установка для уменьшения взрывоопасности угольных шахт

Формула изобретения

Установка для уменьшении взрывоопасности угольных шахт, содержащая компрессор, воздухозаборное устройство, размещенное в местах наиболее вероятного повышения концентрации метана, например в непосредственной близости от высокопроизводительного угольного комбайна, систему из двух последовательно соединенных вихревых труб для сжижения метана с соплами подачи смеси воздуха с метаном в трубы по касательной, диафрагмы с центрально расположенными в них отверстиями в прилегающих к соплам концах труб, регулируемые кольцевые щели на противоположных концах труб, причем диафрагма первой по ходу движения смеси вихревой трубы соединена с соплом подачи смеси во вторую по ходу движения смеси вихревую трубу, отличающаяся тем, что компрессор соединен с воздухозаборным устройством и с соплом подачи первой вихревой трубы, а диафрагма второй вихревой трубы - с отделителем жидкого метана от воздуха, который соединен также с баллоном для сжиженного метана или с трубопроводом для удаления метана из шахты.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к оборудованию для уменьшения взрывоопасности угольных шахт в случаях повышенного выделения метана (например, при использовании вновь установленных высокопроизводительных угольных комбайнов).

Вентиляционные выбросы угольных шахт содержат примерно 1,5% метана (1).

При использовании высокопроизводительных угольных комбайнов концентрация метана может повышаться, что увеличивает взрывоопасность угольных шахт.

В то же время известны вихревые трубы для охлаждения воздуха (2), соединенные последовательно одна с другой, которые могут быть использованы для сжижения метана.

Задача изобретения - уменьшение взрывоопасности угольных шахт.

Поставленная задача решается созданием установки для уменьшения взрывоопасности угольных шахт, содержащей компрессор; воздухозаборное устройство, размещенное в местах наиболее вероятного повышения концентрации метана (например, в непосредственной близости от высокопроизводительного угольного комбайна); систему из двух последовательно соединенных вихревых труб для сжижения метана с соплами подачи смеси воздуха с метаном в трубы по касательной; диафрагмы с центрально расположенными в них отверстиями в прилегающих к соплам концах труб; регулируемые кольцевые щели на противоположных концах труб, причем диафрагма первой по ходу движения смеси вихревой трубы соединена с соплом подачи смеси во вторую (по ходу движения смеси) вихревую трубу, и отличающейся тем, что компрессор соединен с воздухозаборным устройством и с соплом подачи первой вихревой трубы, а диафрагма второй вихревой трубы - с отделителем жидкого метана от воздуха, который соединен также с баллоном для сжиженного метана или с трубопроводом для удаления метана из шахты.

Установка для уменьшения взрывоопасности угольных шахт представлена на чертеже, где 1 - первая вихревая труба; 2 - вторая вихревая труба; 3 - сопла подачи смеси воздуха с метаном; 4 - диафрагмы; 5 - регулируемые кольцевые щели; 6 - воздухозаборное устройство; 7 - компрессор; 8 - отделитель жидкого метана от воздуха; 9 - баллон для сжиженного метана.

Установка для уменьшения взрывоопасности угольных шахт работает следующим образом.

При работе высокопроизводительных угольных комбайнов выделение метана из угольных пластов увеличивается, что повышает взрывоопасность угольных шахт. Для предотвращения этого в непосредственной близости от угольного комбайна или в другом месте с повышенным содержанием метана размещается воздухозаборное устройство, из которого воздух с повышенным содержанием метана поступает в компрессор 7 и далее в сопло 3 первой вихревой трубы с коэффициентом, характеризующим холодную составляющую воздушного потока, близким к 1, когда почти весь воздух выходит через диафрагму 4, где он охлаждается примерно на 50°С. Затем охлажденный воздух подается в сопло 3 второй вихревой трубы, где он охлаждается еще примерно на 50°С (суммарное охлаждение составит примерно 100°С , что достаточно для сжижения метана, сжижающегося при температуре 83,6°С и давлении 46,6 атм (3). Затем смесь воздуха со сжиженным метаном поступает в отделитель жидкого метана от воздуха 8, из которого жидкий метан подается в баллон 9 или трубопровод для сжиженного метана и удаляется из шахты.

Литература

1. А.Носков (в соавторстве с В.Пармоном). Каталитические технологии для расширения энергетической базы России за счет нетрадиционных источников./Наука в Сибири №1, январь 2006 г. http://www-sbras.nsk.ru/HBC/.

2. Мартынов А.В., Бродянский В.М. <<Что такое вихревая труба?», М.: Энергия, 1976.

3. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей, М.: Наука, 1972.