Способ подземной газификации угля

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬ6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()941582

Союз Советских

Социапистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 26.12.80 (21) 3224271/22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.з

Е 21 С 43/00

С 10 J 5/00

Гэс ддрстааииык кемитет

СССР

Опубликовано 07.07.82. Бюллетень № 25

Дата опубликования описания 17.07.82 (53) УДК 622.278 (088.8) пе делам изабратеиий и еткрытий

Ю. Д. Дядькин, Ю.,Л. Минаев, С. Г. Гейдлер, Э. И:-Богуславский и Н. Н. Смирнова

-, ;Ъ,Ленинградский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революцф и ордена Трудового Красного Знамени горный институт им. Г. В. Плеханова (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОДЗЕМНОЙ ГАЗИФИКАЦИИ УГ,ЛЯ

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано в горнодобывающей промышленности для бесшахтной разработки месторождений угля, нефти, сланцев посредством их газификации на месте залегания.

Известен способ поздемной газификации угля, включающий подачу дутьевой струи на огневой забой, отвод образовавшейся высокотемпературной смеси, при котором температуру в забое поддерживают 980 — 1650 С, а давление равным 0,7 — 21,0 МПа (1).

Недостатками способа являются большие энергетические затраты и недостаточное качество парогазовой смеси из-за высокого содержания метана.

Известен также способ, основанный на подаче дутья навстречу огневому забою и отвода образовавшейся высокотемпературной смеси по основным скважинам,,вскры- вающим угольный пласт и соединенным каналом газификации (2).

Недостатком данного способа является невысокая термодинамическая эффективность использования химической энергии сгорания угля, обусловленная потерями тепла, выделяемого в процессе реакции горения угля.

Цель изобретения — повышение эффективности использования химической энергии сгорания угля и получение парогазовой смеси высоких параметров.

Указанная цель достигается тем, что огневой забой поддерживают при температуре не ниже 1500 К, а давление равным критическому давлению воды, при этом давление

10 создают повышением его в скважине для отвода парогазовой смеси, а также тем, что дополнительно пробуривают скважину, по которой с поверхности земли нагетают холодную воды в выгазованное пространство

15 по направлению движения огневого забоя под давлением, большим разности критического давления и давления, создаваемого столбом воды на забое угольного пласта.

На чертеже приведена схема газификации угольного пласта.

20 Схема включает скважину 1 для нагнетания воздушно-кислородного дутья, скважину 2 для отвода образовавшейся парогазовой смеси 3, скважину 4 для подачи холодной воды 5 в выгазованное пространство

94!587

10

Формула изобретения этом давление, под которым необходимо про- 25 1, огневой забой 7, канал газификации 8, пройденный по угольному пласту 9, запорныи вентиль 10, по которому осуществляют выпуск парогазовой смеси 3.

Угольный пласт вскрывается тремя группами скважин 1, 2 и 4. Причем скважина 4, предназначенная для подачи воды, проходится в ранее отработанном или выгазованном пространстве. Между скважинами 1 и 2 с помощью гидравлического разрыва или про<ига угольного пласта 9 образуют канал газификации 8. Угольный пласт разжигают и образуют огневой забой 7, который поддер.кивают при температуре не ниже 1500 К. !

1îñëåäíåå осуществляется с помощью воздун(но-кислородного дутья, которое подают навстречу движению огневого забоя по сква>кнне и каналу газификации 8. По скважинс 4, расположенной в выгазованном пространстве в направлении огневого забоя, подают холодную воду, которая по мере приближения к забою нагревается в результате теплообмена с горячими вмещающими породами и газообразными продуктами сгорания угля до температуры 647 К, превращается в пар, температура которого может повышаться вплоть до температуры горения угля. При изводить нагнетание воды в скважину 4, должно быть больше, чем разность критического давления воды (22,12 МПа) и давления, созда ваемого столбом воды высотой, равной глубине скважины 4. Поддержание необходимого уровня противодавления в скважине 2 осуществляют с помощью запорного вентиля, установленного на устье. Образующаяся в результате процессов теплообмсна продуктов горения с водой парогазовая смесь имеет температуру не ниже 670—

770 К. После отработки участка пласта, оконтуренного рядом скважин 1 и 2, приступают к газификации следующего участка. Причем скважину 2 используют уже для подачи воды в выгазованное пространство, а скважину 1 для отвода парогазовой смеси.

Необходимость поддержания на глубине расположения угольного пласта давления, равного критическому давлению воды, обусловлена тем, что в критической точке, характеризуемой давлением 22,12 МПа и температурой 647 К, превращение воды в пар происходит при нулевой теплоте парообразования. Реакция горения угля при давле-. нии, равном критическому давлению воды, 30

45 может протекать с выделением или водорода или метана. В последнем случае характер протекания реакции не обеспечивает максимально возможного получения тепла, как при выделении водорода и его последующем взаимодействии с кислородом. Г!оэтому для получения реакции горения, сопровождающейся выделением водорода, процесс горения необходимо проводить при температуре выше 1500 К, при которой содержание метана в образовавшейся смеси при данном давлении не превосходит 1О /0.

Предлагаемый способ газификации угля обеспечивает по сравнению с известными способами возможность получения в подземном газогенераторе теплоносителя высоких параметров, пригодного для выработки электроэнергии непосредственно после подъема его на поверхность; более полное использование химической энергии сгорания топлива.

1. Способ подземной газификации угля, включающий подачу газа навстречу огневому забою и отвод образовавшейся высокотемпературной парогазовой смеси по скважинам, вскрывающим угольный пласт и соединенным с каналом газификации, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности использования химической энергии сгорания угля и получения парогазовой смеси высоких параметров, температуру в зоне огневого забоя поддерживают не ниже

1500 К, а давление равным критическому давлению воды, при этом давление создают повышением его в скважине для отвода парогазовой смеси.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно пробуривают скважину, по которой с поверхности земли нагнетают холодную воду в выгазованное пространство по направлению движения огневого забоя под давлением, большим разности критического давления и давления, создаваемого столбом воды на забое угольного пласта.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Акцептованная заявка ФРГ № 2044310, кл. С 10 j 3/46, опублик. 1973.

2. Аренс В. Ж. Геотехнологические методы добычи полезных ископаемых. М., «Недра», 1975 с. 189 (прототип) .

941587 д 7

Составитель Н. Руденко

Редактор М. Петрова Техред А. Бойкас Корректор В. Бутяга

Заказ 4787/18 Тираж 623 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП <Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4