13 ПОДЗЕМНАЯ ГАЗИФИКАЦИЯ УГЛЯ ПГУ Подземная газификация представляет

13 ПОДЗЕМНАЯ ГАЗИФИКАЦИЯ УГЛЯ (ПГУ) Подземная газификация представляет собой термохимический процесс превращения угля в горючие газы, пригодные для энергетических или химикотехнологических целей. Под термином «подземная газификация угля» понимают процесс получения из угля газа, а под термином «подземный газогенератор» — часть угольного пласта, в которой ведется газификация. Важнейшими элементами подземного газогенератора являются каналы газификации, образуемые по простиранию или по падению пласта. В них совершается взаимодействие кислорода, подаваемого в каналы, с твердой фазой (с углем и различными химическими элементами 2/12/2018 Геотехнология 1 окружающих пород).

1 — обсадная колонна; 2 — дутьевая колонна; 3 — цементация; 4 — кровля; 5 — уголь; 6 — газ; 7 — дутье; 8 — выгазованное пространство Рисунок 13. 1 – Схема подземной газификации угля 2/12/2018 2 (по Геотехнология В. Рамсею)

1—вертикальные дутьевые скважины; 2— водоотливные скважины; 3—наклонные дутьевые скважины; 4 — наклонные газоотводящие скважины Рисунок 13. 2 – Принципиальная схема бесшахтного газогенератора на наклонных угольных пластах: 2/12/2018 Геотехнология 3

0 25 50 75 м 1 — водород; 2 — окись углерода; 3 — двуокись углерода; 4— метан; 5 — кислород Рисунок 13. 3 – Изменение состава газа по длине канала газификации 2/12/2018 Геотехнология 4

13. 2 Факторы, влияющие на процесс подземной газификации На характер и течение технологического процесса подземной газификации оказывают влияние многие факторы, определяющие его две основные стороны: собственно химический гетерогенный процесс образования газа и гидродинамический характер взаимодействия дутья с реагирующей поверхностью топлива. Из них наибольшее значение имеют следующие. Температура в канале газификации. Высокая температура приводит к возрастанию скорости химического взаимодействия между реагирующими веществами (способствует удержанию суммарного процесса газообразования в диффузионной области). Интенсивность нагнетания дутья и аэродинамика газовых потоков в значительной степени оказывают влияние на увеличение скорости диффузии и содействует удержанию суммарного процесса в диффузионной области. Состав дутья. Одним из наиболее легких способов повышения температуры в канале газификации, а следовательно, улучшения качества газа является повышение концентрации кислорода в дутье. Увеличение давления в подземном газогенераторе приводит к улучшению качества газа и снижению его влажности. Это объясняется вытеснением воды из канала газификации, а также тем, что пропорционально давлению увеличивается скорость массообменных процессов. 2/12/2018 Геотехнология 5

Увеличение зольности угля вызывает значительное снижение теплоты сгорания газа, снижение качества газа и уменьшение выхода газа с 1 кг угля. Влажность угля и приток воды. Существует показатель оптимума влаги, при превышении которого в канале газификации содержание горючих компонентов в газе уменьшается. Чтобы уменьшить влияние подземных вод, необходимо увеличить интенсивность процесса газификации, либо уменьшить их напор. Мощность угольного пласта существенно влияет на результаты подземной газификации. При ее увеличении уменьшаются потери тепла в окружающий горный массив. Увеличение длины канала газификации при постоянном дутьевом режиме и неизменной степени выгазовывании угля приводит к снижению качества газа. Тепловой баланс и коэффициент полезного действия процесса подземной газификации. В процессе газификации в подземный газогенератор вводится теплота в виде теплоты сгорания топлива, физической теплоты топлива, воздушного дутья и приточной влаги. Эта теплота распределяется между продуктами процесса и тепловыми потерями следующие образом: теплота сгорания сухого газа, физическая теплота сухого газа и теплота влаги газа, теплота сгорания сухого газа, теряемого в окружающий горный массив, физическая теплота теряемого газа и влаги теряемого газа, теплота сгорания водо-растворимых соединений, физическая теплота водо-растворимых соединений, потери теплоты в окружающую среду. 2/12/2018 Геотехнология 6

13. 3 Технология ПГУ Технологические операции ПГУ § Создание каналов в угольном пласте § Гидравлический разрыв угольного пласта § Направленное скважин бурение § Электросбойка 2/12/2018 Геотехнология 7

Конструкция подземных газогенераторов Различают наземную и подземную части газогенераторов 1 — поверхность земли; 2 — выход пласта под насосы; 3 — наклонная газоотводная скважина; 4 — наклонная скважина для нагнетания дутья; 5, 6 — концы обсадных колонн Рисунок 13. 4 – Конструкционный элемент подземного газогенератора с изолированными каналами 2/12/2018 Геотехнология 8 газификации и наклонными дутьевыми скважинами

Система выгазования угольных пластов это определенный порядок проведения подготовительных и огневых работ во времени и пространстве. Подготовительные работы включают бурение скважин, подготовку каналов газификации, обеспечение водоотлива. Под огневыми работами подразумевается собственно процесс газификации угля Станции подземной газификации могут производить газ энергетический и технологический, совместно и раздельно. 2/12/2018 Геотехнология 9

13. 4 Переработка газов ПГУ на химическую продукцию Рисунок 13. 5 – Схема подземной газификации сернистого угля на воздушном дутье с переработкой газа на 2/12/2018 Геотехнология 10 серу и аммиак (по схеме ГИАП)

ГЕОТЕХНОЛОГИЯ Следующая тема: 14 ГЕОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ КАУСТОБИОЛИТОВ 14. 1 Подземная переработка сланцев Спасибо. До встречи. Всем успехов и удачи ! 2/12/2018 Геотехнология 11