DE3222976A1

DE3222976A1 - Verfahren zum absaugen explosiver gas-luft-gemische aus hohlraeumen und anordnung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3222976A1
Application number: DE19823222976
Authority: DE
Inventors: Martin Dipl.-Ing. 4630 Bochum Voigt
Original assignee: Ruhrkohle AG
Current assignee: RAG AG
Priority date: 1982-06-19
Filing date: 1982-06-19
Publication date: 1983-12-22

Description

Verfahren zum Absaugen explosiver Gas-Luft-Gemische
aus Hohlräumen und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens -Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Absaugen explosiver. Gas-Luft-Gemische aus Hohlräumen, beispielsweise von ethan-Luft-G emi 5 chen aus abgedämmten Bruchfeldern oder Strecken. des Untertagebergbaus, und eine Anordnung zur Durchfübrung dieses Verfahrens, wobei mittels eines Systems von einer oder mehreren starren und/oder flexiblen gasdichten Leitung(en), das von einer'oder mehreren leitungsbündigen Öffnung(en) in der Hohlraumwandung in einen Frischluftbereich führt, das mindestens eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Druckgefälles vom Hohlraum zum Ausgang im Frischlurtbereich enthält und das am Ausgang das abgesaugte Gas-Luft-Gemisch mit Frischluft verwirbelt und/oder gleichzeitig Frischluft Uber zusätzliche Luft-Ansaugleitungen ansaugt und mit dem abgesaugten Gas-Luft-Gemisch vermischt, ein nichtexplosives Gas-Luft-Gemisch in die Umgebung ausgeblasen wird.
Es ist häufig unvermeidlich, menschliche Wohn- oder Arbeitsstätten ohne sicherheitlich ausreichenden Abstand von solchen künstlichen und/oder natürlichen Hohlräumen einzurichten, die aus ihrer Umgebung und/oder aus in ihnen gelagerten Stoffen brennbare Gase in solchen - verhältnismäßig geringen - Mengen aufnehmen, daß eine kontinuierliche Ableitung dieser Gase zum Zwecke der Energiegewinnung nicht lohnt, daß sich aber durch Vermischung der Gase mit der in den Hohlräumen vorhandenen Luft explosive Gas-Lutt-Gemische bilden. Das betrifft beispielsweise Lagerräume oder Silos für organische oder chemische Stoffe bzw. Produkte, die aus konstruktiven Grunde nicht ausreichend belüftet werden können, ebenso wie z. B. abgedämmte Bruchtelder oder Strecken im Untertagebergbau, insbesondere im untertägigen Steinkohlenbergbau.
Eine Möglichkeit des vorbeugenden Explosionsschutzes in solchen Fällen besteht darin, von vornherein an derartigen Hohlräumen an einer oder mehreren geeigneten Stelle(n) eine Absaugvorrichtung zu installieren, die je nach Gaszufuhr zeitweise oder auch kontinuierlich das explosive Gas-Luit-Gemisch absaugt und durch Vermischung mit zusätzlicher Frischluft am Ausgang als nichtexplosives Gemisch an die Umgebung abgibt. Eine solche Absaugvorrichtung besteht aus einem System von einer oder mehreren starren und/oder flexiblen gasdichten Leitungen, das von entsprechend vielen leitungsbündigen Öffnungen in der Hohlraumwandung in einen Frischluftbereich fCthrt,wobei im Inneren des Leitungssystems mindestens eine mechanische Pumpvorrichtung, z. B. ein Gebläse oder Ventilator, installiert ist. Die VerdUnnung des abgesaugten explosiven Gas-Luft-Gemisches mit Frischluft zu einem niobtexplosiven Gemisch erfolgt an Ausgang des Leitungssystems tms durch Verwirbelung mittels geeigneter Gestaltung der Ausgangsöffnung, beispielsweise als Trichter mit Leitblechen und/oder Bohrungen in der Trichterwand, oder auch über zusätzliche Luftansaugstutzen am Leitungssystem zwischen Hohlraumwandung und mechanischer Pumpvorrichtung.
Dieser Aufbau von Absaugvorrichtungen bedingt jedoch immer, daß das Gas-Luft-Gemisch - ob durch zusätzliche Luftansaugstutzen bereits vorverdünnt oder nicht - mit den mechanisch bewegten Teilen der Pumpvorrichtung in direkten Kontakt gerät. Ohne Verdünnung über zusätzliche Lurtansaugstutzen besteht dann ständig die Gefahr von Explosionen im Absaugsystem durch Fehlfunktionen der Pumpvorrichtung, wie z. B. Heißlaufen oder Funkenschlag,durch Kontakt der bewegten Teile mit dem Gehäuse. Die'Auswirkungen solcher Explosionen lassen sich zwar durch den Einbau von Explosionsschutzventilen in das Absaugsystem auf dieses begrenzen, sind aber auch dann gefährlich und kostenaufwendig. Mit der Vorverdsrnnung über zusätzliche Luttansaugstutzen läßt sich die beschriebene Gefahr zwar reduzieren aber nicht ausschließen', da bei Gasabsaugungen der beschriebenen Art im allgemeinen mit ständig - auch sehr plötzlich - schwankenden Zusammensetzungen des Gas-Lutt-Gemisehes zu rechnen ist.
Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, den Kontakt zwischen mechanisch bewegten Teilen und Gas-Luft-Gemischen beim Transport solcher Gemische durch Leitungen von vornherein zu vermeiden.
Sie erreicht dieses Ziel, indem sie das zum Absaugen erforderliche Drukgeiälle im Leitungssystem durch Einblasen von Luft mit hoher Strömungsgeschwindigkeit an einer oder mehreren Stelle(n) dieses Leitungssystems in Richtung vom Hohlraum zum Ausgang im Frischluftbereich über zusätzliche Druckluft-Leitungen erzeugt, deren Ausgangsenden unter teilweiser Inanspruchnahme des Leitungssystemquerschnitts in das Leitungssystem bineinragen und deren Ausgangsöffnungen durch entsprechende Formgebung der Enden senkrecht zur vorgegebenen Absaugrichtung angeordnet sind.
Dabei erweist es sich als besonders vorteilhaft, daß das die Pumpwirkung erzeugende Medium Luft gleichzeitig die erforderliche Komponente zum Verdünnen des explosiven auf ein nichtexplosives Gas-Luft-Gemisch darstellt.
Des weiteren ist von Vorteil, daß die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Ausgangsenden der Druckluft-Zuführungen ip düsenartiger Form mit zur Absaugrichtung senkrecht angeordneter Auagangs8!tnung und die erfindungsgemäße Binschnürung des Leitungsquerschnitts hinter der Ausgangsaffnung einer Druckluftzuführung in Richtung auf den Ausgang im Frischluftbereich bereits dann eine ausreichende Einströmgeschwindigkeit in. das absaugende Leitungssystem und damit eine ausreichende Puinpwirkun für das explosive Gas-Lurt-Gemisch mit gleichzeitiger Verdünnung dieses Gemisches erzielt wird, wenn in den Druckluttzuführungen ein Druck von einigen bar aufrechterhalten wird, d. h. der Aufwand für die maschinelle Einrichtung und deren Energiebedarf zur Drucklufterzeugung minimiert wird.
Sofern vorhanden, kann die benötigte Druckluft auch aus einem vorhandenen Druckluftnetz entnommen werden.
Mit Hilfe der von Meßfühlern für die Bestimmung der Zusammensetzung des Gas-Luft-Gemisches und einer nachgeschalteten elektronischen Logik gesteuerten Luft- und/oder Gas-Luft-Gemisch-Zufuhr zu den strömungsmechanischen Pumpvorrichtungen wird darüber hinaus sichergestellt, daß stets nur ein nichtexplosives Gemisch an die Umgebung ausgeblasen wird.
Bin Anwendungabeispiel der Erfindung zeigt die Figur 1: Ein unterirdischer Hohlraum (1), in den aus seinen Wandungen brennbare Gase, beispielsweise Methan, diffundieren, ist durch einen Damm (2) gen den Rest eines unterirdischen Grubenbaus abgedämmt. Der Damm weist zwei Bohrungen (3) auf, in die vom Grubenbau her Je eine Rohrleitung (4) bündig hineinragt, die gemäß den geltenden Vorschriften mit Je einer Rückhaltevorrichtung für makroskopische Festkörperteilchen (5), beispielsweise feinmaschige Gitter, und einem Explosionsschutzventil (6) ausgestattet sind.
Die Rohrleitungen (4) münden in ein gemeinsames Durchmischungs- und Auslaßrohr (7), das in einem von einem Frischwetterzug (8) durchzogenen Bereich (9) endet. In die Zusammenführung der Rohrleitungen mündet gleichzeitig das Ausgangsende (10) einer Druckluftzuführung (11), deren Eingangsöffnung (12) ebenfalls im Frischwetterzug (8) liegt, die in ihrem Inneren eine mechanische Pumpvorrichtung (13), beispielsweise ein Gebläse, enthalt und deren Ausgangsende (10) eine dUsonartige Verengung (14) und eine senkrecht zur Absaugrichtung (ins) angeordnete Ausgangsöffnung (16) aufweist. Das gemeinsame Auslaßrohr ist in Absaugrichtung (15) hinter der Ausgangsaffnung (16-) der Druckluftzufuhr mit einer. Einschnürung (17) zur Verbesserung der Pumpleistung versehen. Demselben Zweck dienen zusatzlich Druckluft-EinleßdUsen (18), die in der Fig. 1 nur schematisch angedeutet sind.
Am Ausgang des Auslaßrohres befinden sich Gas-Meßsonden (19, 20), beispielsweise, für CH4 und CO, die über eine elektronische Logik (21) Stelleinrichtungen (22j 23), beispielsweise Schieber oder Ventile, zur Regulierung der Zufuhr von Druckluft bzw. des abzusaugenden Gas-Luft Gemisches in das Leitungssystem steuern.
1 Mit explosive Gas-Lutt-Gemisch gefüllter Hohlraum 2 Damm 3 Bohrungen 4 Rohrleitungen 5 Rückhaltevorrichtungen für makroskopische Festkdrperteilchen 6 Explosionsschutzventile 7 Durchmsschungs- und Auslaßrohr 8 Frischwetterzug 9 Frischluftbereich 10 Ausgangsende der Druckluftzuführung 11 Druckluftzuführung 12 Eingangsöffnung der Druckluftzuführung 13 Mechanische Pumpvorrichtung 14 düsenartige Ausbildung der Druckluftzuführung 15 Absaugrichtung 16 Ausgangs Öffnung der Druckluftzuführung 17 Einschnürung des absaugenden Leitungssystems 18 zusätzliche Druckluft-Einlaßdüsen 19 CH4-Meßsonde 20 CO-Meßsonde 21 elektronische Logik 22 Stell einrichtung für Druckluitzuibhr 23 Stell einrichtung für Zufuhr des explosiven Gas-Luft-Gemisches

Claims

Verfahren zum Absaugen explosiver Gas-Luft-Gemische aus Hohlräumen und Anordnung zur Durchfuhrung des Verfahrens Patentansprüche 1. Verfahren zum Absaugen explosiver Gas-Luft-Gemische aus Hohlräumen, beispielsweise von Methan-Luft-Gemischen aus abgedämmten Bruchteldern oder Strecken des Untertagebergbaus, mittels eines Systems von einer oder mehreren starren und/oder flexiblen gasdichten Leitung(en), das von einer oder mehreren leitungsbtlndigen Öffnung(en) in der Hohlraumwandung in einen Frischluftbereich führt, mindestens eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Druckgefälles vom Hohlraum zum Ausgang im Frischluftbereich enthält und am Ausgang durch Verwirbelung des abgesaugten Gas-Luft-Cemisches mit Frischluft und/oder gleichzeitiges Ansaugen und Vermischen von Frischluft mit dem abgesaugten Gas-LuSt-Gemisch über zusätzliche Luft-Ansaugleitungen ein nichtexplosives in die Umgebung ausbläst, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgefälle im Leitungssystem durch Einblasen von Luft mit hoher Strömungsgeschwindigkeit an einer oder mehreren Stelle(n) dieses Leitungssystems in Richtung vom Hohlraum zum Ausgang im Frischluftbereich erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die quantitative Zusammensetzung des Gas-Luft-Gemisches am Ausgang und/oder innerhalb des Leitungssystems kontinuierlich gemessen wird.
3. Verfahren nach den AnsprUchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von der gemessenen Zusammensetzung des Gas-Luft-Gemisches die Zufuhr der Luft und/oder des explosiven Gas-Luft-Gemisches in das Leitungssystem auf einen vorgegebenen Wert der Gemisch-Zusammensetzung am Ausgang des Leitungssystems reguliert wird.
4. Anordnung zum Absaugen explosiver Gas-Luft-Gemische aus Hohlräumen, beispielsweise von Methan-Luft-Gemischen aus abgedämmten Bruchileldern oder Strecken des Untertagebergbaus, die aus einem System von einer oder mehreren starren und/oder flexiblen gasdichten Leitung(en) besteht, das von einer oder mehreren leitwigsbündigen Öffnung(en) in der Hohlraumwandung in einen Frischluftbereich führt, mindestens eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Druckgefälles vom Hohlraum zum Ausgang im Frischluftbereich enthält und am Ausgang durch Verwirbelung des abgesaugten Gas-Luft-Gemisches mit Frischluft und/oder gleichzeitiges Ansaugen und Vermischen von Frischluft mit dem abgesaugten Gas-LuSt-Gemisch über zusätzliche Luit-Ansaugleitungen ein nicht^Z»loslves Gas-Luit-Gemisch in die Umgebung aufbläst, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgefälle im Leitungssystem durch Einblasen von LuSt mit hoher Strömungsgeschwindigkeit an einer oder mehreren Stelle(n) (10,18) dieses Leitungssystems in Richtung vom Hohlraum zum Ausgang im Frischluftbereich über zusätzliche Druckluft-Leitungen (11) erzeugt wird, deren Ausgangsenden (10) unter teilweiser Inanspruchnahme des Leitungssystemquerschnitts in das Leitungssystem hineinragen und deren Ausgangs Öffnungen (16) durch entsprechende Formgebung der Enden senkrecht zur vorgegebenen Absaugrichtung angeordnet sind.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch xekennzeichnet, daß die Ausgangs enden der Druckluftleitungen düsenartig verengt sind (14).
6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch £ekennzeichnet, daß das Leitungssystem hinter den AusgangsoZfnungen der Druckluftzufuhr in Absaugrichtung eine Querschnittseinschnürung (17) aufweisen kann.
7. Anordnung nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch Rekennzeichnet, daß die einzublasende Druckluft mit einer oder mehreren zweckgebunden und leitungssystemnah installierten Pumpvorrichtung(en) (13), beispielsweise Gebläse(n), erzeugt wird.
8. Anordnung nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch rekennzeichnet, daß die einzublasende Druckluft einem vorhandenen Drucklurtnetz entnommen wird.
9. Anordnung nach den Ansprüchen 4 bis 8, dadurch rekennzeichnet, daß am Ausgang und/oder innerhalb des Leitungssystems MeBSUhler (19,20) für die quantitative Bestimmung der Zusammensetzung des Gas-Luft-Gemisches angeordnet sind.
10. Anordnung nach den Ansprüchen 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte der quantitativen Zusammensetzung des Gas-Luft-Gemisches über eine nachgeschaltete elektronische Logik (21) mechanischer Stelleinrichtungen (22,23), beispielsweise Schieber oder Ventile, zur Regulierung der Zufuhr von Druckluft und/oder explosivem Gas-Luft-Gemisch in das absaugende Leitungssystem zwecks Aufrechterhaltung eines vorgegebenen nichtexplosiven Gas-Luft-Gemisches am Ausgang des Leitungssystems betätigen.