Способ тушения подземных пожаров Советский патент 1992 года по МПК E21F5/00 

Изобретение относится к горному делу а именно к способам локализации и тушения пожаров в горных выработках, и может быть использовано при ведении горноспасательных работ в шахтах и рудниках.

Известен способ тушения подземных пожаров, основанный на проветривании аварийного участка продуктами сжигания углеводородов в воздушной струе, осуществляемого непосредственно в горной выработке. Недостатком этого способа является опасность неполного сжигания метана и подачи взрывоопасной смеси в зону пожара. Такая опасность может возникнуть в-свя- зи с тем, что температура при сжигании углеводородов (до 1800°С) выше предела термостойкости крепи горной выработки и вмещающих пород и поэтому возможны значительные обрушения в зоне сжигания. Эта температура является также причиной значительного роста аэродинамического сопротивления данной выработки, обусловленного тепловым расширением газов. И то, и другое может приводить к неуправляемому снижению расхода воздуха через зону сжигания углеводородов и появлению последних в продуктах горения

Эти недостатки устранены в другом известном способе тушения подземных пожаров, включающем изоляцию перемычками пожарного участка со стороны оконтури- вающих выработок многократное последовательное отсасывание, дожигание, охлаждение и нагнетание пожарных газов в зону пожара путем их пропускания через воздухопровод с вмонтированными в него камерами сжигания и охлаждения, а также вентилятором При этом из пожарного участка отводят также метан, который отсасывают из выработанного пространства с помощью дегазационных скважин и транспортируют по газопроводу в камеру сжигания.

Недостатком данного способа является нестабильность снижения кислорода в продуктах сгорания, обусловленная изменяющимся содержанием метана в газах, отсасываемых дегазационной системой, и

Ё

ч| ON

Ч) О

связанными с этим трудностями сжигания при соотношении метан-воздух, близким кстехиометрическому. Поэтому подача получаемых продуктов сгорания в аварийный участок не обеспечивает гарантированное снижение содержания кислорода в зоне пожара, что снижает эффективность его тушения,

Цель изобретения - повышение эффективности тушения пожара за счет обеспече- ния стабильности снижения содержания кислорода в зоне пожара.

Поставленная цель достигается тем, что в способе тушения подземных пожаров, включающем изоляцию пожарного участка перемычками, нагнетание в него газов с низким содержанием кислорода, получаемых при сжигании метаносодержащей смеси газов, отсасываемой шахтной системой дегазации, и последующего охлаждения продуктов сгорания, метан перед сжиганием переводят в гидратное состояние путем компремирования, охлаждения и насыщения водой метаносодержащей смеси газов, отсасываемой дегазационной системой, от- деляют образовавшийся гидрат метана от газа и жидкости и осуществляют его разложение. При этом образующийся газообразный чистый метан дозированно подают для сжигания, причем подачу метана осуществ- ля ют-в соответствии со следующим соотношением:

тЗ

2,77.(21 - СКис)Св ,0586в,

где GB - весовой расход воздуха, кг/с;

Смет - весовой расход метана, кг/с:

Скис - содержание кислорода в продуктах сгорания.

Дозированная подача отделенного чис- того метана в камеру сгорания обеспечивает управляемое сжигание метана при соотношении воздух-топливо соответствующем минимальному содержанию кислорода и отсутствию несгоревшего метана в получаемой смеси газов. Нагнетание этой смеси в аварийный участок,в свою очередц обеспечивает ускоренное стабильное снижение содержания кислорода в атмосфере участка, что уменьшает время создания взрывобезопасной среды, ускоряет ликвидацию активного горения и повышает эффективность тушения подземных пожаров.

На чертеже представлена схема осуществления предлагаемого способа.

Аварийный участок 1 изолирован перемычками 2 с проемами,к одному из которых с помощью газопровода 3 подсоединена установка для получения газов с низким содержанием кислорода, включающая

воздуходувку 4, камеру сгорания 5 и камеру охлаждения 6. К камере сгорания 5 подключена система подготовки топлива (метана), состоящая из соединенных между собой компрессора 7, гидратообразователя 8, шламоотделителя 9 и испарителя 10,

Способ осуществляется следующим образом.

После обнаружения пожара в воздухо- подающей и воздухоотводящей выработках аварийного участка 1 сооружают изолирующие перемычки 2 с проемами. Один из этих проемов с помощью газопровода 3 соединяют с установкой для получения газов с низким содержанием кислорода, включающей воздуходувку 4, камеру сгорания 5, камеру охлаждения 6. В качестве топлива, при сгорании которого получают газы с низким содержанием кислорода, используют метан, содержащийся в смеси газов, отсасываемой дегазационной системой из аварийного или других участков шахты. Для выделения метана из этой смеси ее с помощью компрессора 7 нагнетают в гидратообразователь 8. В нем компремированную метановоздуш- ную смесь охлаждают до температуры начала гидратообразования и насыщают водой. Давление Р (МПа) и температура Т(К), при которых происходит гидратообразование, связаны между собой зависимостью

1154,61

4,6497 -Ig P

0)

давлении в гидратообразовате- ле от 1,75 МПа до 2.63 МПа температура, дс которой необходимо охладить метановоз- душную смесь, находится в диапазоне от 262 К до 273 К. Образовавшийся гидрат метана, представляющий собой твердую фазу в шламоотделителе 9 отделяют от газа (воздуха и газообразного метана, не образовавшего гидрат) и жидкости (воды, также не образовавшей гидрат) и подают в испари тель 10. В нем осуществляют разложение гидрата метана путем подвода тепла лм частичного сброса давления на воду и прак тически чистый метан, который дозирован но подают для сжигания в камеру сгорани5 5. С помощью воздуходувки 4 в эту камер подают также воздух.

Подачу метана необходимо дозироват в соответствии с соотношением

2,77-10 3(21 - Скис)Св Смет 0,058СВ,(2)

гдеСв весовая подача воздуха воздуходув кой 4, кг/с;

Смет - весовая подача метана в камер сгорания, кг/с;

Скис - содержание кислорода в продуктах сгорания.

Образующуюся в результате сгорания смесь газов, содержащую от 0 до СКис% кислорода, охлаждают в камере охлажде- ния 6 и по газопроводу 3 подают в аварийный участок 1,

Использование предлагаемого способа тушения подземных пожаров обеспечивает ускоренное стабильное снижение содержа- ния кислорода в атмосфере аварийного участка, что позволяет уменьшить время создания взрывобезопасной среды, ускорить ликвидацию активного горения, охлаждение высокотемпературной зоны и в соответствии с этим повысить эффективность тушения подземных пожаров.

Формула изобретения Способ тушения подземных пожаров, включающий изоляцию пожарного участка перемычками, нагнетание в него газов с низким содержанием кислорода, получаемых при сжигании метансодержащей смеси газов, отсасываемой шахтной системой де-

газации, и последующее охлаждение продуктов сгорания, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности тушения пожара путем обеспечения стабильного снижения содержания кислорода в зоне пожара, метан перед сжиганием переводят в гидратное состояние путем компре- мирования, охлаждения и насыщения водой метансодержащей смеси газов, отсасываемой дегазационной системой, отделяют образовавшийся гидрат метана от газа и жидкости и осуществляют его разложение, при этом образующийся газообразный чистый метан дозированно подают для сжигания, причем подачу метана осуществляют в соответствии со следующим соотношением:

2,77.(21-Скис)Св Смет 0,058СВ,

где GB - весовой расход воздуха, кг/с;

Смет - весовой расход метана, кг/с;

Скис - содержание кислорода в продуктах сгорания.

Использование: при ведении горноспасательных работ в шахтах и рудниках. Сущность изобретения осуществляют изоляцию пожарного участка перемычками. Нагнетают в него газы с низким содержанием кислорода, получаемые в результате сжигания металла, отсасываемого шахтной системой дегазации Метан перед сжиганием переводят в гидратное состояние путем компремирования, охлаждения и насыщения водой метаносодержащей смеси газов, отсасываемой дегазационной системой. Отделяют образовавшийся гидрат метана и обеспечивают его разложение. Образовавшийся при этом газообразный чистый метан дозированно подают для сжигания 1 ил

Н20

Хладагент

If/20