UA140150U - Спосіб утилізації відходів при підземній газифікації твердого палива - Google Patents

Abstract

Спосіб утилізації відходів при газифікації твердого палива, при якому виймають вугілля та заповнюють вироблений простір відходами, їх ізолюють, виконують проведення дуттьової та газовідвідної свердловин та газифікацію відходів. Попередньо відходи розділяють та подрібнюють, а в дуттьовій та газовідвідній свердловинах монтують плазмотрон на гнучкому трубопроводі, задають діапазон температур при досягненні, якого здійснюють процес газифікації вибраної сировини і управління активністю зон вогневого вибою газогенератора в безперервному процесі за довжиною стовпа газифікації.

Description

НН й пе Н

НН З у ; З 1 уч

НІ шої З 4 че НЕ зок х нед ай у е щи Н рН я їх і: дити і ? Ка е и РУ Н

І знаки. Ой і Х можна ів де пееенефве ЯК І Й

Миююююююююк сх І о на ке вм нн в МН НКИ есеї : ши нн у давав в оно о о ; ! ЗОН: ТІ с: Кого З с: ж: | | хх Ко НН КАН:

З й са ЕХ Ге длеильенни дно а ВІ: БАН: й Кіз 1 ВИК содовим нок се ША он БІ - КІ повних Сх КЕНЕ: ее й В я НЕ:

Е 5: І НВ НН: Ь х НЕ:

Я вернннен :х ВЕШ: НН В а: ІЗ й - : ППП ВИ хх Ж » ДЕ НУ: х З ВЕ ТК г 5 Ї: т 1 5 ЕЯВЕД З т ЗВДо во оово ооо З ЗКУ ШИ ЗОВ нн В х Б: 5 55 У-853 Її г 5 ні В В с КН

Є Ні Шо ШЕ я 3 З ' В я: : Ж ІЕІНЯ з НК х К З 5 х ЗХ МОНУ хх Н В. НЕ З х ї: ї ІВ 5 : КЕ х 5 ї В Х НН: у й їх 2 5 Ї Ї: х НЕ:

З ; ЕЕ : » З ! В 5 15

З Х х ЕЕ 5» 5 ! В З НУ:

З х і Е «т Я: ГЕ: і В ж:

Е 535 іо з Я, :1:5 В З 115 ; ЖІ 45 о ЕЕ НІ ; ЕВ 5 35 й ЗНУ сх ВО у УКХ: Са ЩЕ г Ї ит Х у: Во щу ; З ОЕМ З ! ЗТ х 5 35Х х хе у ВХ: Н:

З х зу й КУ хг З Х ке НЯ ї : ЕЕ ї » Є ї В Х НН: х хіх УКХ Н хх Я В ; І І 8 5555 понос І: о у М: - дух ПК ВВЯКЯ ОХ З ГА В ! ПИ 51 і З НЯ г ; ше БІВ й 3 їви ПСИ) как НВКХ хх Х те Я і Де с) НУ: ї ХКН ПОЕТА г М Я | КАЛУ х НН й ЗХ: ТАКУ я В З : фе Ти сей НН: 5 ЗУ Дня ЗУ ІК ЗОМ ! он МЕ 5 5 335 кулі «3 І узі З я 5 533 ЩІ. НЕ: ох ! і НЕ х НУ : х 35 ІЕ1ЩУ г х З 14 І: В 5 5 35 ОЗ НІХ 39 ла І: і

Х 3 нн ше |: НН : 35 53 5 зи В КЕ: ї Я і ХУ х з З в: у 35 ЗК: сш: 5 5 335 5 и З З В й 53 х в'я у Не: 5 я ХХХ З Б х І Х у Кі : 1.3 РР й с куме мм Е «3 х х У НН ; я ле ли ЕН м З Х НУ ї р МН А НИ Ж НЕ М Н НЕ й Я н ї х З В х х іє жо я - СУ х х а: с яти З ї шо т х 5 по: жиечкинннх 8

З й я че і: В но У 5 Ж я ло 55 Ж На ЯКІ у, скжжжкя 5 Я хо В з о ще х Ж КІ ЖІ же : кн тА С «АВ їх В ТІ ВІТ З ї: аа на кла а М ШИНИ З З КМ МЕ З : 5 о й х ун я В Я З Х у

К у ок, 2 поки нини ннинк тенти чинну хм у і | ау й пря і ; Но ; і З Анни чний ФК КЕ ЦІ Х : ; ь мага Х фо ї ан 3 дзлдалак ай Ї; клеми ія ге - хх пам окмммм х

ПЕН о За Ї ке КІ до дм і

Со хумнонй ща вх м В ож і І

Корисна модель належить до охорони навколишнього середовища, а саме до переробки та утилізації побутових та промислових відходів, при газифікації твердого палива.

Відомим технічним рішенням є спосіб утилізації відходів, що включає відділення фракції, що не містить вуглець, і подальша її газифікація у підземному газогенераторі. Перед введенням у підземний газогенератор фракцію відходів, що містить вуглець, піддають піролізу при температурі 500-600 "С, при цьому газоподібні продукти піролізу змішують з газоподібними продуктами отриманими при газифікації, а решту - тверду фракцію і (або) продукти очищення газоподібних продуктів піролізу - вводять у підземний газогенератор по свердловині (Патент КО 2156406, Е2305/34, Е23055/027, Е21В43/295, 20001.

Недоліками даного способу є складність технології, в тому числі, з необхідністю залучення додатково джерела тепла для процесу піролізу та захоронення частини твердих відходів процесу піролізу, що містять вуглець.

Близьким технічним рішенням є спосіб знищення бактеріологічних, токсичних речовин, твердих та промислових відходів, що включає виймання вугілля в блоці камерами з залишенням ціликів і заповнення простору між ними відходами з подальшою ізоляцією виїмкового блоку, оконтурюючи його виробками, які після монтажу повітроподавального та повітровідвідного трубопроводів заповнюються твердіючим закладанням. Після чого ініціюють самозапалювання вугілля ціликів у міжкамерних ціликах та, регулюючи подачу кількості кисню до джерела горіння, збільшують температуру в багатоканальному підземному газогенераторі, при якій бактеріологічні, токсичні речовини, тверді та промислові відходи повністю розкладаються і спалюються |Патент К2 15862, Б230 7/00, 20051.

Недоліком даного способу є достатньо низька ефективність процесу утилізації відходів з переходом процесу у режим спалювання, що обумовлює не стабільність процесу газифікації при зростанні вигазованого простору підземного газогенератора.

В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення способу утилізації промислових та побутових відходів у шахтному газогенераторі, в якому, шляхом введення нових технічних рішень і технологічних операцій, досягається спрощення технології, управління активністю зон вогневого вибою газогенератора в безперервному режимі за довжиною стовпа, підвищення безпеки та інтенсивності переробки та утилізації промислових та побутових відходів у пласті

Зо твердого палива, і за рахунок цього, досягається підвищення ефективності ведення процесу газифікації вугілля з тонких некондиційних пластів, так і відходів з мінімізацією техногенного впливу на довкілля.

Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі утилізації відходів при газифікації твердого палива, що включає виймання вугілля та заповнення виробленого простору відходами, їх ізоляцію, проведення дуттьової та газовідвідної свердловин та газифікацію відходів, і відрізняється тим, що попередньо відходи розділяють та подрібнюють, а в дуттьовій та газовідвідній свердловинах монтують плазмотрон на гнучкому трубопроводі, задають діапазон температур при досягненні, якого здійснюють процес газифікації вибраної сировини і управління активністю зон вогневого вибою газогенератора в безперервному процесі за довжиною стовпа газифікації.

На кресленні наведена технологічна схема утилізації відходів при підземній газифікації твердого палива: 1 - вугільний пласт, 2 - відходи, З - магістральний повітроподаючий штрек, 4 - дренажний штрек, 5 - бортовий хідник, б - збірний хідник, 7 - збірний монтажний хідник, 8 - бортовий підготовчий хідник, 9 - компресор, 10 - кисневий генератор, 11 - парогенератор, 12 - дуттьова свердловинна, 13 - гнучкий металевий трубопровід з плазмотроном, 14 - гнучкий резиновий трубопровід, 15 - напрям подачі дуття, 16 - газовідвідна свердловинна, 17 - напрям виходу генераторного газу, 18 - газовідвідний канал (берма), 19 - похилий газовідвідний канал, 20 - вертикальна газовідвідна свердловинна (на поверхневий комплекс з утилізації та переробки продуктів газифікації); 21 - насадка-плазмотрон, 22 - жаростійка перемичка, 23 - вигазований простір шахтного газогенератора; 24 - монтажна берма (реакційний канал шахтного газогенератора), 25 - підготовка бурошнекової камери, 26 - бурошнекова установка; 27 - закладка відходами бурошнекової свердловини; 28 - бункер для відходів; 29 - напрям подачі відходів, 30 - стрічковий конвеєр, 31 - скребковий конвеєр, 32 - вогневий вибій шахтного газогенератора, 33 - реакційний канал шахтного газогенератора, 34 - свіжий вентиляційний струмінь, 35 - вихідний вентиляційний струмінь.

Спосіб реалізується наступним чином

При здійсненні способу, перевага надається тонким некондиційним вугільним пластам, а також шахтам які вичерпали свій термін існування, або знаходяться в стагнації й мають локальні запаси твердого палива.

Процес утилізації відходів розпочинається з попереднього сортування та подрібнення на поверхневому комплексі шахти. Сортування відходів здійснюють з відділенням металевої та скляної сировини.

За довжиною виїмкового стовпа газогенератора з боку збірного хідника (6), збірного монтажного хідника (7) та бортового підготовчого хідника (8) формуються, за допомогою бурошнекових установок (26), камери для закладки відходів. Відходи з поверхні шахти поступають у бункер для відходів (28). З якого по стрічковому конвеєру (30) та скребковому конвеєру (31) до виїмкових стовпів шахтних газогенераторів, де закладаються бурошнековою установкою (26) у завчасно підготовлені камери, що були сформовані при виймання вугілля бурошнековою установкою (26). Після закладки камер відходами споруджують перемички для їх ізоляції.

Підготовку шахтного газогенератора проводять з магістрального відкотного штреку (3) за допомогою дуттьової (12) та газовідвідної (16) свердловин по вугільному пласту (1). З боку магістрального відкотного штреку (3) виїмковий стовп газогенератора оконтурюється бермою (18) і відділяється від штреку жаростійкою перемичкою (22), збоку дренажного штреку (4) споруджується монтажна берма (24) у якій формується реакційний канал. У монтажній бермі (24) монтуються елементи керованої подачі дуття. В дуттьову (12) та газовідвідну (16) свердловини монтують гнучкий керований трубопровід з плазмотроном (13). Після закінчення монтажних робіт берма (24) відділяється від дренажного штреку (4) жаростійкою перемичкою.

Розпал вугільного пласта здійснюється на сполучені дуттьової свердловини (12) та реакційного каналу газогенератора (33) за допомогою насадки-плазмотрона (21). Насадки- плазмотрони (21) мають бічний спрямований отвір направлений у бік дзеркала вогневого вибою (32) шахтного газогенератора та обладнані електродами, що дозволяє використовувати їх для подачі дуттьових сумішей, розпалювання та здійснення реверсу з періодичним впливом на відходи високотемпературною плазмою.

Попередньо задають діапазон температур залежно від вибраної сировини чи марки вугілля, наприклад, для марки Г діапазон температур складає 520-650 "С, який контролюють в процесі розпалювання, шляхом балансування тиску та складом дуття, і в процесі газифікації вугілля, в тому числі, і відходів при поступовій зміні складу сировини за довжиною стовпа газифікації.

Зо В процесі газифікації гнучкий металевий трубопровід (13) по дуттьовій свердловині (12) посувається за вогневим вибоєм (32). Для рівномірності посування вогневого вибою здійснюється реверс активних зон реакційного каналу (33). При реверсі гнучкий металевий трубопровід (13) посувається по свердловині (16).

При газифікації вугільного пласта (1) через перфоровані насадки-плазмотрони (21), що установлені на сполученнях дуттьової (12) та газовідвідної (16) свердловин з реакційним каналом газогенератора (33) спрямовується дуттьова суміш на дзеркало вогневого вибою (32), а при газифікації відходів (2) подається кисень або кисенькпара (О2-67-91 95). Пуск плазмотрона здійснюється на повітрі. Як робочий газ використовують пару або повітря, який проходячи повз дугу утворює струмінь високотемпературної плазми, яка спрямовується на вогневий вибій. Температура процесу може досягти Т-2200-2500 "С. Отримані таким чином високі температури дозволять забезпечити стабільність та активність кінетики хімічних реакції при газифікації неоднорідної маси відходів. Температура вихідного газу у газовідвідній свердловині при газифікації вугілля, наприклад, марки Г у діапазоні Т-820-870 "С, а при виході з газогенератора Т-708-756 "С при тиску Р--1,9-2,2 атм.

Змінна потужність плазмотронів, при їх періодичній роботі, дозволить вирішити та покращити технологічні рішень з пуску підземного газогенератора, розпалом вугільного пласта, пропаленням реакційного каналу (33) та реверс з формуванням активних зон вогневого вибою (32).

Піроліз та газифікація відходів здійснюється в міру видобутку і переробки вугілля у виїмковому стовпі шахтного газогенератора. Піроліз відходів відбувається у діапазоні температур 3000-1000 "С під впливом температурного поля, що формується навколо вогневого вибою (32) за рахунок кондуктивного та конвекційного прогріву порід. Газифікація відходів (2) у виїмковому стовпі газогенератора відбувається за допомогою періодичного впливу плазмотронів (21) на термохімічний процес утилізації і переробки сміття, у підвищеному температурному режимі, що забезпечує обеззараження та утилізацію канцерогенних речовин.

Застосування насадок-плазмотронів (21) у процесі газифікації обумовлено інертністю складу відходів до процесу газифікації, тому створення граничних температурних коливань у газовій фазі на поверхні відходів забезпечує стабільність термохімічної переробки. Розташування насадок-плазмотронів (21) у місцях подачі у реакційний канал (34) реагентів забезпечує 60 незалежне джерело високотемпературного впливу, що обумовлює керованість процесом газифікації відходів з різноманітним складом як у автотермічному, так і періодичному аллотермічному режимах.

В таблиці наведені параметри та показники газифікації відходів у виїмковому стовпі шахтного газогенератора при вмісті паливних з'єднань 15 95, які отримані при обгрунтуванні накопиченого досвіду та результатів аналітичних, лабораторних, стендових та натурних досліджень технології підземної газифікації вугілля.

Таблиця

Показники газифікації відходів у виїмковому стовпі шахтного газогенератора

Параметри розташування відходів у стовпі газогенератора (І вт) та термін експлуатації Швидкість Вихід Вихід газу з т. рин | ШТУЧНОГО відходів за

Тип тя -н: - газифікації - дуття Кількість Кількість відходів, газу 3. термін свердловин з | відходів у м/доб відходів, | експлуатації, відходами у | виїмковому мЗ/кг 106,м3 "до. стовпі стовпі, т

Вихід паливних газів (СО, СнНа, Нг) з відходів при кисневому дутті складе 3,8-4,6-105 м3, при парокисневому 5,4-7,1-.106 м3 залежно від довжини виїмкового стовпа газогенератора. Вихід паливних газів при термохімічній переробці сміття складе 2,2-2,6 м3/кг з теплотворною здатністю 1,8-2,42 кВт/кг відходів. Термін газифікації відходів у свердловині (25) складе 1,8-4,0 діб з періодичним запуском насадок-плазмотронів (21) при газифікації та у період зміни активних зон реакційного каналу газогенератора (33).

Впровадження технології сумісної газифікації вугілля та відходів у пласті твердого палива зі застосуванням насадок-плазмотронів забезпечить розширення ресурсної бази використання вторинної енергетичної сировини, адаптивність, направленість та стабільність процесу газифікації з мінімізацією впливу на довколишнє середовище при переробці, очистці та захороненні термооброблених твердих відходів з отриманням енергетичного та хімічного продукту.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб утилізації відходів при газифікації твердого палива, при якому виймають вугілля та заповнюють вироблений простір відходами, їх ізолюють, виконують проведення дуттьової та газовідвідної свердловин та газифікацію відходів, який відрізняється тим, що попередньо відходи розділяють та подрібнюють, а в дуттьовій та газовідвідній свердловинах монтують плазмотрон на гнучкому трубопроводі, задають діапазон температур при досягненні, якого здійснюють процес газифікації вибраної сировини і управління активністю зон вогневого вибою

   Зо газогенератора в безперервному процесі за довжиною стовпа газифікації.