Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПНЕВМО-УГОЛЬНОГО ТОПЛИВА (ПУТ)

Изобретение относится к топливно-энергетической промышленности и может быть использовано для добычи, транспортировки и сжигания ПУТ от забоя угольных предприятий до терминала теплоносителя и сжигания в котлах (бойлерах). ПУТ может быть с газом метаном, как ПГУТ - пневмо-газо-угольное топливо.

Известен способ наиболее экономичный - пневматическое транспортирование высокодиспергированных материалов (например, уголь крупностью около 5 мкм) магистральными трубопроводами. Ориентировочно затраты на перемещение 1 т угля, например, на расстояние 250 км при грузопотоке 220 т/ч (скорость движения аэросмеси 3-5 м/с) по трубопроводу диаметром 250 мм должны быть в два раза меньше, чем при перемещении по железной дороге (А.Е.Смолдырев. Гидро- и пневмотранспорт. - М.: Металлургия, 1967 г., с.95-96).

Пневмотранспортные установки (ПТУ) работают с использованием сжатого воздуха или разрежения.

По принципу действия для угольных предприятий (УП) принимаем транспортирование груза по методу флюидизации, когда насыщенный воздухом сыпучий материал приобретает высокую подвижность, обеспечивающую возможность перемещения продукта по трубам под действием давления сжатого воздуха (аэролифт).

По характеру работы углепроводы состоят из трех схем: всасывающие, нагнетательные, смешанного типа, принимаем схему смешанного типа, представляющую комбинацию первых двух схем.

В установках смешанного типа (рис.1в ПК Энергомаш (статьи - Обзор литературы) Пневмотранспорт… http//www )

уголь сначала движется по углепроводам всасывающей части установки, выделяется в разгрузителе и через шлюзовый затвор подается в углепровод нагнетательной части. В смешанных установках продукт-уголь из разных точек загрузки может быть подан в несколько точек разгрузки. Способ транспортировки при нагнетательном типе установок, работающих по принципу «транспорт сплошным потоком», в котором осуществляют перемещение ПУТ в аэрированном состоянии в виде воздушно-продуктовой смеси высокой концентрации, принят в качестве прототипа.

Недостатки приведенного способа заключаются в том, что пневмоэнергия не участвует в процессе добычи продукта (угля) на месте его извлечения (в забое УП), в то же время она участвует в сжигании угля в котлах теплоносителя после его переработки на конечном терминале (ТЭЦ). Отсутствует непрерывная взаимосвязь между горными машинами в забоях УП и бойлерами. Ограниченная область применения - только пневмотранспорт местного характера в пределах предприятия.

Известен способ проведения горных выработок по угольному пласту и транспортирование ВУТ с применением «Проходческого агрегата Н.Г.Черных» (а.с. СССР 787640, опубл. 1980 г.) (АПЧ) с механической отбойкой и дроблением горной массы с погрузкой всасываем гидропневмоэжекторами с локализацией газа метана и угольной пыли через полость рабочего органа, с гидропневмотранспортированием, с дроблением через полость механизма передвижения агрегатированного углесосом с подачей ВУТ на его всас и далее напорным гидроуглетранспортом в общешахтную систему гидроподъема.

Таким же способом обладает универсальный проходческий агрегат (АПУЧ) с более эффективной погрузкой за счет винтовых питателей, также через рабочий орган с первой и второй ступенью дробления (патент РФ №2172836 от 27.08.2001 г. Бюл. №24), который может применяться и с традиционным транспортом при использовании пневмоэжекторов. Известен исполнительный орган (ИО) (патент РФ 2159851 от 27.11.2000 г. Бюл. №33), выполняющий функции разрушения угля путем скола, пылеподавления, дробления горной массы с загрузкой ее всасыванием через входные окна забурника для дальнейшей транспортировки, при этом резцы описывают удлиненные эпициклоиды, осуществляя скол и дробление с получением фракции угля от 0 до 3 мм.

При применении способа разрушения угля в забое шахты ИО сколо-дробящевсасывающего типа (СДВ) ситовой анализ угля показывает, что удельный вес мелких фракций составляет 70% и более (И.И.Ключников, А.С.Архангельский, Проходческие комбайны ПКГ-3 и ПКГ-4. Госгортехиздат, 1961, с.153).

Недостатки приведенных способов в том, что используется гидропневмотранспорт от забоя УП до теплоносителя, при котором сначала смачивают уголь для его транспортирования, а потом сушат для его сжигания. Отсутствует непрерывная взаимосвязь забойных горных машин с потребителем топлива. Ограниченная область применения из-за значительных затрат или снижения кпд.

Задачей изобретения является устранение недостатков, увеличение области применения ПТУ путем взаимосвязи с горными машинами в забоях УП с получением ПУТ для теплоносителя типа ТЭЦ, где оно и сжигается.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения ПУТ, включающем горные машины угольных предприятий (УП) с исполнительным органом (ИО) типа сколо-дробящевсасывающего (СДВ) с возможностью получения угольного порошка с локализацией газа метана и угольной пыли, пневмотранспортные установки (ПТУ), конечный терминал ТЭЦ с сжиганием ПУТ в виде угольного порошка, одновременно получают ПУТ на УП и сжигают на ТЭЦ, при этом непрерывно транспортируют ПУТ из забоя УП до терминала ТЭЦ (теплоносителя) через непрерывную серию полых частей ПТУ всасывающе-нагнетательного типа.

Всасывание ПУТ осуществляют одновременно в нескольких забоях угольных предприятий и нагнетают ПУТ в несколько ТЭЦ (теплоносителей).

ПУТ получают вместе с газом в угольном пласте, транспортируют вместе с газом до теплоносителя и сжигают вместе с газом в теплоносителе (ТЭЦ).

На фиг.1 показан условно способ получения ПУТ в забоях УП, которое с помощью ПТУ транспортируют до терминала теплоносителя и сжигают.

Схема ПТУ состоит из забоя 1 (продукт), горных машин 2 в забоях шахты, пневмотрубопроводов по горным выработкам 3, пневмо-углетрубопроводов 4 с промежуточными компрессорными (воздуходувными) установками 5 до терминала теплоносителя ТЭЦ 6 с накопителем 7, шлюзовым затвором 8 и топкой 9.

Горная машина типа АПЧ включает всасывающую часть ПТУ и состоит по аналогии с названиями элементов схемы прототипа из: ИО типа СДВ, исполняющего функции СОПЛО; стрелы ИО - гибкого рукава; корпуса горной машины - всасывающего углепровода; полости механизма передвижения с винтовым питателем - воздуховода; корпуса механизма передвижения, агрегатированного смесительной камерой.

Горная машина соединена с трубопроводами в горной выработке гибкими аккумулирующими рукавами 10 длиной, равной суточному продвиганию забоев через пневмотрубопровод 3 с компрессорной 11 и через трубопровод 4 и установки 5 с конечным терминалом 6, накопителем 7, затвором 8, топкой 9. По всем горным выработкам прокладывается противопожарный трубопровод 12 с возможностью проведения горных выработок по породе с гидропневмотранспортом с применением горных машин с ИО типа СДВ 13 и отстойников 14.

Мелкую фракцию угля получают в забое УП. По пути движения ПУТ дополнительно измельчается, сушится и в готовом виде поступает на терминал теплоносителя.

Способ работает следующим образом: от компрессорной 11, установленной на промплощадке шахты, воздух по трубопроводу 3 подается в пневмоэжекторы горных машин 2 и при включении в работу ИО типа СДВ происходит всасывание отбитого и мелкой фракции угля в забоях УП. Для более эффективного всасывания полость ИО снабжена винтовым питателем. Полученное ПУТ через всасывающую часть ПТУ от всасывания переходит в нагнетательную часть ПТУ и через промежуточные компрессорные установки 5, через накопитель 7, через затворы 8 поступает на конечный терминал потребителя, где в порошкообразном состоянии как ПУТ сжигают в котлах с подачей воздуха с газом из верхней части накопителя.

Предлагаемый способ в несколько раз экономичней по сравнению с существующим: транспортирование в УП от забоев конвейерным и автотранспортом до погрузки в железнодорожный транспорт, дробление на ТЭЦ и затем в порошкообразном виде сжигание в котлах.

Осуществляется получение, транспортирование невидимого закрытого экологически чистого топлива с повышенным кпд при извлечении угля из угольного пласта в виде мелкой фракции и сжигании в порошкообразном виде. ПУТ с газом (при его наличии в пластах угля) менее затратное по сравнению с ВУТ (водоугольным топливом) и конкурентоспособно с другими видами топлива для ТЭЦ.

ПУТ получают без засорения посторонними предметами, в чистом виде от груди забоя УП мелкой фракцией с газом метана (попутное топливо, которое около 2,5-3 мрд м³ в год улетучивается из угольных шахт только в Кузбассе), транспортируется в закрытых ПТУ, превращаясь по пути движения в порошок, пригодный для сжигания в топках.

Конкурентоспособность ПУТ увеличивается в несколько раз с существующей технологией, только затраты по сравнению с железной дорогой снизятся в два раза.