Превращение твердых топлив (угля, горючих сланцев) непосредственно на месте их залегания в недрах земной коры в горючий газ, к-рый выводят на пов-сть через буровые скважины.
В пром. масштабе осуществлена подземная газификация угля (П. г. у.). Идея ее была предложена Д. И. Менделеевым (1888), к-рый писал: "... настанет, вероятно, со временем даже такая эпоха, что угля из земли вынимать не будут, а там в земле его сумеют превращать в горючие газы..."; позднее (1912) эту же идею высказал У. Рамзай. В. И. Ленин в статье "Одна из великих побед техники" высоко оценил идею П. г.у. и ее преимущества перед шахтным методом добычи угля. СССР принадлежит приоритет в разработке (с 1930) и внедрении техн. решений П. г. у.
Для стабильного получения горючего газа под землей необходимо учитывать особенности как самого пласта топлива, так и вмещающих его пород (напр., состав и степень метаморфизма угля, прочность пород и т.д.). П.г.у. осуществляется под действием высокой т-ры (1000-2000 °С) и подаваемого под давлением дутья - разл. окислителей (как правило, воздуха, О2 и водяного пара, реже-СО2). Для подвода дутья и отвода газа газификацию проводят в скважинах, расположенных в определенном порядке и образующих т. наз. подземный генератор. В нем идут те же хим. р-ции, что и в обычных газогенераторах (см. Газификация твердых топлив). Однако условия подземной газификации специфичны. Вмещающие пласт топлива горные породы представляют собой своеобразные стенки реактора и одновременно материал, заполняющий выгазованное пространство. В газификации участвуют подземные воды, а также влага угля и горных пород. В отличие от наземной газификации, где топливо по мере расходования поступает в газогенератор, в случае подземной газификации при выгазовывании одного участка пласта топлива требуется переход к другому. Возникает необходимость параллельно с газификацией одних участков пласта подготавливать к газификации иные его участки.
Существует неск. методов П. г. у. Основой ее практич. реализации явился предложенный в СССР (1933-34) и впоследствии развитый (1945-48) поточный метод газификации в целике пласта топлива. Метод состоит в газификации пласта в искусственно созданном канале (т. наз. канале газификации) с регулируемым расходом дутья и газа. В эксплуатации могут находиться сразу неск. таких каналов.
При поточном методе газообразование происходит на пов-сти канала, в термически подготовл. участке пласта топлива и в самом канале, пов-сть к-рого разделяет газовую и твердую фазы. Р-ции на пов-сти канала гетерогенны; скорость их определяется гл. обр. диффузией дутья и размером этой пов-сти. В канале газификации, где движется осн. масса дутья, газа и паров, протекают гомог. р-ции, скорость к-рых зависит прежде всего от т-ры и концентрации реагирующих в-в. В твердой фазе происходят термич. разложение и сушка орг. соед., входящих в состав угля и горных пород. При движении образующихся продуктов по порам и трещинам в направлении канала развиваются как гетерогенные, так и гомогенные окислит.-восстановит. р-ции. Скорость процесса в твердой фазе в осн. определяется его т-рой.
В каждый канал газификации в соответствующей последовательности через один конец подают дутье, а через другой отводят газ. Ширина полосы угля, при к-рой в данных горно-геол. условиях происходит газификация, определяет расстояние между каналами.
Способ создания первонач. каналов газификации в пласте топлива во многом обусловливает конструктивную схему подземного газогенератора. Наиб. полно удовлетворяют тр сбованиям П. г. у. бесшахтные способы подготовки каналов, когда все работы осуществляют с пов-сти земли, связь к-рой с пластом топлива обеспечивается буровыми скважинами. В соответствии с горно-геол. условиями до встречи с пластом бурят вертикальные, наклонные и криволинейные скважины, обсаживаемые трубами, причем затрубное пространство цементируют. Для соединения (сбойки) скважин между собой используют след. способы: фильтрационный, электрический с применением гидравлич. разрыва пласта, а также бурение скважин по угольному пласту (наклонных, горизонтальных и т. д.) с послед. расширением созданных щелей гидроразрыва или каналов посредством выжигания угля.
При фильтрац. способе воздух, нагнетаемый через одну из скважин, распространяясь по пласту топлива и горным породам, частично проходит и в соседние скважины. Созданный через одну из скважин очаг горения в пласте топлива поддерживается за счет воздуха (или др. окислителя), притекающего из др. скважины, и перемещается навстречу потоку дутья. При подходе очага горения к дутьевой скважине гидравлич. сопротивление прохождению дутья снижается; образовавшийся канал можно применять для газификации. В пластах топлива, обладающих малой газопроницаемостью, используют дутье, сжатое до давления, к-рое превышает давление горных пород на данной глубине залегания пласта. При этом существенно возрастает кол-во дутья, принимаемого скважиной.
Электрич. способ создания газопроницаемых каналов основан на снижении
участка пласта топлива под влиянием теплового пробоя при приложении через скважины элек-трич. тока высокого напряжения. Полученный электропроводящий канал между скважинами используется в целях подвода тока небольшого напряжения для коксования топлива под действием выделяемого тепла. Этот канал обладает достаточной газопроницаемостью и м. б. применен для сбойки скважин фильтрац. способом до образования своб. канала, к-рый впоследствии используют для газификации по поточному методу.
По мере выгазовывания пласта топлива покрывающие его верх. породы под действием горного давления сдвигаются и заполняют выработанное пространство. Вследствие этого размеры и структура каналов газификации в течение продолжит. периода практически не изменяются, что наряду с квазистационарностью газификации обусловливает постоянство состава получаемого газа. В зависимости от кач-ва угля, характеристик и св-в пласта и вмещающих его пород газификация устойчива до достижения оптимальной для данной горно-геол. обстановки степени выгазованности участка пласта. Дальнейшее увеличение этого параметра приводит к дополнит. затратам тепла на нагревание горной породы, испарение влаги, а также к образованию обводненных потоков дутья, дожигающих горючие компоненты газа. Кач-во газа ухудшается, возникает необходимость ввода в эксплуатацию новых каналов газификации. Из-за отсутствия газонепроницаемых стенок происходят потери дутья и газа.
Помимо поточного метода П. г. у. известен метод, к-рый базируется на использовании прир. трещин и пор угольного пласта. Для газификации этот пласт на определенном участке зажигают и нагнетают через скважину дутье. При постепенном нагревании угля число трещин и пористость возрастают, что вызывает увеличение газопроницаемости участка пласта. Газообразные продукты проходят через поры и трещины к газоотводящему коллектору (или скважине). Данный метод не нашел применения из-за малой и неравномерной проницаемости большинства пластов твердых топлив, повыш. расходов энергии и потерь дутья и газа, особенно при обрушении кровли над выгазованным пространством.
Состав и теплота сгорания газа (см. табл.) зависят как от кач-ва угля и состава дутья, так и от горно-геол. условий (прежде всего от мощности и угла залегания пластов, св-в горных пород, притока подземных вод и т.п.).
Газ, производимый путем П. г. у., применяют для энергетич. нужд (в осн. как котельное топливо). Себестоимость газа (в пересчете на условное топливо) ниже себестоимости угля, добываемого шахтным способом, и выше себестоимости угля открытой добычи. Технико-экономич. показатели П. г. у. определяются масштабами произ-ва газа. При П. г. у. отпадает необходимость в труде людей под землей, улучшаются его условия и состояние воздушного бассейна, не нарушается плодородный слой почвы. Однако газ, полученный на воздушном дутье, по теплотехн. св-вам существенно уступает природному.
Характеристика газа, полученного газификацией угля на воздушном дутье 
Освоенность процесса на воздушном дутье и глуб. до 250-300 м открывает перспективу П. г. у. при повыш. давлении и на парокислородном дутье с получением газа, содержащего значительные кол-ва СН4 и др. горючих компонентов.
Дальнейшее развитие при определенных условиях (малая глубина залегания, наличие небольших кол-в минер. примесей и т.д.) получат также исследования в области подземной газификации горючих сланцев.
Кроме СССР, работы по подземной газификации проводятся в США, ФРГ, Франции и др. странах. Объем производимого в СССР газа ок. 1,5 млрд. м3 (1980).
Список литературыМенделеев Д. И., Соч., т. 11, Л.-М., 1949, с. 66; Скафа П. В., Подземная газификация углей, М., 1960;
Подземная газификация угольных пластов, М., 19
Похожие работы
... паровоздушной газификации угля в неподвижном (стационарном) слое, позволяющие применять угли почти всех марок и получать химические продукты с минимальным количеством стадий. Применяя паровоздушную газификацию угля позволяет удешевить получение генераторного газа, причем процесс идет при атмосферном давлении. Выбранный процесс имеет ряд существенных достоинств перед другими способами газификации ...
... температуре так высока , что в небольшом по объему газогенераторе можно получать 50 000 м3/ч и перерабатывать за сутки 750-850 т угольной пыли . Аллотермические процессы 1. Газификация угля с использованием тепла атомного реактора. Чтобы получить высококалорийный безазотистый газ из угля без затрат углерода газифицируемого топлива на подогрев газифицируемой смеси до ...
... продукта, то установку снабжают блоком PSA (Pressure-Swing-Adsorption) (см. рис. 16). В таблице 6 представлены некоторые характеристик процессов конверсии метана. Таблица 6 Сравнительные технико-экономические показатели процессов получения синтез-газа. Показатели Паровая конверсия углеводородного газа Двухступенчатая конверсия в системе конвертеров "Тандем" Паро- ...
... , в очень широких пределах изменяется к. п. д. газификации (от 0.5 до 0,8), что также влияет на эффективность использования потенциальной энергии исходного угля. В большинстве процессов термической переработки твердых горючих ископаемых, а также при гидрогенизации образуются фусы и шламы. Их количества при коксовании незначительны (в среднем около 0,16% от угля); при полукоксовании их количество ...
0 комментариев