Топливо из угля

Подземная газификация угольных пластов

В довоенный период в СССР впервые в мире были начаты рабо­ты по подземной газификации углей, идею которых  высказал Д. И. Менделеев еще в 1888 г. Эти работы в большом масштабе развивались также в послевоенный период, но с середины 60-х годов и по настоящее время их ведут в сокращен­ном объеме.

Основные научно-исследовательские и опытно-промышленные работы по подземной газификации углей проводились большим коллективом ученых, инженеров и техников в организованном для этой цели институте ВНИИподземгаз (ныне ВНИИпромгаз) на шести опытных станциях, построенных в разных угольных рай­онах, и во многих институтах Академии Наук СССР (Энергетиче­ский институт им. Кржижановского, ИГИ, Институт горного дела, Институт автоматики и телемеханики, Институт экономики и др.) [29]. Подземная газификация углей по общим характеристи­кам протекает аналогично газификации в наземных газогене­раторах, но имеет ряд особенностей, влияющих на конечные результаты:

отсутствует движение топлива; выгазовывание угольного пла­ста происходит в результате перемещения очага горения, вместе с которым пространственно перемещаются зоны подземного газо­генератора;

отсутствуют газонепроницаемые стенки; реакционная зона не­посредственно граничит с запасами угля, подлежащими газифи­кации, вследствие чего уголь может подвергаться термической обработке на определенную глубину;

в подземный газогенератор могут проникать грунтовые воды, в связи с чем подземную газификацию в ряде случаев при подаче только воздуха можно рассматривать как процесс паро-воздушной газификации;

реакционная зона соприкасается с минеральными породами (кровля и почва пласта, пропластки породы, зола и шлак).

Промышленная технология газификации углей в пласте, осво­енная в СССР, сформировалась в результате длительных исследо­ваний и практических испытаний различных технических приемов. Это — технология бесшахтного выгазовывакия угольных пластов, соответствующим образом подготовленных к газификации.

Подготовка пласта к газификации включает: бурение верти­кальных и наклонных скважин, направленных на угольный пласт, а также бурение наклонных и горизонтальных скважин по пла­сту; создание в пласте системы газопроницаемых каналов, со­единяющих огневые забои буровых скважин; осушение угольных пластов и вмещающих пород. Выбор той или иной систе­мы подготовки определяется конкретными горно-геологическими характеристиками месторождения, выделенного для гази­фикации.

В СССР разработаны схемы подземных газогенераторов и экспериментально (в природных условиях) проверены основные средства управления процессом получения воздушного и паро­воздушного газов при подземной газификации горизонтально за­легающих буроугольных пластов средней обводненности и на­клонно залегающих каменноугольных пластов мощностью до 8 м.

Промышленное применение разработанной технологии обеспе­чивает получение следующих показателей:

а) при газификации горизонтально   залегающих   на   глубине 40—60 м подмосковных буроугольных пластов мощностью до 2 м получается газ с теплотой сгорания, равной 2940—3360 кДж/м3, состоящий   из   17%   СО2,   5,5%   СО, 13,5% Н2,   1,6% СН4, 0,2% СnНm, 0,5% О2, 1,0% H2S и 60,7% N2;

б) при  газификации  ангренских  буроугольных  пластов  мощ­ностью до 20 м, залегающих под углом до 15° на глубине 110—150 м, получается газ с теплотой сгорания 3360—3570 кДж/м3, состоящий из 19% СО2, 5,6% СО, 15,2% Н2, 2,5% СН4, 0,2% СnНm, 0,5% О2, 0,4% H2S и 56,1% N2;

   в) при подземной газификации кузнецких углей марок СС и ГЖ в пластах мощностью от 8 до 23 м, залегающих под углом 45—70° на глубине 250 м, получается газ с теплотой сгорания 4410—4620 кДж/м3, состоящий из 11,8% СО2, 13,4% СО, 13% Н2 , 3,6% СН4, 0,1% СnНm, 0,2% О2, 0,01% H2S и 57,9% N2.

Все изложенное позволяет заключить, что трудами советских ученых получила дальнейшее развитие общая теория газификации твердых топлив, на основе которой проводились работы по созда­нию новой газогенераторной техники. В лабораторном и опытно-промышленном масштабе разрабатывались новые методы газифи­кации твердых топлив с получением энергетических и синтез-газов, включая и газы, пригодные для дальнего транспортирования. Ре­зультаты этих работ составляют хорошую базу для дальнейшего развития технологии газификации твердых топлив.