Способ обустройства энергодобывающей установки при подземном сжигании угля

 

Изобретение относится к горному делу, в частности к получению электроэнергии за счет подземного сжигания угля. Технический результат - удешевление обустройства. Способ включает обустройство в 3 стадии: на первой стадии на границе залегания крупного пласта каменного угля методом штангового бурения образуют две скважины с зарядными камерами на расстоянии 5-6 м друг от друга с диаметром в устье 2 дм и в забое - 1 дм, а в зарядные камеры помещают тротиловые шашки, с помощью которых образуют общую яйцевидную камеру, примыкающую к угольному пласту. На второй стадии вводят в скважины обсадные трубы, служащие для отвода образовавшихся газов или подачи сжатого воздуха. В трубе подачи сжатого воздуха размещают выдвигающуюся форсунку, внутри которой устанавливают пиротехнический состав и электрозапальное устройство для поджига угольного пласта. На третьей стадии в надземной части размещают газовую турбину, редуктор, электрогенератор, воздушный компрессор и пусковой баллон со сжатым воздухом, включают электрозапальное устройство и поджигают пласт угля. 4 ил.

1. Область техники, к которой относится изобретение.

Изобретение относится к горному делу, в частности к получению электроэнергии за счет подземного сжигания угля.

2. Уровень техники.

Подземное сжигание угля находит все большее применение в тех случаях, когда его добыча в труднодоступных местах и доставка потребителю становятся нерентабельными при наличии больших запасов угля.

Известны различные способы обустройства энергодобывающих площадок на основе подземного сжигания угля. Так, например, известен способ повышения эффективности энергодобывающих установок (А. С. СССР 1520841, 29.02.88, Ржевский В. В. и др. ) за счет принудительного отсоса с помощью наземных средств продуктов сжигания угля путем создания дополнительного разрежения в зоне продуктивного ствола. В качестве наиболее близкого аналога можно принять способ обустройства энергодобывающей установки при подземном сжигании угля на основе преобразования тепловой энергии подземного сжигания в электрическую, описанный в А.С. СССР 1800010, кл. Е 21 В 43/295, оп. 07.03.1993. Однако известные способы обладают большой трудоемкостью, ненадежностью поджига пласта угля и не могут быть эффективно использованы для создания крупных теплоэлектроцентралей, использующих тепловую энергию подземного сжигания угля и передающих ее в виде переменного электрического тока высокого напряжения потребителю. Таким образом, технический эффект заключается в удешевлении обустройства за счет создания вплотную к угольному пласту яйцевидной камеры сгорания взрывным методом и совмещения функций поджига пласта и подачи к нему воздуха в одной обсадной трубе.

3. Сущность изобретения.

Способ обустройства энергодобывающей установки заключается в том, что подземное сжигание угля осуществляется при давлении 6-8 атм. и под этим давлением продукты горения поступают на надземную газовую турбину, вращающую электрогенератор, для преобразования тепловой энергии подземного сжигания в электрическую.

Обустройство энергодобывающей площадки осуществляется в три стадии (фиг. 1-3).

I стадия На границе залегания крупного пласта каменного угля методом штангового бурения образуем две скважины (типа разведочных) с зарядными камерами на расстоянии 5-6 м друг от друга с диаметром в устье 2 дм и в забое - 1 дм.

В зарядные камеры помещаем тротиловые шашки 2, подрываем их с помощью электродетонаторов и образуем общую яйцевидную камеру 3, примыкающую к угольному пласту 4.

II стадия Вводим в скважины обсадные трубы 5 и 6, причем труба 5 служит для отвода продуктов горения, для чего в нижней ее части делаем перфорацию 7, а в верхней части - герметичное приемное устройство 8, а труба 6 служит для подачи сжатого воздуха, для чего в верхней части располагаем герметичное приемное устройство, а в нижней части - самовыводящуюся форсунку 9 для подачи струи воздуха в зону горения 10, внутри которой помещаем медленногорящий пиротехнический состав 11 для поджигания угля (см. фиг.4).

Для этой цели предварительно в нижнюю часть трубы 6 ввинчиваем сборку 12, состоящую из выдвигающейся форсунки 9, внутри которой размещен пиротехнический состав 11 с электрозапальным устройством 13 и кабелем 14 для поджига угольного пласта.

III стадия В надземной части размещаем газовую турбину 15, вращающую электрогенератор 16, и через редуктор 17 - воздушный компрессор 18.

От пускового баллона 19 со сжатым воздухом через клапан 20 подаем воздух в трубу 6 и выводим давлением воздуха форсунку 9 (фиг.4) из начального положения в рабочее положение "А". Включаем электрозапальное устройство 13 и поджигаем пласт угля 4, используя воздух из пускового баллона 19. Образуем очаг горения угля 10, а продукты горения под давлением 6-8 атм. направляем через трубу 5 в турбину 15 и приводим во вращение электрогенератор 16 электрической мощностью до 60000 кВт и воздушный компрессор 18 с потребляемой мощностью до 15000 кВт и обеспечиваем подачу сжатого до 10 атм. воздуха через форсунку 9 в очаг горения 10, при этом сжигаем до 7 тонн угля в час. Полное сгорание удаленных от форсунки слоев угля обеспечиваем за счет дожигания образовавшегося оксида углерода на пути к камере 3.

Таким образом, обеспечиваем подачу потребителям около 45000 кВт электрической мощности.

4. Перечень фигур Фиг.1. Стадии обустройства энергодобывающей площадки.

Фиг.2. Схема самовыдвигающейся форсунки.

Формула изобретения

Способ обустройства энергодобывающей установки при подземном сжигании угля на основе преобразования тепловой энергии подземного сжигания в электрическую, отличающийся тем, что обустройство энергодобывающей установки осуществляют в три стадии: на первой стадии на границе залегания крупного пласта каменного угля методом штангового бурения образуют две скважины с зарядными камерами на расстоянии 5-6 м друг от друга с диаметром в устье 2 дм и в забое - 1 дм, а в зарядные камеры помещают тротиловые шашки, с помощью которых образуют общую яйцевидную камеру, примыкающую к угольному пласту; на второй стадии вводят в скважины обсадные трубы, служащие для отвода образовавшихся газов и подачи сжатого воздуха, причем в трубе подачи сжатого воздуха размещают выдвигающуюся форсунку, внутри которой устанавливают пиротехнический состав и электрозапальное устройство для поджига угольного пласта; на третьей стадии в надземной части размещают газовую турбину, редуктор, электрогенератор, воздушный компрессор и пусковой баллон со сжатым воздухом, включают электрозапальное устройство и поджигают пласт угля.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4