Способ комплексного освоения угольного месторождения
Владельцы патента RU 2391508:
Институт угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук (ИУУ СО РАН) (RU)
Способ комплексного освоения угольного месторождения относится к горному делу, в частности к комплексному освоению угольного месторождения при подземной газификации угля, и может быть использован для получения продуктов подземной газификации угля, теплоносителя с заданными параметрами и для попутной добычи рения. По выходе из скважины генераторный газ сначала охлаждают до температуры не ниже температуры конденсации газообразных соединений рения и при этом получают тепловую энергию для системы теплоснабжения; затем газ промывают в воде и при этом получают ренийсодержащий водный раствор, греющий теплоноситель и газ повышенной влажности; потом газ осушают, а ренийсодержащий раствор очищают от шлама и охлаждают, при этом получают очищенный и осушенный газ, тепловую энергию и очищенный от механических примесей ренийсодержащий раствор, который далее направляют для извлечения рения, например, электролизом. Изобретение позволяет повысить эффективность освоения за счет попутной добычи рения, снизить вредное воздействие на окружающую среду. 1 ил.
Предлагаемое изобретение относится к горному делу, в частности к комплексному освоению угольного месторождения при подземной газификации угля, и может быть использовано для получения продуктов подземной газификации угля, теплоносителя с заданными параметрами и в качестве способа попутной добычи рения.
Известен способ комплексного освоения угольного месторождения, включающий деление месторождения на блоки, бурение дегазационных и дренажных скважин, предварительную дегазацию угольных пластов и подземную газификацию угля, с выдачей на поверхность продуктов дегазации пластов и газификации угля [1]. Недостатком этого способа является то, что многие полезные компоненты, в частности рений и его соединения [2], в процессе подземной газификации угля переходят в газообразное состояние и в дальнейшем никак не улавливаются и не извлекаются, снижая тем самым эффективность освоения угольного месторождения.
Наиболее близким аналогом, принятым в качестве прототипа, является способ комплексного освоения угольного месторождения, включающий бурение системы гидравлически связанных скважин, осуществление через них гидродинамического и огневого воздействия на угольный пласт, получение сырого генераторного газа, охлаждение его до температуры ниже температуры конденсации компонентов, входящих в состав сырого газа, и получение вместе с очищенным газом других полезных компонентов [3].
Недостатком прототипа является то, что при подземной газификации угля рений, входящий в состав угольных пластов, переходит в газообразное состояние и выходит из скважин с продуктами подземной газификации угля в виде рения и его окислов. Рений и его окислы являются ценными химическими компонентами, входящими в состав продуктов подземной газификации угля. Прототип не позволяет выделить из продуктов подземной газификации угля рений как ценный компонент.
Этот недостаток снижает эффективность комплексного освоения угольного месторождения.
Целью изобретения является повышение эффективности комплексного освоения угольного месторождения за счет попутной добычи ценного компонента - рения.
Поставленная цель достигается тем, что в способе комплексного освоения угольного месторождения, включающем бурение системы гидравлически связанных скважин, осуществление через них гидродинамического и огневого воздействия на угольный пласт, получение сырого генераторного газа, охлаждение его до температуры ниже температуры конденсации компонентов, входящих в состав сырого газа, и получение вместе с очищенным газом других полезных компонентов, по выходе из скважины генераторный газ охлаждают до температуры не ниже температуры конденсации газообразных соединений рения, при этом получают тепловую энергию для системы теплоснабжения; затем газ промывают в воде и при этом получают ренийсодержащий водный раствор, греющий теплоноситель и газ повышенной влажности; потом газ осушают, а ренийсодержащий раствор очищают от шлама и охлаждают, при этом получают очищенный и осушенный газ, тепловую энергию и очищенный от механических примесей ренийсодержащий раствор, который далее направляют для извлечения рения.
Способ поясняется схемой первичной обработки продуктов подземной газификации угля.
Способ комплексного освоения угольного месторождения может быть реализован следующим образом. Скважину 1 трубопроводом 2 соединяют с теплообменным аппаратом 3, включенным в систему теплоснабжения посредством трубопроводов 4 (Т2) и 5 (Т1). Далее по ходу продуктов подземной газификации устанавливают горизонтальную цилиндрическую емкость 6, примерно наполовину заполненную водой. Во внутреннем пространстве емкости 6 установлен вертикально глухой щит 7, предотвращающий свободное поступление продуктов подземной газификации в газовое пространство и направляющий их в водное пространство емкости 6. К нижнему краю глухого щита 7 и к торцам горизонтальной емкости 6 приварен примерно горизонтально дырчатый щит 8, имеющий большое количество отверстий малого диаметра, равномерно распределенных по площади щита. Газовое пространство емкости 6 посредством трубопровода 9 связывают с газовым пространством циклона 10, а водное посредством трубопровода 11 - с водным пространством циклона 10. Посредством трубопровода 12 водное пространство циклона 10 связано с осадителем 13, снабженным съемным донышком 14. Далее по ходу жидкости установлен теплообменный аппарат 15, включенный трубопроводами 16(Т4) и 17(Т3) в систему, например, горячего водоснабжения. Выход греющего теплоносителя 18 из теплообменного аппарата 15 выполнен в электролизную ванну 19, снабженную электродами 20. Трубопроводами 21, 23 и насосом 22 электролизная ванна 19 связана с водным пространством емкости 6, посредством патрубка 24, выполненным, например, в ее торце.
Схема обработки газообразных продуктов подземной газификации угля работает следующим образом. Горячие продукты подземной газификации из скважины 1 по трубопроводу 2 поступают в теплообменный аппарат 3, где отдают часть теплоты воде системы теплоснабжения Т1-Т2. Охлажденные до температуры не ниже температуры конденсации окислов рения продукты подземной газификации угля по трубопроводу поступают в емкость 6 в пространство между ее стенкой и глухим щитом 7. Глухой щит 7 направляет газовый поток в водное пространство емкости 6 под погружной дырчатый щит 8 на промывку. За счет наличия большого количества отверстий малого диаметра щит 8 распределяет газовый объем по всей своей площади и пропускает его к поверхности воды маленькими пузырьками, увеличивая тем самым площадь контакта газа с водой. Пройдя к поверхности через слой воды над дырчатым щитом 8, газ охлаждается до температуры значительно ниже температуры конденсации окислов рения. При этом регулирование температуры охлаждения газа может быть осуществлено как за счет изменения температуры воды в емкости, так и за счет изменения толщины ее слоя над щитом 8. При промывке газа в воде остаются механические примеси и растворяются окислы рения, образуя ренийсодержащий раствор. Пройдя к поверхности воды, газ образует кипящий слой, выделяющий в газовое пространство емкости 6 некоторое количество водяного пара, который способствует растворению в нем окислов рения, не растворившихся в воде. Влажный газ по трубе 9 поступает в циклон 10, где происходит осушение газа. Далее осушенный газ направляют потребителю.
Ренийсодержащий раствор из емкости 6 по трубопроводу 11 поступает в циклон 10, где смешивается с аналогичным раствором, полученным при сепарации влажного газа. Далее ренийсодержащий раствор по трубопроводу 12 поступает в осадитель 13, где за счет разности в поперечном сечении из потока выделяются механические примеси, оседая на дне осадителя. Очищенный ренийсодержащий раствор поступает в теплообменный аппарат 15, трубами 16 и 17 включенный в систему, например, горячего водоснабжения Т3-Т4, где охлаждается до температуры ниже температуры кипения при атмосферном давлении. После теплообменника 15 охлажденный ренийсодержащий раствор направляют на извлечение рения одним из известных способов, например электролизом. Для этого по трубопроводу 18 ренийсодержащий раствор направляют в электролизную ванну 19 с электродами 20. Из этой же ванны по трубопроводам 21 и 23 технологическая вода насосом 22 подается в водное пространство емкости 6.
При многократном прохождении ренийсодержащего раствора по циркуляционному контуру «электролизная ванна - емкость - циклон - осадитель» концентрация соединений рения в нем непрерывно растет и в какой-то момент времени становится достаточной для выделения рения методом электролиза. Для этого к электродам 19 электролизной ванны 18 подводят электрический ток, за счет чего на одном из электродов происходит отложение рения.
Достигаемый эффект состоит в том, что способ позволяет получить не только ценное топливо и тепловую энергию заданного потенциала, но и ценное вещество, каковым является рений. То есть заявляемый способ позволяет повысить эффективность комплексного освоения угольного месторождения, а это и есть цель изобретения.
Источники информации
1. Способ получения электроэнергии при бесшахтной углегазификации и/или подземном углесжигании / Патент РФ №2100588, опубл. 1997.12.27 (аналог).
2. Юдович Я.Э., Кетрис М.П. Ценные элементы-примеси в углях. Екатеринбург: УрО РАН, 2006, с.376.
3. Крейнин Е.В. Возможен ли экологически чистый углеэнергетический комплекс / Уголь, 1 - 2008, с.38-40 (прототип).
Способ комплексного освоения угольного месторождения, включающий бурение системы гидравлически связанных скважин, осуществление через них гидродинамического и огневого воздействия на угольный пласт, получение сырого генераторного газа, охлаждение его до температуры ниже температуры конденсации компонентов, входящих в состав сырого газа, и получение вместе с очищенным газом других полезных компонентов, отличающийся тем, что по выходе из скважины генераторный газ охлаждают до температуры не ниже температуры конденсации газообразных соединений рения, при этом получают тепловую энергию для системы теплоснабжения, затем газ промывают в воде и при этом получают ренийсодержащий водный раствор, греющий теплоноситель и газ повышенной влажности, потом газ осушают, а ренийсодержащий раствор очищают от шлама и охлаждают, при этом получают очищенный и осушенный газ, тепловую энергию и очищенный от механических примесей ренийсодержащий раствор, который далее направляют для извлечения рения.
