Способ устранения пожаро- и взрывоопасности породных отвалов Советский патент 1991 года по МПК E21F5/00 

i о отвала и регенерации твердого катализатора. Система нагнетания в отвал воздуха состоит из нагнетательных труб 1 с перфо рацией на концах и компрессора 2 которые гидравлически связаны между собой. Система подачи в очаг горения воды или высо-. коэольного угольного шлама включает гидравлически связанные между собой инъ- ектор 3 из жаропрочного металла с перфорацией на конце и нагнетательный насос А, Система утилизации тепла горящего отвала состоит из газоотводящих труб 5, которые предназначены для извлечения газов из горящей отвальной породы, магистрального трубопровода G для транспортировки продуктов горения породы, высокотемпературного утилизатора 7 тепла с внешним теплоносителем, который установлен на магистральном трубопровод для охлаждения пожарных газов до 125-150°С. реактора 8 с вентилем S и реактора 10 с оеитилем 11, содержащих твердый катализатор и поочередно подключаемых к магистральному трубопроводу для конверсии сероводорода м сернистого газа в земетную серу, низкотемпературного утилизатора 12 тепла с внешним теплоносителем, установленного на магистральном трубопроводе для охлаждения пожарных газов до температуры, со- отаетст вующей температурй атмосферного воздуха, но не ниже 0°С, реактора 13 с реагентом для доочистки и обогащения пожарных газов, насоса 14 для обновления реагента, водоотделител 15, установленного на магистральном трубопроводе и предназначенного для удаления из него влаги, дымососа 16 для создания разрежения о системе утилизации тепла горящего отвала и котла-утилизатора 17 для дожигания пожарных-газов и использования тепла процесса их горения. В этой системе магистральный трубопровод 6 обеспечивает гидравлическую связь гэзоотводящик труб 5 с топкой котла-утилизатора 17 через реактор 8 с вентилем 9 или реактор 10 с вентилем 11, реактор 13, водоотделитель 15 идымосос 16. Высокотемпературный утилизатор 7 тепла и низкотемпературный утилизатор 12 тепла представляют собой установленные на магистральном трубопроводе емкости, в которых циркулирует внешний теплоноситель.

Система регенерации твердого катализатора состоит из трубопровода 18 с вентм- лем 19 для регенерации катализатора в реакторе 8, трубопровода 20 с вентилем 21 для регенерации кзтзллизатора в реакторе 10 и емкости 22 для аккумулирования элементной серы. В этой системе трубопроводы 18 и 20 обеспечивают гидравлическую

связь магистрального трубопровода 6 с емкостью 22 для аккумулирования серы через вентиль 19 и реакгор 8 или через вентиль 21 и реактор 10, Ип этим трубопроводам в рцакторы поступают пожарные газы с температурой больше 150°С,

Трубы 1 системы нагнетания в горную породу воздуха расположены ниже, газоог- нодящис 5 системы тепла

0 - выше очага 23 горения в породном отвале 24. имеющем защитный слой 25 из потушенной породы толщиной 1,5-2 м. Наличие защитного слоя исключает поверхностное горение породы и разбавление пожарных

5 газов выше очага горения атмосферным воздухом.

Способ осуществляют -„ лодующим образом.

После создания на поверхности отвала 24 защитного-слоя 25 из потушенной поро0 ды, напримоо, путем нагнетания в него на глубину 1,5-2 м известковой суспензии, внедряют в породу с помощью вибратора воздухоподающие трубы 1 ниже очага 23 горения и гаэоотводящие тубы 5 оыше его.

5 Включают одновременно компрессор 2 и при закрытых вентилях 19,21, 11 -дымосос 16. При этом атмосферный воздух, содержащий кислород, поступает из труб 1 в зону отвала 24 ниже очагз 23 горения. Под дейст0 оием тепловой депрессии и создаваемого дымососом 16 вблизи труб 5 разрежения атмосферный воздух, по/ .зваемый в отаал 24 из труб 1, поступает в очзг 23 горения и интенсифицирует высокотемпературные

5 процесс -. Продуктами этих процессов, со- иповождающихся превращениями углефи- цмровзиных веществ и минеральных компонентов отвальной породы, являются в основном СО, СОг, SOa. N28, Н2. СН-.

0 Газообразные вещества поступают в трубы 5, расположенные на пути их восходящих потоков, и затем в магистральный трубопровод 6. Включают в работу установленный на магистральном трубопроводе б

5 высокотемпературный утилизатор 7 тепла, теплоноситель которого охлаждает при циркуляции газообразные вещества в магистральном трубопроводе б до 125-150°С и передает тепло потребителю. Интенсив0 ность теплообмена, а следовательно, температуру газов регулируют изменением расхода теплоносителя в высокотемпературном утилизаторе 7 тепла, После охлаждения до -125-150°С газы поступают через

5 оемтиль 9 и реактор В с таердыг i катализатором, например, оксидом алюминия, где сернистый газ и сероводород взаимодействуют между собой с образованием элементной серы Б твердом состоянии.

Газообразные вещестоа, очищенные в основном от 302 и H2S, при выходе из реактора 8 подвергают охлаждению до температуры, близкой температуре атмосферного воздуха, но не ниже 0°С, включением в работу низкотемпературного утилизатора 12 . тепла, Интенсивность теплообмена в низкотемпературном утилизаторе 17 тепла, а следовательно, температуру газов, регулируют изменением расхода в нем теплоносителя, передающего тепло охлаждаемых газов потребителю, Охлажденные газы пропускают через реактор 13, в котором происходит до- очистка газов or S02, HzS и СОг вследствие взаимодействия последних с жидким реагентом, например, растворами гидроксидов щелочных металлов, циркулирующим в ре- акгоре 13 при включенном насосе 14, ,

При выходе из реактора 13 обогащенные газы осообождаются от капельной воды, стекающей в водоотделитель 15. Затем охлажденные газы очищенные от S02, H2S, С02, подают дымососом 16 в топку котла- утилизятора 17, где производят их дожигание и использование выделяющегося при этом тепла. При температуре а очаге 23 горения не менее 900°С внедряют в него вибратором инъектор 3 и включают в работу насос 4. При этом вода или водная суспензия высокозольного угольного шлама посту- пает в межкусковое пространство. Вследствие высокотемпературных процессов с участием воды пожарные газы обогащаются горючими компонентами СО, Нз, ChU. Подача в отвальную породы высокозольного угольного шлама интенсифицирует процессы горения, а следовательно, выхбд пожарных газов.

При снижении эффективности очистки пожарных газов от SO и H2S, что устанавливается по увеличению концентрации последних в топке котла-утилиззтора 17, возникает необходимость регенерации катализатора в реакторе 8 и переключения системы утилизации тепла горящего отвала на реактор 10. Одновременно закрывают вентиль 9 и открывают вентиль 11. При этом процесс контролируемого сжигания породы в отвале не прекращается. 8 этом случае пожарные газы после охлаждения до 125- 150°С в высокотемпературном утилизаторе 7 тепла поступают через вентиль 11 в реактор 10. где происходит очистка их от 302 и HaS с образованием элементной серы в твердом состоянии, затем - в топку котла- утилизатора 17 через низкотемпературный утилизатор 12 тепла, реактор 13 с работающим насосом 14 и дымосос 16. Для регенерации катализатора в реакторе 8 открывают вентиль 19 на трубопроводе 18, соединенном с магистральным трубопроводом 6, и пропускают через реактор 8 с маленькой скоростью пожарные (азы, имеющие температуру больше 150°С Под действием высокой температуры происчо

5 дит выплавление серы с поверхности катализатора, которая стекает в емкость 22 После освобождения поверхности катализатора о реакторе 8 от серы вентиль 19 на трубопроводе 18 закрывают - реактор 8 го0 тов к работе. При снижении эффективности работы катализатора в реакторе 10 отключают его с помощью вентиля 11 от системы утилизации тепла юрящего отпала и одновременно подключают к ней реактор 8 с

5 помощью вентиля 9 - восстанавливается начальная схема движения пожарных газов.

Для регенерации катализатора в реакторе 10 открывают вентиль 21 на трубопроводе 20, соединенном с магистральным

0 трубопроводом 6, и пропускают через реактор 10 с маленькой скоростью пожарные газы, имеющие температуру больше 150°С. Выплавляемая при этом с поверхности катализатора сера вытекает из реактора 10 в

5 емкость 22. После освобождения поверхности катализатора в реакторе 10 от серы вентиль 21 на трубопроводе 20 закрывают - реактор 10 готов к работе. Так поочередно происходят работа реакторов и регеиера0 ции в них катализатора без прекращения контролируемого сжигания породы в отвале,

После выгорания в отвальной породе горючих компонентов выключают компрессор2 и дымосос 16. Подавая в отвал 24 через иньектор 3 воду, охлаждают породу до температуры атмосферного воздуха. После полного охлаждения породы выключают насос 4. Затем выбирают в отвапе 24 новый уча0 сток и повторяют все операции в указанной последовательности.

Формулаизобретения

1. Способ устранения пожаро- и взрыво5 опасности породных отвалов по авт. св. № 1432248, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности извлечения тепла горящих отвалов и предотвращения загрязнения атмосферного воздуха

0 сернистыми соединениями и диоксидом углерода, образующимися при выжигании от- аалоз, перед подачей пожарных газов в топку чотла-утилизатора производят их охлаждение до 125-150°С в теплообменнике,

5 очистку от сероводорода и сернистого газа в реакторе с твердым катализатором и доо- чистку от сернистых соединений и углекислого газа путем пропускания через поглотительный реагент при температуре.

близкой температуре атмосферного воздуха, но не ниж 0°С.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что а качестве твердого катализатора

используют оксид алюминия, а в качестве поглотительного реагента - растворы гид- роксидов щелочных металлов,

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для регулируемого сжигания склонных к самовозгоранию пород в отвалах угольных шахт, разрезов, обогатительных фабрик и получения тепловой энергии без загрязнения атмосферного воздуха. Цель изобретения - повышение эффективности извлечения тепла горящих отвалов и исключение загрязнения атмосферного воздуха сернистыми соединениями и диоксидом углерода. Для этого Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для регулируемого сжигания склонных к самовозгоранию пород в отвалах угольных шахт, разрезов, обогатительных фабрик и получения тепловой энергии, без загрязнения атмосферного воздуха сернистыми соединениями. Природная склонность пустых псрод угольных месторождений к самовозгоранию может быть использована для получения тепловой энергии управляемым сжиганием их в стволах. создают в поверхностной части отвала защитный слой из потушенной породы толщиной не менее 1,5-2 м, размещают в горной массе перфорированные трубы для подачи воздуха ниже очага горения, для отсоса пожарных газов выше очага горения, производят контролируемое выжигание горючих компонентов. Утилизацию тепла отсасываемых пожарных газов и последующее сжигание их в топке котла-утилизатора производят после охлаждения пожарных га- зоа втелообменнике ддо 125-150°С, подачи их в реактор с тверрдым катализатором для конверсии сероводорода и сернистого газа в элементную серу в твердом состоянии и доочистки их от сернистых соединений и углекислого газа путем пропускания через поглотительный реагент при температуре, соответствующей температуре атмосферного воздуха, но не ниже 0°С. В качестве твердого катализатора может быть использован оксид алюминия, а в качестве поглотительного реагента - растворы гидрооксидов щелочных металлов. 1 з. п. ф-лы, 1 ил. Цель изобретения - повышение эффективности извлечения тепла горящих отвалов и предотвращение загрязнения атмосферного воздуха сернистыми соединениями и диоксидом углерода. На чертеже представлена установка для контролируемого сжигания породы в отвале. Установка состоит из систем: нагнетания в отвал воздуха, подачи в очаг горения воды или водной суспензии высокозольно: о угольного шлама, утилизации тепла горящеО -ч V4 4 Ь. СЛ ю

ft J5