УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАНА ИЗ ОБЩЕШАХТНОЙ ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ СТРУИ ВОЗДУХА

Устройство для извлечения метана из общешахтной вентиляционной струи воздуха относится к угольной промышленности.
Известно устройство для удаления рудничного газа из забоя, которая включает трубопровод, установленный в скважине и соединяющий забой с поверхностью, на поверхности шахты в верхней части трубопровода установлены задвижка и авиационные турбины (1).
Наиболее близким техническим решением для извлечения метана из общешахтной вентиляционной струи является устройство, в котором на всасывающей стороне турбодвигателя-вентилятора на его валу посажен винтовой механический завихритель общешахтного потока воздуха, производящий в выработке-камере центробежное разделение потока на струи с большим, в центральной части потока, и меньшим, на периферии потока, содержанием метана, при этом в полом валу завихрителя прорезаны отверстия для сбора в полом валу и выхода из него обогащенной струи воздуха с метаном [2]. Недостатком прототипа устройства является небольшого сечения в виде прорезей вход в полый вал отделенного от потока воздуха более богатой по метану струи, в результате чего снижается концентрация метана в струе.
Техническим результатом полезной модели является повышение процентного содержания метана в концентрируемой центробежными силами центральной свободной струе за счет естественного создания ее на напорной стороне главного шахтного вентилятора и управляемого отбора газа в свободной струе.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для извлечения метана из общешахтной вентиляционной струи, содержащем камеру центробежного разделения потока воздуха с метаном на струи с большим и меньшим содержанием метана, камера закреплена на нагнетательной стороне главного шахтного вентилятора в
его надшахтном здании и содержит ряд входных и выходных тангенциальных отверстий, на выходном торце, внутри камеры по продольной ее оси установлен патрубок выхода свободной струи с возможностью передвижки патрубка в камере к месту с максимальным содержанием метана в свободной струе, при этом соотношение длины камеры к ее диаметру равно 10:1, а соотношение площади камеры к площади патрубка равным 5:1.
Установка камеры потока на нагнетательной стороне главного шахтного вентилятора позволяет создать сильное вращение метановоздушного потока в камере за счет тангенциальной подачи воздуха и естественно центробежно отделить от него метан, по меньшей плотности по сравнению с воздухом, в центральную свободную струю с высоким (до 99%) содержанием газа, чему способствуют дополнительное ускорение потока несколькими тангенциальными входами воздуха в камеру, а также возможность забора свободной струи в патрубок в месте, где содержание метана при естественном центробежном закручивании достигает максимума. Эффективность извлечения метана достигается соблюдением при установке камеры соотношения длины камеры к ее диаметру равным 10:1 и площади патрубка к площади камеры равным 1:5.
Далее предложение поясняется чертежами.
На фиг.1 показано продольное сечение вентиляционного ствола со сбойкой к вентилятору и зданием главного вентилятора шахты; фиг.2 - расположение в плане оборудования в здании главного вентилятора, сечение А-А с фиг.1; фиг.3 - вертикальный разрез передней части камеры, сечение В-В с фиг.2; фиг.4 - продольное сечение патрубка, узел К с фиг.3.
Где: 1 - камера для центробежного извлечения метана из общешахтного потока воздуха; 2 - вентиляционный ствол; 3 - сбойка 3; 4 - здание главного шахтного вентилятора; 5 - патрубок выхода струи с высоким содержанием метана; 6 - главный шахтный всасывающий вентилятор; 7 и 8 - левый и правый подающие трубопроводы; 9 и 10 -
правый и левый трубопроводы выхода из камеры воздуха с минимальным содержанием метана; 11 и 12 - правый и левый диффузоры выброса воздуха с минимальным содержанием метана в атмосферу; 13 - естественно закрученный поток воздуха в камере; 14 - втулка для патрубка и 15 - крепежь патрубка.
Работа устройства состоит в следующем.
3
Поток воздуха из шахты с относительно высоким содержанием метана в количестве до 500 м/с из вентиляционного ствола 2 по сбойке 3 поступает к всасывающему главному вентилятору 6. Для утилизации метана шахтный воздух на нагнетательной стороне шахтного вентилятора под большим давлением (до 600 даПа) направляется в камеру 1 для естественного центробежного разделения на две струи: центральную свободную с содержанием метана до 99% и периферийную с содержанием - 0,1%. Это происходит за счет тангенциального входа в камеру под большим давлением общешахтного потока воздуха в смеси с метаном и естественного с высокой скоростью вращения потока в камере центробежного разделения потока на две струи из-за разности плотностей метана и воздуха (метан в два раза легче воздуха). Метан образует свободную струю, которая движется в центре потока с параболическим возрастанием процента содержания метана, остальной более тяжелый воздух перемещается по периферии камеры. Подача общешахтного потока воздуха с нагнетательной стороны вентилятора при большом давлении обеспечивает необходимое центробежное разделение потока. Вращение потока и центробежное разделение дополнительно усиливается за счет нескольких тангенциальных входов 8 и 9 в камеру. Подача потока по нескольким тангенциальным входам способствует увеличению количества воздуха и напора также за счет появления параллельных соединений в трубопроводах. Для выхода из камеры свободной богатой струи на противоположном конце камеры имеется в центре патрубок 5. Патрубок может быть передвинут во втулке 14 корпуса для забора свободной струи
в месте достижения в ней максимального процентного содержания метана. Эффективность разделения потока на струи определяется соотношением длины камеры к ее диаметру равным 10:1 и отношением площади камеры к площади патрубка равным 5:1.
Источники информации
1. Установка для удаления рудничного газа из шахты. Заявка на изобретение №95107820. МПК E21F 7/00.
2. Патент РФ №2096626 Способ утилизации шахтной метановоздушной смеси и устройство для его осуществления / Л.А.Пучков, Г.Г.Каркашадзе, С.А.Гончаров.