Совершенствование способа и средств взрывозащиты газопроводов систем утилизации шахтного метана

Abstract

Диссертация посвящена установлению закономерностей процессов горения и тушения МВС в условиях эксплуатационных систем утилизации для разработки параметрического ряда устройств тушения пламени, обеспечивающих взрывобезопасность газопроводов, транспортирующих МВС. Диссертация является законченной научно-исследовательской работой, в которой решена актуальная научно-техническая задача «Провести исследования процессов горения и тушения МВС для совершенствования и создания новых средств взрывозащиты систем утилизации шахтного метана». Основные научные и практические результаты, выводы и рекомендации работы заключаются в следующем: 1. Получил дальнейшее развитие способ тушения стабилизированного пламени транспортируемой в трубопроводе смеси продуктами горения её части, изолированной в кольцевой камере, путем разделения её около кольцевой щели радиальной перегородкой на две части, что позволило увеличить в 2 раза количество образующихся огнегасящих газов и уменьшить диаметр устройств в 1,65 раза при его реализации. 2. Экспериментально установлено, что с ростом давления МВС до 2,0 МПа верхний предел горения шахтного газа увеличивается до 19,7% при неизменной нижней границе. 3. Впервые экспериментальными исследованиями определено, что критический диаметр горения шахтного газа при верхнем пределе концентраций шахтного метана с ростом давления в системах утилизации от 0,05 до 2,0 МПа увеличился с 3,6 до 4,2 мм. 4. Экспериментально определено влияние толщины стенки на торце трубопровода на устойчивость процессов горения МВС. Результаты этих исследований использованы при разработке конструкции устройства гашения пламени. 5. Разработаны техническое задание и конструкция устройства тушения стабилизированного пламени продуктами сгорания транспортируемой МВС в газовых магистралях, состоящего из двух изолированных камер (патент на полезную модель №6586). Проведены экспериментальные исследования процессов горения в камерах кольцеобразного сечения и установлены оптимальные значения параметров устройства гашения пламени. 6. Разработано устройство тушения пламени газовой смеси в газопроводах, устройствах системах утилизации шахтного метана с высокой концентрацией (патент №22381). 7. Изготовлены образцы устройства гашения пламени в газопроводах систем утилизации, проведены испытания на герметичность, прочность и определены аэродинамические характеристики устройства. Испытания устройства на выполнение основной функции по локализации и гашению пламени, проникнувшего в газотранспортную систему, показали его высокую эффективность. Устройство автономно срабатывает автоматически, не требует подвода энергии и огнегасящих средств, повторно срабатывает без вмешательства человека и средств автоматики и контроля. 8. Образцы устройства тушения пламени в системах утилизации шахтного метана после испытаний приняты в эксплуатацию ПАО «ШАХТОУПРАВЛЕНИЕ «ПОКРОВСКОЕ» для взрывозащиты газопроводов котельной и на МПВАОЗТ «ПОИСК,А.С.» для обеспечения взрывозащиты передвижных поверхностных вакуум-насосных станций, подающих газ к системам утилизации. 9. Результаты исследований использованы при разработке отраслевого стандарта СОУ-П 10.1.00174088.015-2008 «Транспортирование и применение метана, каптированного дегазационными системами. Требования безопасности» и регламентирующего требования на проектирование стандарта.