Дек 25 2000

КОМПЛЕКСЫ ИЗВЛЕЧЕНИЯ

Опубликовано в 22:30 в категории Выставка "Перспектива ХХI"

КОМПЛЕКСЫ ИЗВЛЕЧЕНИЯ

И СЖИЖЕНИЯ ШАХТНОГО МЕТАНА

Л.Ф. Cмирнов, И.Г. Чумак

Одесская Государственная Академия Холода

Научно – Исследовательская и Внедренческая  Фирма “Лед – Газогидрат”

Запасы шахтного метана только в Украинской части Донбасса оцениваются в 2–6 триллионов м3 (до глубин 700 м). Различают 3 источника метана в шахтах.

В воздухе из дегазационных скважин содержится 94 – 97% метана; дебит в начале эксплуатации – до 30 м3 / мин и давление до 10 МПа. В течение 1–1,5 года дебит уменьшается, а давление понижается до атмосферного. На одной шахте может быть 1 – 4 скважины. На Украине метаносодержащих скважин сейчас около 300 шт и с каждой можно получить в среднем около 16т ( жидкого метана) / сут (или в пересчете на газ 8,25 млн.м3 (газа) / год). С углублением шахтных горизонтов (в Донбассе) количество скважин и их дебит увеличиваются.

В дегазационном шахтном воздухе содержится 10 – 90% метана; расход такой метановоздушной смеси в шахтах 20–70 м3/мин; разделителей такого воздуха для Украины нужно около 320 шт, каждый может извлечь от 11 до 32,4т (газообразного метана) / сут (или от 6,6 до 18,9 млн.м3 / год).

В вентиляционном шахтном воздухе содержится всего 0,2 – 0,7 % метана; однако расход такого воздуха большой » 10000 м3/мин (17000 т/сут) на один вентиляционный ствол. В шахте обычно 3–5 стволов и с каждого можно извлечь от 30 до 100 т (газообразного метана) / сут (или от 16 до 56 млн.м3 (газа) / год). Для Украины нужно около 120 шт таких разделителей вентиляционного воздуха. Актуальна задача – извлечь шахтный метан, очистить его от воздуха, углекислоты и влаги, и сжижив, реализовать по ценам импортируемого российского и туркменского газа. Извлечение шахтного метана повысит общий уровень безопасности ввиду нового отношения к метану как к ПРИБЫЛЬНОМУ 2–ому коммерческому продукту, дающему шахтерам 2–ую зарплату. Наряду с извлечением шахтного метана холодильной техникой решаемы и другие важные задачи:

ПОПУТНОГО охлаждения шахтного воздуха / без допэнергозатрат на эту задачу/;

ПОПУТНОЙ деминерализации–разделения соленой шахтной воды /2–10%солей/ с получением СУХИХ СОЛЕЙ и ЧИСТОЙ ТАЛОЙ ПИТЬЕВОЙ

ВОДЫ ВЫСОКОГО КАЧЕСТВА как коммерческих ПРИБЫЛЬНЫХ продуктов / практически без допэнергозатрат на эти задачи /.

Технически задача состоит в разработке /в основном – они выполнены/, создании и освоении нового до сих пор не имеющегося на Украине оборудования следующих типоразмеров:

1. ОЖИЖИТЕЛИ ШАХТНОГО МЕТАНА (ОШМ) производительностью

         10 ,   20 ,   30 ,   50 и 100 т (жидкого метана) /сут

 или 5,25  10,5   16    27,9.  56 млн. м3 (газа) / год.

2. РАЗДЕЛИТЕЛИ ШАХТНОГО ДЕГАЗАЦИОННОГО ВОЗДУХА (РШДВ) производительностью 10, 20 и 30 т (газообразного метана) /сут.

3. РАЗДЕЛИТЕЛИ ШАХТНОГО ВЕНТИЛЯЦИОННОГО ВОЗДУХА (РШВВ) производительностью 30 и 50 т (газообразного метана) / сут.

В ОШМ метан сжимают до 12 МПа, охлаждают до минус 105ОС, расширяют с производством холода, за счет которого метан сжижается при минус 134ОС и 0,6 МПа. Затем жидкий метан перевозят в низкотемпературных автоцистернах к потребителям и там регазифицируют. Удельный расход э/энергии в ОШМ – от 0,29 кВт–ч /кг жидкого метана (при давлении в скважине 10 МПа) до 0,85 кВт–ч/кг(при давлении в скважине 0,1 МПа). Если к скважине не подведена э/энергия,то сжижают только часть метана ( за счет энергии его давления). Капзатраты на ОШМ–20 (проектирование, оборудование всей цепочки /сжижение,накопление, транспортировка, реализация /, монтаж ) – 0,4 млн.дол. После экплуатационных расходов и налогов в сумме 0,16 млн.дол/год чистая прибыль при реализации метана по мировой цене 40дол/1000 м3 составит 0,26 млн. дол / год.

В технология извлечения метана из дегазационного воздуха используется новый процесс – газогидратная ректификация, основанный на различиях в температурах образования газогидратов для компонентов метановоздушной смеси. Дегазационный воздух сжимают до 4–12 МПа, охлаждают до 0–7ОС и, смешивая с водой, переводят в газогидраты. По высоте ректификационной колонны газовая смесь разделяется путем последовательных процессов образования и плавления газогидратов. Для условий, например, шахты им. Засядько при расходе 100800 м3/сут (117,7т/сут) дегазационной смеси с содержанием метана 27,6% выход извлекаемого метана в виде газа при 0,6 МПа составит 32,4 т/сут(или 18,92 млн.м3/год), а воздух будет охлажден до минус 20оС; удельный расход э/энергии составит 0,28 кВт–ч/кг извлеченного метана, мощность э/оборудования 434 кВт, ориентировочная стоимость оборудования 0,34 млн.дол, доход от реализации метана – 0,756 млн.дол/год, чистая прибыль после всех расходов и всех налогов составит в таком РШДВ–32 – около 0,5 млн.дол / год.

Технология извлечения метана из вентиляционного воздуха основана на процессе низкотемпературной адсорбции. Вентиляционный воздух из вытяжного ствола шахты сжимают турбокомпрессором до 150 кПа, охлаждают сначала в абсорбере до 20ОС, удаляя водой СО2 и угольную пыль, а затем в теплообменниках – до минус 37оС. Затем воздух пропускают через адсорбер,отбирая метан, и после регенерации холода расширяют в турбодетандере до 100 кПа, понижая его температуру до минус 50ОС. Холодом этого воздуха образуют лед– для местного охлаждения наиболее горячих лав. Общее охлаждение шахты осуществляют очищенным воздухом с температурой +2ОС. Расплав льда представляет очищенную талую питьевую воду высокого качества. Для условий, например, шахты им. Скочинского при расходе вентиляционного воздуха из одного ствола 10200 м3/мин с содержанием метана 0,3% выход метана составит 50,3 т/сут, выход льда и очищенной воды – около 1200 т/сут, удельный расход э/энергии – 3,09 кВт–ч/кг метана, мощность турбоагрегата

(авиадвигателя, отработавшего летный моторесурс) – 5,1 МВт, суммарная мощность э/оборудования –6,5 МВт, суточный расход э/энергии – 155664 кВт–ч (примечание: если сжечь извлеченный метан в ТЭЦ, то выработка э/энергии составит 305328 кВт–ч/сут, т.е. э/энергии производится за счет метана больше, чем тратится на его извлечение). Доход в РШВВ–50 от реализации только метана составит 1,116 млн.дол / год. Ориентировочно чистая прибыль будет не менее 0.6 млн.дол/год (прибыль от других коммерческих продуктов здесь не учтена; например, если талую чистую воду продавать по цене всего 2 коп/л, то при будущем через 2 года курсе доллара к гривне 1:10 доход от реализации воды составит 0,876 млн.дол; значителен выигрыш здесь от попутного, практически бесплатного, охлаждения шахты и от ухода от штрафных санкций за сброс шахтного рассола в природу).

Срок пуска в работу первых опытных образцов (после даты начала реального финансирования):

– ожижитель шахтного метана (из дегазацион. скважин) ОШМ–20 – через 1,5года;

– разделитель дегазационного воздуха РШДВ–20 – через 1,5 – 2 года;

– разделитель вентиляционного воздуха РШВВ – 30 через 2–3 года.

Предлагаемые технологии – наукоемкие, энергосберегающие, экологически чистые, используют новые прогрессивные технические решения. Они попутно очищают окружающую среду – извлекают метан, очищают шахтные рассолы, очищают и охлаждают шахтный воздух, получая след.коммерческие продукты: метан, пресную чистую талую воду, сухие соли, холодопроизводительность.

Внедрение указанных технологий извлечения шахтного метана, его сжижения, хранения и транспортировки может обеспечить в зачительной мере газом восточные районы Украины, поднять технический уровень–культуро–безопасности производства и рентабельность угольной отрасли.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.