Способ подземной газификации угля

 

Изобретение относится к производству генераторного газа из твердых углесодержащих веществ. Цель изобретения - снижение эксплуатационных затрат и загрязнения окружающей среды за счет уменьщения загрязнённости отводимого газа^ Бурят вертикальные дутьевые и газоотводящие скважины (С). Соединяют их каналами по пласту угля. Вокруг приемного конца газоотводящей С в интервале пласта угля формируют полость. Размеры последней принимают, исходя из условия сохранения ее устойчивости до подхода к ней огневого забоя.-Располагают приемное отверстие канала газоотводящей С ниже кровли сформированной полости. Осуществляют розжиг с формированием огневого забоя. В дутьевые С подают дутье с обеспечением перемещения фронта огневого забоя в направлении от дутьевых к газоотводящой С. Газообразные продукты газификации отводят на поверхность. Часть отводимого газа охлаждают и подают обратно в полость. Расход отводимого газа периодически увеличивают до значения, превышающего суммарный расход подачи дутья и подаваемого в полость охлажденного газа. 2 ил.•^Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s Е 21 В 43/295

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4

С) V

0с

О (21) 4781030/03 (22) 11.01.90 (46) 07.02.92. Бюл. М 5 (71) Дальневосточный политехнический ин; ститут им. В.В. Куйбышева (72) Б.И. Кондырев, M.È. Звонарев и В.И. Рухмаков (53) 622.747.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 925094, кл. С 10 J 5/00, 1982, Авторское свидетельство СССР

М 1006477, кл. С 10 J 5/00, 1983. (54) СПОСОБ ПОДЗЕМНОЙ ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЯ (57) Изобретение относится к производству генераторного газа из твердых углесодержащих веществ, Цель изобретения— снижение эксплуатационных затрат и загрязнения окружающей среды эа счет уменьщения загрязненности отводимого raИзобретение относится к производству генераторного газа из твердых углесодержащих веществ.

Известен способ подземной газификации угля, включающий бурение скважин,.создание каналов газификации, розжиг топлива, нагнетание в каналы газификации через скважины азотнокислородного или пароазотнокислородного дутья и восстанавливаемого дутья и отвод продуктов газификации через зону транспорта горячего генераторного газа из скважины на поверхность. При этом нагнетание азотнокислородного или пароазотнокислородного и восстанавливаемого дутья осуществляют одновременно, при этом восстанавливаеза. Бурят вертикальные дутьевые и газоотводящие скважины (С). Соединяют их каналами по пласту угля. Вокруг приемного конца газоотводящей С в интервале пласта угля формируют полость. Размеры последней принимают, исходя из условия сохранения ее устойчивости до подхода к ней огневого забоя.. Располагают приемное отверстие канала газоотводящей С ниже кровли сформированной полости. Осуществляют розжиг с формированием огневого забоя. В дутьевые С подают дутье с обеспечением перемещения фронта огневого забоя в направлении от дутьевых к гаэоотводящсй

С, Газообразные продукты газификации отводят на поверхность. Часть отводимого газа охлаждают и подают обратно в полость.

Расход отводимого газа периодически увеличивают до значения, превышающего суммарный расход подачи дутья и подаваемого в полость охлажденного газа. 2 ил, мое дутье нагнетают в зону транспорта-горячего генараторного газа, образующегося при взаимодействии топлива с азотнокислородным дутьем.

Недостаток этого решения — недостаточная эффективность способа и загрязненность продуктов газификации.

Известен также способ подземной газификации угля, включающий бурение вертикальных дутьевых и гаэоотводящих скважин, соединение их каналами по пласту угля, формирование огневого забоя, подачу дутья в дутьевые скважины с обеспечением перемещения фронта последнего в направлении от дутьевых к газоотводящей скважи1710760 не и отвод газа на поверхность через канал газоотводя щей скважине.

Недостаток этого технического решения — высокие эксплуатационные затраты и загрязнение окружающей среды из-за высокого содержания загрязняющих примесей в отводимом газе.

Цель изобретения — снижение эксплуатационных затрат и загрязнения окружающей среды за счет уменьшения загрязненности отводимого газа.

Для достижения поставленной цели в способе подземной газификации угля, включающем бурение вертикальных дутьевых и гаэоотводящих скважин, соединение их каналами по пласту угля, формирование огневого забоя, подачу дутья в дутьевые скважины с обеспечением перемещения фронта последнего в направлении отдутьевых к газоотводя щей скважине, вокруг газоотводящей скважины в интервале пласта угля формируют полость, размеры которой принимают, исходя из условия сохранения ее устойчивости до подхода к ней огневого забоя, и располагают приемное отверстие. отводного канала ниже кровли сформированной полости, причем в процессе газификации часть отводимого на поверхность газа охлаждают и подают обратно в указанную полость, а расход отводимого газа периодически увеличивают до значения, превышающего суммарный расход подачи дутья и подаваемого в полость охлажденного газа.

Оценивая существенность признаков, характеризующих заявленное решение, можно отметить, что неизвестны решения, в которых сходные признаки решают сходные функциональные задачи.

На фиг,1 схематически показан вид в плоскости пласта; на фиг.2 — разрез по ряду газоотводящих скважин.

На чертежах показаны ряды дутьевых 1 и газоотводящих 2 скважин газогенераторов, огневой забой 3, приемные полости 4 газоотводящих скважин 4, горизонтальные скважины 5, обеспечивающие связь дутьевых скважин 1 и газоотводящих скважин 2 в рядах. Кроме этого, на чертежах показаны котел-утилизатор 6, канал 7 подачи холодного газа, канал 8 отвода газа, дымосос 9.

Способ осуществляется в следующем порядке.

В пределах участка пласта, подлежащего газификации, бурят систему вертикальных скважин, содержащую ряды дутьевых 1 и газоотводящих 2 скважин, располагаемые поочередно, начиная с ряда дутьевых 1 скважин, а затем ряда газоотводящих 2 скважин, дутьевой ряд и т.д. (отработку за5

35 ды, а затем осуществляют проработку, например огневую, этих каналов, Таким образом, после выполнения этих рпераций образуется единая гидравличе40 ская система, включающая ряды газоподаю45

30 пасов участка ведут последовательно, подвигая огневой забой 3 от одного конца рядов скважин к другому). Из каждой крайней в ряду скважины 1 бурят горизонтальные скважины 5 в сторону соседней скважины 1 и скважины 5 в сторону соседних скважин 2 (рядов газоотводящих скважин), Из каждой крайней в ряду скважины 2 бурят горизонтальные скважины 5 в сторону соседней скважины 2 ряда и скважины 5 в обе стороны навстречу горизонтальным скважинам 5, буримым из крайних скважин 1, Длину скважин 5 принимают из условия равенства их длины половине расстояния между рядами скважин 1 и 2, Число газоотводящих скважин 2 в ряду и расстояние между этими скважинами определяется возможностями буровых установок, обеспечивающих бурение горизонтальных скважин. Число этих скважин должно быть минимальным, Так, если это возможно, бурят только одну горизонтальную скважину на всю длину газогенератора, при этом в ряду будет только две газоотводящие скважины 2 (одна в начале ряда, используется для формирования огневого забоя 3 (газификационного канала) между этой скважиной 2 и скважиной 1 газоподающего ряда).

Затем сбивают друг с другом забои горизонтальных скважин 5 и сбивают с горизонтальной скважиной 5 соответствующие вертикальные скважины 1, для чего вводят в забои скважины 5 и скважин 1 заряды взрывчатого вещества, взрывают эти зарящих скважин 1, связанных с горизонтальной подводящей скважиной: газификационный канал (вкл ючающий горизонтал ьн ые скважины 5, связывающие скважину 1 со скважиной 2 и скважину 2 со скважиной 1 другого ряда газовыводящих скважин) — горизонтальная скважина 5 — газовыводящая скважина 2.

У приемного конца газовыводящей скважины 2 в интервале пласта формируют полость 4, диаметр которой должен быть много больше диаметра газовыводя щей скважины 2.

Максимально возможные размеры полости ограничиваются только соображениями ее устойчивости (полость должна сохраняться до прохода огневого забоя от одного края газогенератора до другого). Устойчивые размеры полости могут быть определены из выражения

1710760

r (0,6 0,004 oc)g/n . ycos a, (1) где r — предельный радиус полости, м;

o<® — предел прочности породы при сжатии, Па; и — запас прочности, приблизительно принимаемый равным 3; y — объемный вес пород, Нlм; a — угол падения трещин осз, лабления.

Полость формируют за счет выжигания объема угля, прилегающего к газовыводящей скважине 2 по всей ее высоте, до диаметра, определяемого из выше приводимого выражения (1).

Затем оборудуют скважину 2 под выпускную: в ней размещают канал 8 отвода газа, в качестве которого используют трубу, располагаемую в скважине так, чтобы между стенками скважин и трубой-каналом 8 отвода газа оставался кольцевой зазор (канал 7 подачи холодного газа). Открытый конец канала 8 располагают ниже верхней кромки полости 4, Выходное отверстие канала 7 подачи холодного газа располагают на одном уровне с приемным отверстием канала 8, для чего конец трубы, образующей канал 8, снабжают юбкой, внутренний.диаметр которой равен диаметру скважины 2; а длина равна длине участка канала 8, выступающего из скважины 2. Выходное отверстие канала 8 на поверхности через дымосос связывают с котлом-утилизатором

6, в котором газ охлаждается, отдавая свое тепло на выработку пара. Из газового потока, прошедшего котел-утилизатор, отбирают часть охлажденного газа, который подают в канал 7 подачи охлажденного газа.

Процесс газификации ведут следующим образом.

Розжиг угля осуществляют известным образом в канале газификации. Дутье подают в скважины 1, расположенные по обе стороны от ряда газовыводящих скважин 2, ближайшие к газификационному каналу 3 (огневому забою), далее дутье по скважинам

5 попадает в газификационный канал. Газ— продукт газификации выводят через горизонтальную скважину 5 к полости 4 у конца газовыводящей скважины 2. Одновременно в полость 4 через канал 7 (зазор вокруг трубы канала 8) подают охлажденный газ- продукт газификации, Производительность дымососа 9 регулируют таким образом, чтобы расход газа через канал 8 периодически превышал суммарный расход газа через.газоподающие скважины 1 и канал 7.

Образующееся при этом разряжение в полости 4 в совокупности с ее охлаждением способствует выпадению из газового потока клейких частиц смолы. В совокупности с

=0,85 м г = 0,6

/ скважин, Газ с температурой порядка 800900 С попадает в полость 4, где охлаждается до 250-300 С (за счет охлаждения пространства полости потоком охлажденного до 100-150 С газа и расширения объема газа из-за разряжения периодически создаваемого в полости за счет повышения производительности дымососа выше, чем

50 достаточная для объема газа беэ роста давления газа в полости 4). Это приводит к выпадению смол из составов газа и повышению пылепоглощения полостью 4.

5

35 завихряющим эффектом струи газа, врывающейся в полость 4 через скважину 5, приводит к снижению запыленности струи газа, попадающей в скважину 2 и снижение содержания в ней смол. Частицы смолы с налипшими на них пылинками выпадают на дно полости 4, но они восполняются новыми, попадающими в полость 4 из газогенератора.

Пример. Газифицируется горизонтальный участок пласта мощностью 4 Ом с размерами 200х200 м, объемный вес угля равен 1,35 т/м . Диаметр гаэоотводящей з скважины принимают равным 300 мм, диаметр дутьевой скважины принимают равным 168 мм, Бурение скважин 1 и 2 ведут пс сетке 20х20 м. Из забоев скважин 1 и 2 разбуривают вышеописанным образом горизонтальные скважины 5 и 5. После сбойки скважин 5 и 5 в непрерывную линию осуществляют их огневую проработку путем перемещения очага горения навстречу нагнетательному дутью при временном использовании соответствующих вертикальных скважин рядов в качестве дутьевых и нагнетательных. Проработку полости 4 у конца газовыводящей скважины 2 (той, которая будет постоянно использоваться для выдачи газа из газогенератора) ведут направленным выжиганием прилегающего к скважине участка угля при подаче дуть. и отвода газов — продуктов газификации:эрез эту же скважину, Размеры полости принимают следующими: по мощности пласта, а радиус — из выражения (1), т.е.

Газификацию угля ведут в канале газификации, связывающем скважину 2 со скважинами 1 (соседних рядов гаэоподводящих

По сравнению с известным предлагаемое решение обеспечивает выход более чистого газа — продукта газификации, что исключает загрязнение окружающей среды отходами газификации угля (смолами, фено1710760

55 лами и т.д.) и-уменьшает эксплуатационные расходы за счет упрощения очистки газа.

Экономический эффект от использования предлагаемого решения будет образовываться за счет снижения затрат на очистку газа — продукта газификации на поверхности и последующую утилизацию отходов (пыль, смолы, фенолы), получаемых при отчистке газа. Денежная оценка экономического эффекта от использования предлагаемого решения может быть сделана только после его апробации, по крайней мере в обьеме промышленных испытаний.

Формула и зоб рете н и я

Способ подземной газификации угля, включающий бурение вертикальных дутьевых и газоотводящих скважин, соединение их каналами по пласту угля, формирование огневого забоя, подачу дутья в дутьевые скважины с обеспечением переl

- мещения фронта огневого забоя в направлении от дутьевых к газоотводящей скважине и отвод газа на поверхность через канал газоотводящей скважины, о т л и ч а ю щ и й5 с я тем, что, с целью снижения эксплуатационных затрат и загрязнения окружающей среды за счет уменьшения загрязненности отводимого газа, вокруг газоотводящей скважины в интервале пласта угла формиру10 ют полость, размеры которой принимают, исходя из условия сохранения ее устойчивости до подхода к ней огневого забоя, и располагают приемное отверстие отводного канала ниже кровли сформированной поло15 сти, причем в процессе газификации часть отводимого на поверхность газа охлаждают и подают обратно в указанную полость, а расход отводимого газа периодически увеличивают до значения, превышающего сум20 марный расход подачи дутья и подаваемого в полость охлажденного газа.

1710760

Составитель Б.Кондырев

Редактор Г.Гербер Техред М,Моргентал Корректор М.Шароши

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 321 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5