием общих условий производства, его обслуживанием, организацией и управлением, руб.; в нашем случае равны нулю, так как оборудование может быть установлено работниками самой щахты.

- сметная прибыль, представляющая собой сумму средств, необходимых для покрытия расходов монтажной организации на развитие производства, социальной сферы и материальное стимулирование работников, руб, соответственно равна нулю.

Прямые затраты на строительно-монтажные работы включают:

,

где - сдельная и повременная оплата труда рабочих, занятых непосредственно на строительно-монтажных работах, руб.; могут быть привлечены работники шахты, так как монтаж не вызывает трудностей.

- расходы по эксплуатации строительных машин и оборудования, руб.; особых машин и оборудования не требуется

- расходы на материалы, необходимые для выполнения строительно-монтажных работ, руб. также равны 0

Прямые затраты на строительно-монтажные работы иначе определяются исходя из объемов работ и согласованных единичных расценок:

,

где - объем строительно-монтажных работ i-го вида в натуральных измерителях;

- цена (расценка) за единицу строительно-монтажной работы, руб./нат. ед.;

i=1…I - число работ на объекте строительства.

Так как данная конструкция легка в монтаже и не требует специального профессионально обученного человека для монтажа, то мы можем воспользоваться трудом людей, работающих на щахте-монтах и инженера подразделения - для управления вовремя монтажа, таким обрахом данный вид расходов сводится к нулю.

Расчет дополнительных затрат

При составлении локальных смет на приобретаемое оборудование учитываем дополнительные затраты на тару и упаковку, транспортные расходы, заготовительно-складские расходы и наценка торговых организаций:

, (1.10)

где - стоимость запасных частей, руб.;

- расходы на тару и упаковку, руб.

- транспортные расходы, руб.

- стоимость услуг посреднических и сбытовых организаций, руб.;

- расходы на комплектацию, руб;

- заготовительно-складские расходы, руб.

Все составляющие дополнительных расходов, связанных с приобретением оборудования, в соответствии с нормативными документами определяем как долю от сметной стоимости оборудования:

- стоимость запасных частей

- расходы на тару и упаковку

-транспортные расходы

- стоимость услуг посреднических и сбытовых организаций

- расходы на комплектацию

- заготовительно-складские расходы

,

где = 0,0200 - коэффициент, учитывающий стоимость запасных час тей, отн. ед.;

=0,0150 - коэффициент, учитывающий расходы на тару и упаковку, принимается равным (отн. ед.);

=0,0300 - транспортные расходы, отн. ед.;

=0,0500- снабженческо-сбытовая наценка, отн. ед.

=0,0050 - коэффициент, учитывающий расходы на комплектацию, отн. ед.;

=0,0120 - коэффициент, учитывающий заготовительно-складские расходы, отн. ед.;

- сметная стоимость основного технологического оборудования, руб

С расходы на обор. = Сдоп + Со , (1.17)

Сметная стоимость материалов, изделий и конструкций определяем следующим образом:

(1.18)

где - отпускная цена поставщика на материалы, изделия или конструкции, руб.;

- транспортные расходы, руб.;

- расходы на тару и упаковку, руб.;

Сзср - заготовительно-складские расходы, руб.

Из дополнительной стоимости рассчитываем лишь стоимость на тару, которая составит 2100(учитывая показатель). Расходы на транспорт мы рассчитали раньше.

Зная все экономические показатели и стоимость самого сепаратора можно рассчитать полную стоимость объекта:

.

Таким образом, полная стоимость равна = 140 000 + 4 000 + 2100 = 146 100 рублей.

При этом нужно отметить, что зависимость изменения себестоимости 1 м3 газа от его объема описывается уравнением: y = 2E-12x2 - 1E-06x + 0,3694 (1) То есть, чем выше выработка, тем ниже себестоимость.

Таким образом, проведенный в главе анализ по основным показателям(экологическим и экономическим) как всей отрасли так и отдельно по добыче шахтного метана, показал выгодность данного мероприятия, как экологическую, так и экономическую.

В настоящее время существует несколько методов добычи метана из угольных пластов.

Первый из них -- дегазация угольных шахт, снижающая объемы выделения метана в горные выработки и обеспечивающая безопасность работ в метанообильных шахтах. В этом случае каптированный газ с разной концентрацией метана является попутным полезным ископаемым, снижающим себестоимость угля. Содержание метана в шахтном газе колеблется от 10 до 98%.

В случае использования каптируемого шахтного газа необходимо предусмотреть отделение метана от воздуха, для чего могут быть использованы сорбционные и кристаллизационные процессы. В этом случае добываемый газ называется шахтным метаном.

Вторым методом добычи метана из угольных пластов является добыча вне полей действующих шахт путем бурения с поверхности специальных скважин с применением искусственных методов повышения газопроницаемости угольных пластов. В этом случае газ, извлекаемый из угольных пластов (вне зон влияния горных работ) по технологиям углегазового промысла, представлен, в основном, метаном (95-98%) с примесью азота (3-5%) и диоксида углерода (1-3%). Последнее направление является весьма перспективным методом получения газа с высоким стабильным содержанием метана для широкого применения в народном хозяйстве. В этом случае добываемый газ называется угольным метаном.

Кстати, по своему составу газ, полученный данным способом, зачастую лучше природного газа, так как содержит меньше примесей и состоит, в основном, из чистого метана.

Третьим методом добычи шахтного метана является добыча из закрытых шахт. Таким способом добывается метан в угольных бассейнах Нор-Па-де-Кале (Франция), Эно (Бельгия) и Остравско-Карвинском (Чехия). Из закрытых шахт добывается газ, содержащий от 50 до 80% метана, что позволяет использовать его на ТЭС и ТЭЦ.

В последнее время активно обсуждается еще один метод добычи шахтного метана -- комбинированный. Дело в том, что, по мнению специалистов, для того, чтобы дегазация шахт была действенным способом борьбы за безопасность труда горняков, ее необходимо проводить предварительно, перед пуском шахты, а не во время ее работы. Предполагается, что в таком случае удастся откачать до 70% объема газа метана в шахте. Поэтому сначала в пласт будут буриться скважины для извлечения метана, а через несколько лет на этих участках начнется добыча угля.

Масштабная добыча метана уже ведется в США, где создана и действует целая отрасль промышленности по добыче газа из угольных пластов. Например, в США за 10 лет добыча угольного метана из специальных скважин возросла до 60 млрд куб. м/год. Астахов А.С. и др. Экономика горного предприятия. - М.: изд.Академии горных наук, 2007. - с.318-325

В США за последние годы добыча метана стала важным элементом газодобывающего производства. В этой отрасли работает около 200 американских фирм. В настоящее время в США разработана и внедрена технология извлечения из угольных пластов до 80% содержащегося в них метана. Такая степень извлечения достигается пневмо- и гидродинамическим (с помощью воды, пульпы или специальных растворов) воздействием на пласты, стимулирующим повышенную газоотдачу углей.

В последние годы начаты интенсивные работы по извлечению метана в Австралии, Китае, Канаде, Польше, Германии и Великобритании.

В Австралии технологии извлечения газа на шахтах и вне горных предприятий разрабатывались параллельно с США, и некоторые компании успешно ведут разработку метана уже с середины 1990-х гг. Добыча метана ведется горизонтальными скважинами, пробуренными по пласту на расстояние до 1500 м; газ поступает на очистительную фабрику, где в соответствии с техническими требованиями обезвоживается, фильтруется, сжимается и далее по газопроводу высокого давления поступает в ряд населенных пунктов.

В Китае ресурсы метана угольных пластов составляют до 35 трлн куб. м. Интерес к извлечению метана из угольных пластов стал здесь проявляться в начале 1990-х гг. За прошедшие 10 лет китайскими и иностранными специалистами пробурено более 100 опытных скважин на территории угольных бассейнов в восточной части страны. В настоящее время объем добычи метана в Китае составляет около 5 млрд куб. м. Однако к 2010 г. планируется увеличить годовую добычу до 10 млрд куб. м.

В Канаде начались экспериментальные работы по извлечению метана на участке Паллисер в провинции Альберта. Канадский газовый комитет прогнозирует, что метан угольных пластов, ресурсы которого составляют около 8 трлн куб. м (тогда как ресурсы традиционного газа в стране -- 5 трлн куб. м), в будущем станет основным видом добываемого газа в ряде районов Канады.

В Великобритании известная компания Coalgas Ltd ведет добычу метана из двух заброшенных шахт -- «Макхрам», расположенной недалеко от г. Мансфилд, и «Ститлей». Компания разработала альтернативный метод извлечения метана посредством его откачки через вентиляционные стволы шахт, куда он поступает из неотработанных угольных пластов.

То есть, необходимость, возможность и экономическая целесообразность крупномасштабной добычи метана из угольных пластов подтверждаются опытом ряда стран. По мнению американских экспертов, это направление будет неуклонно развиваться, и к 2020 г. мировая добыча метана из угольных пластов достигнет 100-150 млрд куб. м/год, а в перспективе промышленная добыча шахтного метана в мире может достигнуть до 470-600 млрд куб. м/год, что составит 15-20% мировой добычи природного газа.

Анализ показателей подземного способа добычи угля на метаноносных месторождениях России свидетельствует о том, что, например, в 2000 г. среднедействующее число метанообильных очистных забоев на шахтах различных угольных компаний с достаточно сложными горно-геологическими условиями достигало 3, а на таких высокопроизводительных шахтах, как «Воргашорская» и «Распадская» - 5, средняя длина лав составляла 200-260 м, добыча угля из действующего очистного забоя - 1276-3215 т/сут при скорости подвигания лав 43-99 м/мес.

Длина лав на российских шахтах в 1,6-1,9 раза меньше, чем в высокопроизводительных шахтах США. Даже на шахте «Распадская» средняя длина очистных забоев, равная 230 м, короче в 1,6 раза, а среднесуточная добыча угля в 6-13 раз меньше, чем на лучших шахтах США.

На российских шахтах, 77% из которых метанообильны, влияние газового фактора на производительность очистных забоев весьма ощутимо, поскольку угольные месторождения, расположенные на территории России, наиболее метаноносные в мире. В среднем в каждой тонне российского угля заключено 8,3 кг метана, что в 1,7 и 2,4 раза выше, чем в природных углях США и Австралии соответственно. http://www.methanetomarkets.ru/goods/mater10/

Поэтому для нашей страны наиболее актуален первый метод добычи газа из угольных пластов. Из-за высокой метаноносности угольных месторождений дегазации следует подвергать не только сближенные пласты, но и разрабатываемые, поскольку интенсивная выемка угля комбайнами приводит к обильным выделениям метана из обнажаемых поверхностей пласта и отбиваемого угля. Например, при снижении метаноносности пласта за счет его дегазации на 2 куб.м/т и отбойке 10 т угля в минуту метановыделение в призабойном пространстве лавы будет уменьшено на 15-20 куб.м/мин и фактор газа в меньшей степени будет лимитировать производительность угледобывающей техники, повысится и коэффициент машинного времени, что весьма положительно скажется на показателях работы комплексно-механизированных забоев.

При разработке рекомендаций по способам и параметрам дегазации угольных пластов для обеспечения безопасной и высокопроизводительной работы очистных забоев необходимо учитывать горно-геологические условия залегания угольных пластов, информацию о глубине горных работ, газоносности и мощности пластов угля, прогнозных значениях метанообильности очистных забоев и планируемых объемах добычи угля, а также учитывать требования нормативных документов, и прежде всего «Руководства по дегазации угольных шахт» (РФ). Кроме того, необходимы современные буровые установки для бурения подземных длинных (до 350м) и сверхдлинных (до 1,5-2 км) скважин заданной трассы.

«НПО Конструкторское бюро Кочубея» для сепарации шахтного газа, непосредственно на глубине, разработало сепараторы, не имеющие аналогов по своим характеристикам, которые имеют высоту ~1,7 м. при том, что известные модели сепараторов, имея тот же диаметр корпуса, производительность и потерю напора, имеют высоту 6 м. Минимальные габариты позволяют транспортировать и устанавливать сепаратор непосредственно в шахтных проходах ограниченной высоты.

Сепараторы СЦВ-7 работают в непрерывном режиме слива отсепарированной жидкости, работая в условиях вакуума (ранее в этом случае трубопровод перекрывался на технологическую остановку для слива конденсата). Для транспортировки сепаратора в проходках предусмотрена его разборка, сборка на месте не превышает 1-2 часов.

Первый вариант использования сепаратора СЦВ. В целях обеспечения безопасности шахтеров, находящихся в забое, производится откачка газа из стволов шахты вакуумными насосами. Концентрация метана (горючих газов) в данном газовом потоке составляет 1-2%, что делает непригодным этот газ для дальнейшего использования.

В данном случае возникает проблема в работе вакуумного насоса в связи с тем, что в газовом потоке откачиваемом из шахты идет большое количество угольной пыли, которая негативно влияет на работу вакуумного насоса. Данную пыль необходимо удалять. Сепаратор устанавливается перед вакуум-насосом для удаления мельчайших частиц пыли и влаги.

Второй вариант использования сепаратора СЦВ. В стволах бурятся шурфы, через которые идет откачка метана, в целях недопущения его попадания в стволы шахт, где ведутся работы, далее метан по трубам подается на поверхность. Такое решение вопроса позволяет:

* уменьшить количество метана в местах, где работают шахтеры;

* попутно добывать метан из угольных шахт.

Концентрация метана при такой откачке его из шахты составляет порядка 25-40%, что делает возможным его дальнейшее использование в качестве топлива для газо-поршневых, газотурбинных установок, теплоэлектростанций. В данном случае также возникает проблема в работе вакуумного насоса и кроме того после вакуумного насоса газ необходимо подать в ГТУ, ГПУ, ТЭЦ, поэтому необходима его дальнейшая очистка. Данный вариант добычи горючих газов из шахт может применяться также на законсервированных угольных шахтах. http://www.kb-kochubeya.ru/separator_scv7.htm

Рисунок 3.1 Схема дегазации шахты с применением сепаратора СЦВ-7

Сепараторы влагомаслоотделители СЦВ-7 защищены патентами: №2244584 от 2005 года, №2287357 от 2006 года, №2320395 от 2008 года. Сепараторы СЦВ-7 являются результатом значительного усовершенствования конструкции СЦВ-6. В 2004 году его предшественник - сепаратор СЦВ-5 признан «Лучшей промышленной инновацией года».

Вихревой газо-жидкостной сепаратор предназначен для глубокой очистки газового потока от капельной, мелкодисперсной, аэрозольной жидкости, масла и тведрдых примесей. При сепарации бинарной смеси (газ - жидкость) одновременно осуществляется и процесс разгазирования жидкой фазы. Используются на предприятиях нефтегазовой, химической, металлургической, машиностроительной, легкой промышленности.

Основные достоинства сепаратора:

· Высокая эффективность сепарации на всем диапазоне нагрузок по жидкой и газовой фазам.

· Отсутствие сменных фильтрующих элементов, трущихся и вращающихся частей.

· Рабочая среда - воздух, газ, газожидкостная смесь, насыщенный пар.

· Содержание жидкости на выходе ~ 0 г/м3.

· Содержание взвешенных частиц на выходе соответствует нормам «воздух кл.1» ГОСТ 17433-80.

· Потеря напора МПа (мм. вод. ст.) - не выше 0,003 (300).

· Не требуется освидетельствование Госгортехнадзором (постановление Госгортехнадзора РФ от 11.06.03 № 91), так как P*V<= 200.

· Малые размеры, вес.

· Устойчивая работа в пробковом режиме.

· Возможность эксплуатации сепаратора без паровых подушек или электробогрева.

· Удаления взвеси через сливной вентиль вручную или автоматически.

· Гарантийный срок эксплуатации 15 лет.

Высокая эффективность сепарации (99,9%) на всем диапазоне нагрузок по жидкой и газовой фазам, устойчивая работа в пробковом режиме с сохранением указанной степени сепарации достигается за счет наличия последовательно работающих, по ходу вращения газового потока, нескольких ступеней сепарации.

Новая конструкция сепаратора СЦВ-7 позволила увеличить производительность и снизить потерю давления, за счет особой конструкции сердцевины сепарационного пакета, благодаря чему в сепарационной области проходят аэродинамические процессы подобные тем, которые происходят в смерче.

Увеличилась вертикальная составляющая скорости стекания жидкости со стенок корпуса в объем накопительной емкости. При наличии песка и других твердых примесей за счет касательной составляющей наблюдается интенсивный износ внутренней поверхности корпуса сепаратора, а в нашем случае касательная составляющая скорости резко снижена.

Претерпели изменения практически все узлы сепарационной установки, что привело к упрощению конструкции сепаратора и улучшению эффективности его работы. При прочих равных условиях высота сепарационной области сократилась на 30-40%, что повлекло уменьшение высоты сепаратора в целом.

Направленное термодинамическое движение газожидкостных потоков из сепарационной области в накопительную емкость позволяет, при отрицательной наружной температуре воздуха, поддерживать положительную температуру обечайки накопительной емкости, не прибегая к применению паровых рубашек, электрообогреву.

Принцип работы сепаратора

Газожидкостная смесь, подводится в аппарат через вводной патрубок (5), распложенный в верхней его части. Установка входного патрубка, смещенного по горизонтам относительно осевой линии корпуса на 1/2 его диаметра позволяет решить задачу сохранения величины центробежного эффекта на входе газожидкостной смеси в аппарат, практически не ослабив надежности корпуса сепаратора. Дефлектор (6) препятствует поступлению газа в осевую зону сепарационного пакета (8) без предварительного разделения газовзвеси.

Использование дефлектора с изменяющимся данным сечением (в начале увеличивает свое сечение до максимально допустимой величины, после чего сужается по горизонтали и возрастает по высоте, сохраняя при этом площадь поперечного сечения в максимально широком участке) позволяет удалить по горизонтали на выходе из дефлектора газожидкостный поток от щелевых отверстий сепарационного пакета (8), а по высоте равномерно рассредоточить и в тоже время за счёт минимальной щели «придавить» жидкую фазу к внутренней поверхности сепаратора, что в конечном счете, улучшает процесс сепарации.

Рисунок 3.2 Сепаратор СЦВ-7 (схематический рисунок)

В пространстве, образованном стенкой корпуса (1) и пластинами (9) из газового потока выделяется основная масса жидкости. Капли жидкости отбрасываются центробежной силой на стенки корпуса (1) сепаратора и под действием гравитационных сил, по ходу газового потока, нисходящей спирали транспортируются через кольцевой зазор (19) к сливному патрубку (18).

Исполнение дефлектора с узкой щелью удаленного от направляющих щелевых сепарационного пакета создает значительный зазор между вращающейся по внутренней поверхности корпуса жидкостной пленке и щелевыми каналами, засасывающими газовый поток в направляющие пакета, при этом условия сепарации отделенной жидкой фазы идеальные.

Из-за того, что по ходу движения жидкостного потока установлена карман-ловушка, состоящая из боковых направляющих корпуса (1) и изогнутой пластины (20), а также крышки, составляющей часть перегородки (2), условия для удаления жидкой фазы идеальные, в этом конструктивном исполнении дефлектор полностью изолирует наличие жидкой фазы вблизи вертикальных лопастей. Направляемая жидкость сливается через открытую нижнюю часть ловушки-кармана.

Мелкодисперсная капельная жидкость, не осевшая на корпусе (1) попадает на наружную поверхность пластин (9) и транспортируется газовым потоком через входные тангенциальные щели, попадая на их внутреннюю поверхность.

В конце верхней суженой части дефлектора (6) установлена дугообразная пластина (7) нисходящая по ходу газожидкостного потока и направленная по отношению к горизонтальной прямой под углом 25°, такое инженерное решение позволило вращающийся между корпусом и сепарационным пакетом вектор газожидкостного потока направить по нисходящей кривой, в результате чего газовый слой, вращающийся непосредственно по внутренней поверхности сепарационного пакета разделился на три слоя со своими векторами осевых скоростей: непосредственно у стенки направлен вниз, далее незначительный слой «неподвижный» и следующий третий основной слой направлен вверх.

Наличие первого слоя с направлением вектора осевой скорости вниз позволило сгонять (в зависимости от режима - росу, капли, пленку) вниз избежав дополнительных направляющих, удаляющих по спирали вниз, частицы жидкой фазы. Опускаясь по внутренней поверхности пластин (9) частицы жидкости, приблизившись к нижней кромке, соскальзывают и попадают на поверхность шайбы (17), откуда через кольцевой зазор (19) транспортируются в направлении сливного патрубка (18).

Модификации

Малогабаритные сепараторы СЦВ-7 имеют незначительный объем и вписываются в соотношение PxV<=200, не подлежат освидетельствованию в органах Госгортехнадзора. Большинство этих сепараторов эксплуатируются при давлении 8 атм. и ниже, имеют производительность по воздуху 2-150 н.м3/мин., имеют диаметр корпуса не более 273 мм.

Сепаратор СЦВ-7 может комплектоваться двумя накопительными емкостями. При работе воздуховода в режиме вакуума наличие двух накопительных емкостей позволяет производить автоматический слив конденсата из сепарационной установки в непрерывном режиме.

Сепараторы СЦВ-7 могут устанавливаться внутри шахты. Минимальные габариты и вес позволяют транспортировать его по шахтным штрекам. В особо трудных случаях, предоставляется возможность транспортировать отдельно накопительные емкости и сепаратор, разборка и сборка их не превышает 2-3 часов.

Сепаратор (диаметр корпуса 1200 мм) успешно прошел промышленные испытания на шахте им. А.Ф. Засядько (Украина) и показал следующие результаты: расход по воздуху 230 н.м3/мин., расход по жидкой фазе 400 г/н.м3, результат на выходе по всем фракциям~0 г/н.м3.

Сепаратор СЦВ может иметь как вертикальный, так и горизонтальный выходной патрубок.

Рисунок 3.5 Схема установки сепаратора СЦВ-7

(верхний рис. - вертикальный выход, нижний рис. - горизонтальный выход)

«НПО КБ Кочубея» разрабатывает и выпускает малогабаритные сепараторы СЦВ-7, а также сепараторы работающие под большим давлением, большой производительности, по индивидуальным техническим заданиям.

Нужно отметить, что данные сепараторы явились основным звеном газо-энергетического комплекса в крупномасштабном мировом проекте (GE Energy США, E.V.A. Австрия , СП «Синапс», GE Jenbacher) по когенерации шахтных газов проводимом на украинских шахтах.

Таким образом, для проведения работ по дегазации шахт нами выбран метод использования сепаратора СЦВ-7. Его характеристики позволяют утверждать, что данное оборудование является качественным и экономичным.

СЦВ-7 обладает рядом экономических преимуществ:

1. Его размеры позволяют сэкономить на транспортировке и установке оборудования.

2. Отсутствие сменных фильтрующих элементов, трущихся и вращающихся частей позволяет экономить на запасных частях.

3. Возможность эксплуатации сепаратора без паровых подушек или электробогрева.

4. Гарантийный срок эксплуатации 15 лет, что позволяет экономить на ремонте в случае поломки.

5. Самое главное он позволяет выбрать наиболее экономически подходящую модель работы для определенной шахты:

Первый вариант использования сепаратора СЦВ. В целях обеспечения безопасности шахтеров, находящихся в забое, производится откачка газа из стволов шахты вакуумными насосами. Концентрация метана (горючих газов) в данном газовом потоке составляет 1-2%, что делает непригодным этот газ для дальнейшего использования.

Второй вариант использования сепаратора СЦВ. В стволах бурятся шурфы, через которые идет откачка метана, в целях недопущения его попадания в стволы шахт, где ведутся работы, далее метан по трубам подается на поверхность. Концентрация метана при такой откачке его из шахты составляет порядка 25-40%, что делает возможным его дальнейшее использование в качестве топлива для газо-поршневых, газотурбинных установок, теплоэлектростанций.

Стоимость агрегата рассчитывается в зависимости от необходимых показателей:

Таблица 4.1 Технические характеристики оборудования

Расчет производит ООО «НПО Конструкторское бюро Кочубея», имеющий патент на данное изобретение.

Говоря об экологических оценках данного метода, следует отметить:

· Рабочая среда - воздух, газ, газожидкостная смесь, насыщенный пар.

· Содержание жидкости на выходе ~ 0 г/м3.

· Содержание взвешенных частиц на выходе соответствует нормам «воздух кл.1» ГОСТ 17433-80.

· Потеря напора МПа (мм. вод. ст.) - не выше 0,003 (300).

· Удаления взвеси через сливной вентиль вручную или автоматически.

Итак, основные экологические эффекты, которые мы имеем, используя данный способ добычи метана, это:

1) уменьшение выбросов метана в окружающую среду.

2) снижение концентрации газа в шахте, что снижает взрывоопасность в шахте в целом.

В соответствии с Киотским протоколом Россия приняла на себя обязательства по снижению выбросов в атмосферу парниковых газов

Так как масштабность данной проблемы с каждым годом все выше, а мировое сообщество ведет целенаправленную борьбу с источниками причин парникового эффекта, то можно утверждать, что часть финансирования по данному проекту можно получить за счет Киотского протокола.

Эту возможность открывает один из его механизмов -- проекты совместного осуществления. Так, снизив выбросы парниковых газов, впоследствии российские угольные предприятия смогут продать полученные единицы сокращения выбросов (ЕСВ) на международном рынке. Основная причина пробуксовки проекта -- на порядок меньшие инвестиции в получение одной единицы ЕСВ по сравнению с развитыми странами. По данным Всемирного банка, на каждую тонну снижения выбросов углекислого газа в Японии необходимо потратить $ 600, в ЕС -- $ 270, в США -- $ 190, а в России всего $ 20. Потенциальными покупателями ЕСВ, созданными российскими шахтами, станут организации Евросоюза, работающие по схеме торговли выбросами EU ETS (всего около 12 тыс. организаций) и имеющие право приобретать проектные сокращения выбросов в других странах.

Однако эта проблема может быть решена, тем самым проект получит дополнительное финансирование, выполняя все экологические требования.

Другая важнейшая сторона устойчивого развития - снижение числа катастроф в горнодобывающем секторе засчет снижение концентрации газа в шахте. Каждый горняк знает, что наиболее опасный источник катастроф, ввиду своей полной неожиданности и непредсказуемости, - именно угольный метан. Урон, наносимый им, непоправим и невосполним, потому что неожиданность выброса газа отягощается еще и мгновенным сдвигом десятков, сотен тонн породы. Даже если не происходит возгорания, каменная струя, изрыгаемая угольным метаном, превращает в крошево всю технику, уничтожая людей в забое.

Взрывы, вспышки, загорания и внезапные выделения угольного метана являются причиной 90-93 процентов общего числа аварий, произошедших на шахтах стран СНГ в последние 5 лет. Они влекут за собой большие человеческие жертвы, потери и материальные, и финансовые, выводят на долгое время из строя целые шахты

В целях обеспечения безопасности работы шахтеров, находящихся в забое, вентиляторами производится подача воздуха в стволы шахты. Концентрация метана и других горючих газов, в выходящем из вентиляционных шахт газовом потоке, составляет 1-2%, что делает этот газ непригодным для дальнейшего использования. В данном случае сепаратор СЦВ-7 необходимо устанавливать на выходе вентиляционной шахты, для очистки выходящего воздуха от угольной пыли, что предотвращает загрязнение окружающей среды.

Как известно, горнодобывающая промышленность является одним из основных загрязнителем окружающей среды. Соответственно, с возможным увеличением темпов добычи угля и освоения новых месторождений, возрастает и нагрузка на основные элементы окружающей среды.

Реализация различных природоохранных мероприятий на угольных предприятиях, позволяет снизить уровень негативного воздействия на окружающую среду, и значительно улучшить эколого-экономические показатели работы шахты.

Нежелание же соблюдать экологические требования приводит, в первую очередь, к экономическим потерям, связанным с компенсацией причиненных ущербов.

Одним из наиболее серьезных воздействий угольной шахты на окружающую среду является выброс загрязняющих веществ в атмосферу, в частности угольного метана.

Основное природоохранное мероприятие, направленное на улучшение состояния атмосферного воздуха в горнопромышленном районе является использование метана, извлекаемого средствами шахтной дегазации.

Основное внимание при разработке методов выбора варианта использования шахтного метана необходимо уделить оценке эффективности каждого варианта и его влиянию на эколого-экономические показатели работы шахты. При проведении оценки необходимо представление стоимостных величин. Для экологических факторов обязателен учет не только платежей, но и прямых издержек.

Определение эколого-экономической эффективности варианта использования шахтного метана возможно путем сопоставления экологических и экономических эффектов получаемых в результате использования шахтного метана и возникающих в результате осуществления подобных проектов возможных издержек.

В основу оценки эколого-экономической эффективности способов использования шахтного метана на угольной шахте положен методический подход, учитывающий технический, экономический и экологический аспекты природопользования посредством сопоставления затрат и эффектов возникающих у собственника.

Показателями, характеризующими эколого-экономические результаты работы предприятия реализующего мероприятия по использованию попутно добываемого шахтного метана, могут являться:

-изменение себестоимости угля в результате изменения затрат,

связанных с добычей полезного ископаемого.

Следствием снижения нагрузки на воздушный бассейн, в результате использования шахтного метана, является снижение себестоимости угля.

В случае если выбросы метана в атмосферу, до принятия решения на угольном предприятии об использовании шахтного метана, превышают допустимые нормативы выбросов, величина платы за них входит в состав прибыли. Соответственно, сокращая выбросы метана в атмосферу ниже допустимых нормативов выбросов, при использовании шахтного метана, растет и величина прибыли.

Так же рост прибыли, в результате использования шахтного метана, может быть охарактеризован увеличением объемов сэкономленного угля, используемого для нужд угледобывающего предприятия.

Страницы: 1, 2, 3