Способ устранения пожарои взрывоопасности породных отвалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСО 1 ИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ОИ 5 Е ИСАНИ ИЗОБРЕТЕ Е во СССР , 1987. ИЯ ПОЖ РОДНЫХ Цель изобретен тивности извлечени и предотвращение ного воздуха серни диоксидом углеродаНа чертеже пред контролируемого сж я - повышение эфф тепла горящихотвал агрязнения атмосфе тыми соединениями орному делу я регулируеовозгораниют, разрезов, чения теплотмосферного ниями. Приод угольныханию может ия тепловой ем их в ствоставле установка для ороды в отвагани стем: нагнетав очаг горения ысокоэол ьно о и тепла горящеГОСУДАХСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМпхи, Гкнт сссР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Донецкий политехнический институт(54) СПОСОБ УСТРАНЕН АРО- ИВЗРЫВООПАСНОСТИ ПО ОТВАЛОВ(57) Изобретение относится к горному делуи может быть использовано для регулируемого сжигания склонных к самовозгораниюпород в отвалах угольных шахт, разрезов.обогатительных фабрик и получения тепловой энергии без загрязнения атмосферноговоздуха. Цель изобретения - повышение эффективности извлечения тепла горящих отвалов и исключение загрязненияатмосферного воздуха сернистыми соеди-.нениями и диоксидом углерода. Для этого Изобретение относится к г и может быть использовано дл мого сжигания склонных к сам пород в отвалах угольных шах обогатительных фабрик и полу вой энергии, безэагряэнения а воздуха сернистыми соедине родная склонность пустых пор месторождений к самовозгор быть использована для получен энергии управляемым сжигани создают в поверхностнои 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 ф доочистки их от сернистых соединений и углекислого газа путем пропускания через поглотительный реагент при температуре, соответствующей температуре атмосферного воздуха, но не ниже ООС, В качестве твердого катализатора может быть использован оксид алюминия, а в качестве поглотитель еввЪ ного реагента - растворы гидрооксидов щелочных металлов, 1 э. и. ф-ль 1 ил,е.Установка состоит из с ия в отвал воздуха, подач оды или водной суспенэии гольного шлама, утилиэациго отвала и регенерации твердого катализатора, Система нагнетания о отвал воздуха состоит из нагнетзтельных труб 1 с перфо" рацией на концах и компрессора 2 которые гидравлически связаны между собой, Система подачи в очаг горенил воды или высо-. коэольного угольного шлама включает гидрэолически связанные между собой инъектор Э из жаропрочногометалла с перфо рацией на конце и нэгцетательный насос 4, Система утилизации тепла горящего отвала состоит из гззоотоодящих труб 5, которые предназначены для извлечения газов иэ горящей отвальной породы. магистрального трубопровода б для транспортирови про. дуктов горетия породы, оысокотемпературного утилизатора 7 тепла с оешним теплоносителем, который установлен ца магистральном трубопроводе для охлажденияпожарных газов до 125-150 ОС. реактора 8 с вен 1 илем 9 и реактора 10 с вентилем 11, содержащих твердый катализатор и поочередно подклочаемых к магистральному трубопроводу для конверсии сероводорода и сернистого газа о зементную серу, цизкотемпературного утилизатора 12 тепла с внешним теплоносителем, устаноолееого на магистральном трубопроводе для охлаждения пожарных газов до температуры, соответствующей температура атмосферноговоздуха, но не ниже О С, реактора 13 с резгентом для доочистки и обогащения пожарных газов, насоса 14 для обновления реагента, оодоотделитал 15, установленного ца магистральном трубопроводе и предназначенного для удаления из него влаги, дьмососа 1 б для создания разрежения всистеме утилизации тепла горящего отвала и котла-утилизатора. 17 для дожигания пожарных газоа и использования тепла процесса их горения. В этой системе магистральный трубопровод б обеспечиоает гидравлическую связь гззоотводящих труб 5 с топкой котла-утилизаторэ 17 черезреактор 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 циркулируетвнешний теплоноситель,Система регенерации твердого катализатора состоит из трубопровода 18 с вентилем 19 для регенерации катализатора ореакторе 8, трубопровода 20 с вентилем 21 для регенерации кзтзллизатора о реакторе10 и емкости 22 для аккумулирования эле-ментной серн, В этой системе трубопроводы 18 и 20 обеспечивают гидравлическую связь магистрального трубопровода б с емкостью 22 для аккумулирования серы через вентиль 19 и реактор 8 или через вен гиль 21 и реактор 10, По этим трубопроводам в реакторы поступаот пожар ые гэзьс с температурой больше 150"С,Трубы 1 системы нагнетания в горную породу воздуха рзсоожецы ниже, гаэоотОодс 3 щи" рубь 5 фистерты утил 43 зцич 1 плд - выше очага 23 горения о породном отвале 24, имеющем защитный слой 25 из потушенной породы толщиной 1,5-2 м. Наличие защитного слоя исключзет пооЕрхцостое горение породы и разбаотение пожарных газов выше очага горения атмосферным воздухом.Способ осуоесоляот следуощим, образом.После создания на иооерхности отвала 24 защит ого слоя 25 из потшегной породы, например, г;угем нагнетания о него ца глубину 1,5-2 м известковой суспецзии, внедряот в породу с помощью оибратора ооздухоподающие трубы 1 ниже очага 23 горения и гаэоотоодящие трубы 5 оыше его. Включзот одновременно компрессор 2 и при закрытых вентилях 39, 21. 11 - дымосос 16, При этом атмосс ерный воздух, содержащий кислород, посупает из труб 1 о зону отвала 24 ниже очага 23 горения. Поддейстоием тепловой депрессии и создаваемого дымососом 1 б вблизи труб 5 разрежения атмосферный воздух, подаваемый о отвал 24 из труб 1, поступает в очаг 23 горения и интенсифицирует высокотемпературные процессы. Продуктами этих процессов, сопоовождающихся превращениями углефицирооэнных веществ и минеральных компонентов отвальной породы, являотся в основном СО, С 02, 802, Н 25, Н 2, СН 4,Газообразные вещестоа поступзот в трубы 5. расположенные на пути их восходящих потоков, и затем в магистральный трубопровод б, Включают в работу установленный на магистральном трубопроводе б высокотемпературный утилизатор 7 тепла, теплоноситель которого охлаждает при циркуляции газообразные вещества о магистральном трубопроводе б до 125-. 150 С и передает тегло потребитело. Интенсивность теплообменэ, а следовательно, температуру газов регулируют изменением расхода теплоносителя в высокотемпературном утилизатоое 7 тепла, После охлаждения до 125-150 С газы поступают через вентиль 9 о реактор 8 с твердым катализатором, например, оксйдом алюминия, где сернистый газ и сероводород озаимодействуот между собой с образованием злемецтцой серы в тоер лом сртою;сии10 тав к рабате. При снижении эффективности 15 20 30 ф о р мул а и зоб ре те н и я 1. Способ устранения пожаро- и взрыво опасности породных отвалов па авт, св. М1432248, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности извлечения тепла горящихотвалов и предотвращения загрязнения атмосферного воздуха 50 сернистыми соединениями и диаксидам углерода, образующимися при выжигании отвалов, перед подачей пожарных газов в тапку котла-утилизатора произв дят их охлаждение да 125-150 С в теплаабменнике, 55 очистку от сероводорода и сернистого газав реакторе с твердым катализатором и дааГазообразные вещества, очищенное восновном от Я 02 и Н 2 Я, при выходе иэ реактора 8 подвергают охлаждению до температуры, близкой температуре атмосферноговоздуха, но не ниже О"С, включением в работу низкотемпературного утилиэатара 12, тепла. Интенсивность теплообмена в низкотемпературном утилизаторе 12 тепла, а следовательно, температуру газов, регулируютизменением расхода в нем теплоносителя,передающего тепло охлаждаемых газов потребителю. Охлажденные газы пропускаютчерез реактор 13, в катаром происходит доочистка газов аг Я 02, НЯ и СОр вследствиевзаимодействия последних с жидким реагентом, например, растворами гидроксидовщелочных металлов, циркулирующим в реакгоре 13 при вклокоченном насосе 14При вь 1 ходе иэ реактора 13 обогащенныегазы освобождаются от капельнай воды. стекающей в водоатделитель 15, Затемохлажденные газы, очищенные ат Я 02, Н 2 Я,С 02, подают дымасосом 16 в топку котлаутилизатара 17, где гграиэвадят их дожигание и использование выделяющегося приэтом тепла. При температуре в очаге 23 горения не менее 900 С внедряют в него вибратором иньектор 3 и включают в рабатунасос 4. При этом вода или водная суспензия высаказольнаго угольного шлама поступает в межкускавае пространство,Вследствие высокотемпературных процессов с участием воды пожарные газы обогащаются гарачими компонентами СО, Н,СН 4. Подача в отвальчую породы высокозольного угольнага шлама интенсифицирует процессы горения, а следовательно,выход пожарных газов.При снижении эффективности очисткипожарных газов от Я 02 и Н 2 Я, что устанавливается по увеличению конЦентрации последних в топке котла-утилизатара 17,возникает необходимость регенерации катализатора в реакторе 8 и переключениясистемы утилизации тепла горящего отвалана реактор 10. Одновременно закрываютвентиль 9 и открывают вентиль 11. При этомпроцесс контролируемого сжигания породыв отвале не прекращаегся. В этом случаепожарные газы после охлаждения до 125150 С в высокотемпературном утилиэатаре7 тепла поступают через вентиль 11 в реактор 10, где происходит очистка их от Я 02 иН 2 Я с образованием элементной серы втвердом состоянии, затем - в топку котлаутилизатора 17 через низкотемпературныйутилизатор 12 тепла, реактор 13 с работающим насосом 14 и дымасос 16,Для регенерации катализатора в реакторе 8 открывают вентиль 19 на труоопроводе 18, соединенном с магистральным таубопроводом 6, и пропускают через реактор 8 с маленькой скоростью пожарные газы, имеющие температуру больше 150"С. Пад действием высокой темп ера 1 уры п раис хадит выплввление серы с поверхности катализатора, которая стекаетв емкость 22. После освобождения поверхности катализатора в реакторе 8 ат серы вентиль 19 на трубопроводе 18 закрывают - реактор 8 гоработы катализатора в реакторе 10 отключают 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 пропускаот через реактор 10 с маленькой скоростью пожарные газы, имеощие температуру больше 150 С. Выплавляемая при этом с поверхности катализатара сера вытекает из реактора 10 в емкость 22. После освобождения поверхности катализатора в реакторе 10 от серы вентиль 21 на трубопроводе 20 закрывают - реактор 10 готов к работе. Так поочередно происходят работа реакторов и регенерации в них катализатора беэ прекращения контролируемого сжигания породы в отвале,После выгарания в отвальной породе горючих компонентов выключают компрессор 2 и дымосос 16. Подавая в отвал 24 через иньектар 3 воду, охлаждают породу да температуры атмосферного воздуха, После полного охлаждения породы выключают насос 4. Затем выбирают в отвале 24 новый участок и повторяют все операции в укаэаннойпоследовательности,чистку ат сернистых соединений и углекислого газа путем пропускания через поглатительный реагент при те ператур,1677445 Орректор Э.ЛОнчакова Составитель И.ФедяевТехред М.Моргентал Тираж 280Подписное,ударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва. Ж; Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат ",Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 близкой температуре атмосферного воздуха. но не ниже ОфС,2. Способ поп.1, отл и чаю щи йс я тем, что в качестве твердого катализатора Редактор И.КасардаЗаказ 4216 ВНИИПИ Гос используют оксид алюминия, а в качествепоглотительного реагента - растворы гидроксидов щелочных металлов.