Рекомендации по утилизации шахтного метана для угольных шахт Кузбасса (стр. 9 из 12)
Контейнер: 12 х 3,2 х 2,9 м вес: 30т СН4: > 25 (30)%
Рисунок 6.3 – Блочная электростанция
Рисунок 6.4 –Устройство блочной электростанции
6.3.2 Контейнерные экологические газосжигательные установки КГУУ-5/8
Концентрация метана:> 25%
Размеры:контейнера L x B x H = 6 х 2,65 х 2,75 м
трубы: D 2,1 х Н 5, 4м
вес: 11т 2 т
комплектация: + распредустройство с системой анализа и учета количества газа + вакуумно-компрессорная станция (ВКС)
| + камера сжиганияДанные о подключении контейнера:- всасывающий газопровод: DN200 / PN10- электроснабжение 400 В, 250 АДанные всасывающего агрегата:Тип: ротационный насос FLC 86 RB-24H/R-G,c внутренним износостойким покрытиемПроизводительность: 570 – 1551 м3/часперепад давления:до 460 мбармощность эл. мотора55 кВтчисло оборотов2965 об/минДанные камеры сжигания:тип D1900размеры камеры: L x B x H = 2,2 х 2,2 х 1,3 мдымоотвод:D=1,9 м, Н=7,6 м, |  |
| тепловая мощность: Pth = 1710... 8525 кВттемпература сжигания: 1.000 – 1.200 °C | Варианты подключения КГУУ-5/8 |
Выбросы в атмосферу: СО< 80мг/м3, NOx < 20 мг/м3
Техника безопасности: - пламяпреградители всасывающих и напорных трубопроводах,
- анализ всасываемого газа на: СН4, СО2, О2
Рисунок 6.4 - Контейнерная газоутилизационная установка КГУУ -5/8 для шахтного газа
Снижение выбросов метана в атмосферу: 50.000 - 80.000 т СО2 в год
Котельные на шахтном газе, кпд > 90%
Сушильные установки ОФ
Калориферные установки стволовМетановые автозаправочные станции Инвестирование (до100%)
КГУУ-5/8 предназначена для утилизации шахтного газа (действующих и закрытых шахт) через сжигания его в специальной камере и предотвращения этим выделения в атмосферу вредного парникового газа - метана (СН4). Метан в 21 раз вреднее образуемого при его сгорании углекислого газа СО2.
КГУУ-5/8 может работать самостоятельно с электроснабжением от общей энергосети, так и от газовой контейнерной теплоэлектростанции (КТЭС). В последнем варианте газ КТЭС поддается от компрессора КГУУ-5/8, а излишнее количества газа, отсасываемого компрессором, сжигается в самой КГУУ-5/8.
КГУУ-5/8 могут отсасывать газ непосредственно из дегазационной скважины одной установкой или несколькими параллельно работающими установками. Кроме этого КГУУ-5/8 может подключаться к дегазационному трубопроводу впереди или позади передвижной поверхностной вакуумно-насосной станции (ППНС). В последнем варианте подключение дегазационного трубопровода к КГУУ-5/8 производиться непосредственно после ее компрессора, т.е. компрессор КГУУ не работает.
Техническая производительность КГУУ-5/8 ограничена 8МВт тепловой энергии, оптимальной длительной мощностью считается 5 МВт.
КГУУ-5/8 производит постоянный автоматический анализ поступающего газа на содержание СН4, О2 и СО2. На действующих шахтах допускается сжигать утилизируемый газ при содержание метана не менее 25% вне зависимости от содержания кислорода.
На закрытых шахтах при содержании кислорода менее 6% допускается работы КГУУ-5/8 при любом содержании метана, а при содержании кислорода 6% и более допускается работа установки при содержании метана 25 % и более.
Мощность одного контейнера: от 5 до 180 м3/мин
Количество насосов (компрессоров) в контейнере: до 4
Мощность одного насоса: 45 м3/мин при 0,9/1,1 бар (можно и 70 или 130 м3)
Разница в давлении: до 500 мбар; давление: в 60-110 мбар; байпас
Диаметр трубопроводов: 200 мм, давление до 10 бар
Вес компрессора без мотора: 1.255 кг
Мотор: 75 кВт, 400 В, 2.970 – 750 мин-1
Размеры контейнера, м: 12(9) х 2,5 х 2,5 Вес контейнера: до 11 т
 | 1) Пласт2) Контейнеры с насосами3) Дегазационная скважина4) Поверхность |
Рисунок 6.5 - Схема дегазации через скважины с поверхности
В каждом контейнере предусмотрено отделение для автоматики работы компрессоров и анализа газа (СН4, О2) и дистанционного управления
| Достоинства:- отсутствие воды;- все в 1 контейнере;- мобильность, автономность;- бесступенчатая регулировка мощности;- легкость монтажа, удобство для ремонта и ТО; |  |
- автоматический режим работы, дистанционное управление;
- приспособленность к работе с утилизационными установками;
- уменьшение необходимого резерва по мощности компрессоров на 75%;
- при работе несколько контейнеров многократно увеличивается надежность всей станции в сравнении с крупными стационарными компрессорами[7].
Описанная ниже установка применяется для активного отсасывания шахтного метана из угольных пластов действующих и закрытых шахт и последующей тепловой утилизации метана в камере сжигания или для энергетического применения в контейнерных электростанциях.
Оборудование установлено в звуко и тепло изолированном стальном 20´футовом контейнере согласно ISO-нормам (LхВхН=6058 x 2438 x 2591мм), который через трубопровод связан со скважиной в выработанном пространстве. Благодаря использованию контейнера установка очень компактна и может, в короткий срок перенесена с одного местонахождения в другое.
Контейнер разделен на машинное отделение, помещение для камеры сжигания и помещение для распределительного устройства. В машинном отделении находится насос по отсасыванию газа. К распределительному устройству относится и комплект автоматического регулирования компрессора, камеры сжигания, а также техника для анализа газа. В каждое из отделений можно попасть снаружи через отдельную дверь.
КГУУ состоит из 7 блоков и может быть для определенных условий расширена 2 дополнительными узлами.
Передвижные наземные ротационные ВНСтанции до 260 м3/мин 2- 4 насоса мощностью 50-130 м3/мин, полная автоматика, стандартный контейнер:12 х 2,5 х 2,5 м, вес: до 11 т, вакуум до 0,5 и давление до 1,2 бар отсутствие воды
Рисунок 6.9 - Изопен для изоляции выработанного пространства
6.4 Утилизация шахтного метана в модульных котельных установках (МКУ) с выработкой теплоэнергии
Рисунок 6.10- Модульная котельная установка
В качестве топлива в МКУ используется дегазационный метан с концентрацией 25-100 %. Теплопроизводительность 0,5 - 10 МВт.
Оборудование МКУ может включать водогрейный котел, резервуар для приема подпиточной воды, насосное оборудование и трубопроводы, оборудование газоснабжения, электроснабжения, щитовые устройства электроснабжения, КИПиА для работы, как в ручном режиме, так и в режиме полной автоматизации, с выводом всех параметров на компьютер[3].
6.5 Установка каталитического окисления шахтного метана с низкой концентрацией для выработки тепло- и электроэнергии
Каталитическая энергоустановка (установка каталитического окисления) предусматривает беспламенное (каталитическое) окисление метана в керамической камере для утилизации метановоздушной смеси низкой концентрации (менее 1%).
Рисунок 6.11 - Установка каталитического окисления шахтного метана
Вентиляционный метан, проходя через нагретую керамическую камеру внутри энергоустановки, постепенно нагревается ее теплом. Нагретый метан окисляется, с выделением тепла. Для поддержания работы каталитической энергоустановки в автономном режиме необходима концентрация метана в метановоздушной смеси 0,15%, при концентрации свыше 0,15% оставшийся метан используется для получения пара. Полученный перегретый пар может использоваться в стандартном турбинном генераторе для выработки электроэнергии или для получения теплоэнергии. Поскольку в системе распределение температуры чрезвычайно однородно, образования NОx не происходит[3].
7 Роль государственного регулирования
После ратифицирования Киотского протокола в феврале 2005 г., наметился учительный сдвиг в утилизации шахтного метана.
В основе Киотского Протокола — идея контроля за выбросами вредных газов, число которых входит метан. Эти выбросы измеряются в тоннах углекислого газа. По своему воздействию на окружающую среду метан является более опасным газом и поэтому 1 т сокращенных сбросов метана приравнивается к 21 т углеродного газа.
Компании, которые применяют технологию, позволяющую избегать вредных выбросов, получают углеродные квоты. Эти квоты могут быть проданы на специальной европейской бирже тем компаниям, которые превышают дозволенные выбросы, благодаря «механизмам гибкости», прописанным в Киотском Протоколе, углеродные квоты, произведенные в одной стране и зарегистрированные специальными международными органами, могут быть куплены, использованы в другой стране. Таким образом, проекты по утилизации метана. расположенные в странах, вступавших в Киотское Соглашение, получили еще один источник дохода — от продажи углеродных квот. Для большинства проектов это явилось решающим фактором, гак как прежде подобные проекты не окупались на одних только продажах электричества и тепла. По недавней оценке Американского Агентства по Охране Окружающей Среды, во всем мире из шахтного метана могло бы вырабатываться около 5 600 MB" электроэнергии. Однако необходимо заметить, что коммерческая целесообразность развития этих проектов (или скорее всего только их небольшой части) зависит от цены на углеродных квот[2].