Обновлено: 30.06.2024

Подземная газификация угля (ПГУ) — физико-химический процесс превращения угля в горючие газы с помощью свободного или связанного кислорода непосредственно в недрах земли. При этом уголь в пласте, под землей, превращается в горючий газ (газ подземной газификации, генераторный газ, искусственный газ), обладающий достаточной калорийностью для энергетического и технологического использования.

Первый в мире проект подземной газификации углей был разработан в СССР в 1928 г.

За пределами СССР первые опыты подземной газификации были проведены в 1946 г. в США (штат Алабама) и в 1947 г. в Италии (у Вальдорио близ Флоренции).

Начиная с середины 1970 г. интерес к ПГУ упал, так как экономическая эффективность подземной газификации углей оказалась неконкурентоспособна в сравнении с разработкой природного газа. В начале XXI века интерес к ПГУ вырос в США, Индии и Китае, где в настоящее время ведутся экспериментальные и промышленные работы.

Значительный вклад в развитие идей и технологии подземной газификации в СССР внесли В. А. Матвеев, П. В. Скафа, Е. В. Крейнин.

В угольном пласте создаются необходимые реакционные каналы с помощью фильтрационно-огневой (или фильтрационной) сбойки скважин, или гидравлического разрыва пласта, или направленного бурения скважин по угольному пласту. В каналах газификации сформировываются реакционные зоны. Процесс газификации ведётся обычно на воздушном дутье. Химические реакции, протекающие в каналах подземной газификации, аналогичны газогенераторному процессу. По мере выгазовывания угольного пласта реакционные зоны перемещаются и под действием горного давления происходит сдвижение пород кровли и заполнение ими выгазованного пространства. Благодаря этому размеры и cтруктура каналов газификации остаются в течение длительного времени относительно постоянными, что обусловливает постоянство состава получаемого газа.

Применяются две технологические схемы подземной газификации углей:

• подача дутья со стороны угольного целика при отводе газа через выгазованное пространство;
• подача дутья со стороны выгазованного пространства, отвод газа со стороны целика угля через опережающие скважины для его термической подготовки.

Низшая теплота сгорания газа, получаемого на воздушном дутье, 3,2—5 Мдж/м³; на дутье, обогащенном кислородом (60—65 %), или парокислородном — 47,6 Мдж/м³; по химическому составу газ пригоден для синтеза аммиака и углеводородов.

Подземная газификация углей

Подз е мная газифик а ция у глей, физико-химический процесс превращения угля в горючие газы с помощью свободного или связанного кислорода непосредственно в недрах земли. Идея подземной газификации углей принадлежит Д. И. Менделееву (1888); позже (1912) эту же идею высказал английский химик У. Рамзай. С 1930 в СССР начались исследования по подземной газификации углей; в конце 1933 учёными И. Е. Коробчанским, В. А. Матвеевым, В. П. Скафа и Д. И. Филипповым было предложено проводить подземную газификацию углей в горизонтальном канале при подготовке газогенератора шахтным способом. В 1945—48 в СССР были разработаны системы подземной газификации углей, основанные на бесшахтном методе подготовки подземных газогенераторов, включающем в себя вскрытие участка угольного пласта буровыми скважинами и создание в его целике первоначальных каналов газификации. В зависимости от горно-геологических условий и принятой системы работ применяются вертикальные, наклонные и наклонно-горизонтальные скважины.

Для создания в пласте необходимых реакционных каналов используются фильтрационно-огневая (или фильтрационная) сбойка скважин, гидравлический разрыв пласта и направленное бурение скважин по угольному пласту. В каналах газификации сформировываются реакционные зоны и начинается процесс газификации, который ведётся обычно на воздушном дутье. Химические реакции, протекающие в каналах подземной газификации, аналогичны газогенераторному процессу (см. Газификация топлив). По мере выгазовывания угольного пласта реакционные зоны перемещаются и под действием горного давления происходит сдвижение пород кровли и заполнение ими выгазованного пространства. Благодаря этому размеры и Структура каналов газификации остаются в течение длительного времени относительно постоянными, что обусловливает постоянство состава получаемого газа.

Применяются две технологические схемы подземной газификации углей: подача дутья со стороны угольного целика при отводе газа через выгазованное пространство; подача дутья со стороны выгазованного пространства, отвод газа со стороны целика угля через опережающие скважины для его термической подготовки.

Низшая теплота сгорания газа, получаемого на воздушном дутье, 3,2—5 Мдж/м 3 ; на дутье, обогащенном кислородом (60—65%), или парокислородном — 47,6 Мдж/м 3 ; по химическому составу газ пригоден для синтеза аммиака и углеводородов.

Использование топлива методом подземной газификации углей возможно и в тех случаях, когда разработка угольного месторождения шахтным способом нерентабельна. В СССР работают три станции подземной газификации углей: Ангренская (промышленная) — на бурых углях Средней Азии, Шатская — на бурых углях Подмосковного бассейна (промышленная) и Южно-Абинская — на каменных углях Кузбасса (опытно-промышленная), которые производят около 1,5 млрд. м 3 энергетического газа в год (1974).

Работы по подземной газификации углей проводятся в США, ФРГ, Японии и др. В США предполагается (1975) строительство крупных промышленных станций подземной газификации углей.

Идея Д.И. Менделеева о подземной газификации. Открытие в начале 1960-х годов крупных месторождений природного газа в России. Процесс подземной газификации, его основные стадии. Технологическая схема станции "Подземгаз", объемы выработки газа станцией.

Рубрика	Геология, гидрология и геодезия
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	25.01.2018
Размер файла	24,2 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Кафедра горного дела и комплексного освоения георесурсов

Выполнил студент группы с3404а

Проверил: Белов А.В.

Владивосток

Оглавление

1. История ПГУ в РФ

2. Процесс подземной газификации

Заключение

Источники информации

Введение

Подземная газификация угля - способ разработки угольных месторождений посредством превращения полезного ископаемого в газ непосредственно в недрах. Используется он для получения тепла, электроэнергии или различных химических продуктов.

Традиционно сложившиеся способы разработки месторождений предусматривают присутствие людей в горных выработках, а подземный способ связывают с тяжелым и далеко небезопасным трудом шахтеров.

Подземная газификация углей исключает тяжелый труд горняков под землей и фактически не имеет ограничений для создания экологически чистого предприятия. Обладая гениальной простотой замысла и величием поставленной цели, эта технология более ста лет привлекает исследователей, стремящихся реализовать ее на практике , к тому же, в данное время имеется большое число публикаций по ПГУ и перспективам ее развития, причем, авторы дают далеко неоднозначную оценку этой технологии.

1. История ПГУ в РФ

Практические работы по ПГУ начались в нашей стране в начале 30-х годов в трех угольных бассейнах страны: Донецком, Кузнецком и Подмосковном. Первые опыты заключались в воспроизведении в подземных условиях процесса газификации угля в наземных слоевых генераторах, которые в то время широко применялись для получения генераторного и водяного газов.

В конце сороковых годов осуществлено строительство и ввод в эксплуатацию первых опытно-промышленных станций и городах Горловке, Лисичанске, Туле с шахтной и полушахтной подготовкой угля к газификации. Вследствие выявления принципиальных недостатков в технологии было принято решение о разработке бесшахтного способа подготовки газогенераторов и газификации пласта угля.

В результате исследований была практически доказана возможность осуществления процесса газификации угольного пласта на месте его залегания методом потока.

В послевоенный период в работе по ПГУ основное внимание было уделено химической технологии переработки топлива, горному и буровому делу, подземной гидродинамике и аэродинамике, гидрогеологии, конструированию специальных машин и оборудования.

С 1949 по 1964 гг. проблемами подземной газификации занимались институты ВНИИПодземгаз и ГИДРОподземгаз, в работе участвовало также 18 академических и отраслевых институтов.

Открытие в начале шестидесятых годов крупных месторождений природного газа привело к изменениям структуры топливно-энергетического баланса страны. Основным топливом стали природный газ и нефтепродукты. Работы по ПГУ с этого периода были значительно сокращены.

Энергетический кризис, охвативший капиталистические страны в 1973-74 гг., вновь привлек внимание к подземной газификации. Вследствие уменьшения запасов нефти и природного газа и дальнейшего роста потребности в энергии уголь в будущем должен играть все возрастающую роль в энергетике и промышленности, а также как заменитель нефти и природного газа в производстве тепла и в качестве сырья. Необходимо учитывать, что в технически развитых странах постоянно возрастает потребность в жидком и газообразном углеводородном сырье в химической промышленности и, по прогнозам, в первой четверти XXI в. достигнет 20-25% от общей добычи.

НачалоXXI века можно считать условной границей начала третьего периода развития ПГУ в России - первый, протекающий сегодня этап которого характеризуется проявлением осознания безусловной необходимости реанимации подземной газификации углей в стране. Слишком очевидны экономические и экологические достоинства этой технологии.Нужно отметить, однако, что нынешняя относительная активизация в России исследований в области подземной газификации угля сводится пока к выполнению работ аналитического характера, в крайне малой степени переходя в практическую плоскость. Главной причиной наличия этого обстоятельства является отсутствие финансовых инвестиций в развитие данной технологии, объясняющееся не в последнюю очередь и недостаточной информированностью потенциальных инвесторов об объективно существующей инвестиционной привлекательности этого способа разработки угольных месторождений. Впрочем, следует заметить, что в самое последнее время ситуация в этой области начала изменяться в лучшую сторону: так, к подземной газификации угля (в особенности в Кузбассе) стали проявлять заинтересованное внимание некоторые крупные инвесторы, и потому появляется надежда на реализацию разработанных инвестиционных проектов на практике.

2. Процесс подземной газификации

Процесс подземной газификации состоит из следующих основных стадий:

ѕ бурение с поверхности земли на угольный пласт вертикальных, наклонных и наклонно-направленных скважин;

ѕ установление гидравлической связи между скважинами по угольному пласту для осуществления процесса газификации;

ѕ розжиг угольного пласта и ведение процесса газификации угольного массива.

Бесшахтный способ вскрытия угольного пласта заключается в бурении нагнетательных и газоотводных скважин на угольный пласт на определенном расстоянии одна от другой.

В процессе газификации кислород дутья взаимодействует с углеродом угольного пласта. При этом образуются двуокись, окись углерода, а затем и водород. Кроме того, в газе содержится ряд других горючих компонентов: метан, непредельные углеводороды, сероводород.

Скважины для подвода дутья и отвода газа бурятся по определенной схеме и образуют подземный газогенератор. На поверхности расположены трубопроводы для нагнетания в скважины рабочих агентов (воздуха или обогащенного кислородом воздуха) и транспортировки газа для его очистки на промплощадке, на которой расположены цех для производства рабочих агентов и нагнетания их в подземные газогенераторы и установки для очистки газа и его охлаждения. Очистка газа происходит в скрубберах.

Состав и теплотворная способность получаемого газа зависит от технологических условий залегания угольного пласта, качества угля, состава подаваемых на газификацию рабочих агентов и от технологических приемов при газификации, очистке газа от тех или иных компонентов.

Теоретически установлено, что теплота сгорания газа при газификации углерода на воздушном дутье составляет не более 4,4 МДж/м3 (1050 ккал/м3).

Но так как в процессе участвуют водяные пары и продукты разложения органической массы угля, теплота сгорания газа ПГУ на воздушном дутье может достигать 4,6-5,0 МДж/м3 (1100-1200 ккал/м3). При применении дутья, обогащенного кислородом концентрация кислорода 65%, теплота сгорания газа может достигать 6,7 МДж/м3 (1600 ккал/м3). Газ подземной газификации является низкокалорийным

Выход газа на 1 кг угля изменяется от 1,5 до 5,5 м3/кг. Процесс газификации и поддержания теплоты сгорания газа с определенными параметрами осуществляется регулированием количества дутья и отводимого газа технологическими методами. Контроль за процессом подземной газификации на подземных газогенераторах ведется технологическим, геологическим и маркшейдерским методами и позволяет определять степень выгазовывания угольных пластов на подземных газогенераторах.

Теплота сгорания на Ангренской станции лежит в пределах 3,1-3,4 МДж/м3 (740-810 ккал/м3), а на Южно-Абинской - 3,4-4,2 МДж/м3 (810-1000 ккал/м3). Газ, получаемый на Ангренской станции, используется на Ангренской ГРЭС. Южно-Абинская станция снабжала газом 10 производственно-отопительных котельных г. Киселевска. Южно-Абинская станция эксплуатирует участок Киселевско-Прокопьевского каменноугольного месторождения (Кузбасс). В границах горного отвода станции имеется 23 пласта мощностью 2,0-6,5 м., глубиной залегания 50-300 м., с углом наклона 35-36°; угли марки ГЖ.

Технологическая схема станции включает в себя установки для выработки сжатого воздуха высокого давления (до 7,0 Мпа) для огневой фильтрационной сбойки, среднего давления (0,7 Мпа) для проработки каналов газификации, низкого давления (0,25-0,46 Мпа) для поддержания процесса горения в угольном пласте. Воздух низкого давления подается в подземный газогенератор, где в процессе горения образуется газ. Сырой газ поступает в скрубберы, где орошается водой и охлаждается до температуры 20-30°С. Одновременно с охлаждением из газа отделяются шлам, смолы, частично отмывается СО2 и H2. Охлаждением газ поступает по системе трубопроводов к потребителю. Вода, используемая для охлаждения газов, проходит систему регенерации и многократно используется в скрубберном цикле, в котором имеется специальная установка - градирня и прудоотстойник. Фенольные слои воды в прудоотстойнике открытого типа после дефеноляции сбрасываются в сточные воды. Для охлаждения компрессоров и турбонагнетателя используется условно чистая вода. Проектная производительность станции 500 млн м3 газа, а себестоимость - 1,8 р./1000 м3 газа (12,6 р./т.у.т., 1965 г)

Максимальная выработка газа станцией составила 450 млн м3/год, что соответствует газификации 190 тыс. т/год угля.

Заключение

подземный газификация уголь россия

Подземная газификация углей выявила ряд технических преимуществ перед традиционными методами разработки угольных месторождений:

ѕ ликвидация тяжелого труда горнорабочего под землей;

ѕ исключение перевозки топлива с высоким содержанием балласта, отвода земной поверхности под терриконы и золоотвалы, загрязнение окружающей среды пылью и сернистыми соединениями;

ѕ вовлечение в разработку некондиционных по зольности и мощности угольных пластов, а также запасов со сложными горно-геологическими условиями;

ѕ возможность полной автоматизации и механизации технологического процесса;

ѕ получение ценных химических продуктов для народного хозяйства;

ѕ уменьшение капитальных затрат по сравнению со строительством глубоких шахт и разрезов.

К факторам, сдерживающим широкое применение подземной газификации углей, относятся:

ѕ низкие химические и энергетические коэффициенты полезного действия газификации;

ѕ низкая теплотворная способность в сравнение с природным газом;

ѕ сложность ведения процесса с получением газа заданного состава;

ѕ сложность вопроса комплексного использования и утилизации физического тепла газов;

ѕ отсутствие методики технико-экономического обоснования применения технологии ПГУ.

Несмотря на отмеченные недостатки работами отечественных и зарубежных специалистов доказана техническая реальность процесса ПГУ и возможность бесперебойного получения газа в запланированных количествах.

Список использованных источников

Подобные документы

Физическая сущность подземной газификации угля. Геологическое строение Сыллахского месторождения и оценка пригодности его для подземной газификации угля. Сооружение подземного газогенератора. Способы создания реакционного канала в угольном пласте.

дипломная работа [2,4 M], добавлен 30.08.2012

Геология топливно-энергетических ресурсов - нефти, природного газа, угля, горючих сланцев, урановых руд. Современные проблемы освоения месторождений. Геофизические исследования при подземной разработке; воздействие на окружающую геологическую среду.

реферат [31,8 K], добавлен 24.05.2014

Основные положения науки о движении нефти, воды, газа и их смесей (флюидов) через коллектора. Описание требований адекватности моделей реальным процессам подземной гидромеханики. Изучение особенностей законов фильтрации пористой и трещинной среды.

презентация [760,3 K], добавлен 15.09.2015

Понятие и основные характеристики сланцевого (природного) газа, некоторые параметры для определения его месторождений. Методы добычи газа из сланцевых пород, описание технологий и схемы бурения. Ресурсы газа и их распределение по географическим регионам.

реферат [7,1 M], добавлен 14.12.2011

Понятие природного газа и его состав. Построение всех видов залежей нефти и газа в ловушках различных типов. Физические свойства природных газов. Сущность ретроградной конденсации. Технологические преимущества природного газа как промышленного топлива.

контрольная работа [2,0 M], добавлен 05.06.2013

Преимущества газа, которые способствуют росту его потребления. Решающий критерий разработки месторождений. Эксплуатационные, наблюдательные и разведочные скважины. Промысловая подготовка газа и конденсата к транспортированию. Классификация системы сбора.

реферат [260,2 K], добавлен 15.12.2012

Понятие установившегося и неустановившегося движения газированной жидкости в подземной гидравлике. Условия существования режима растворенного газа. Характеристика притока газированной нефти к скважинам. Рассмотрение методов ввода скважин в эксплуатацию.

Подземная газификация угля (ПГУ) — физико-химический процесс превращения угля в горючие газы с помощью свободного или связанного кислорода непосредственно в недрах земли [1] . При этом уголь в пласте, под землей, превращается в горючий газ (газ подземной газификации, генераторный газ, искусственный газ), обладающий достаточной калорийностью для энергетического и технологического использования.

Содержание

История

Также эксперименты проводились на подмосковном бассейне (Шатская станция возле г. Тула) и в Кузбассе (г. Ленинск-Кузнецкий). До сих пор методом подземной газификации вырабатывается газ из бурого угля на Ангренском месторождении (Узбекистан).

За пределами СССР первые опыты подземной газификации были проведены в 1946 г. в США (штат Алабама) и в 1947 г. в Италии (у Вальдорио близ Флоренции).

Начиная с середины 1970 г. интерес к ПГУ упал, так как экономическая эффективность подземной газификации углей оказалась неконкурентоспособна в сравнении с разработкой природного газа. В начале XXI века интерес к ПГУ вырос в США, Индии и Китае, где в настоящее время ведутся экспериментальные и промышленные работы.

Значительный вклад в развитие идей и технологии подземной газификации в СССР внесли В. А. Матвеев, П. В. Скафа [10] , Н. А. Фёдоров [11] , Е. В. Крейнин.

Процесс

В угольном пласте создаются необходимые реакционные каналы с помощью фильтрационно-огневой (или фильтрационной) сбойки скважин, или гидравлического разрыва пласта, или направленного бурения скважин по угольному пласту. В каналах газификации сформировываются реакционные зоны. Процесс газификации ведётся обычно на воздушном дутье. Химические реакции, протекающие в каналах подземной газификации, аналогичны газогенераторному процессу (см. Газификация). По мере выгазовывания угольного пласта реакционные зоны перемещаются и под действием горного давления происходит сдвижение пород кровли и заполнение ими выгазованного пространства. Благодаря этому размеры и cтруктура каналов газификации остаются в течение длительного времени относительно постоянными, что обусловливает постоянство состава получаемого газа.

Применяются две технологические схемы подземной газификации углей:

• подача дутья со стороны угольного целика при отводе газа через выгазованное пространство;
• подача дутья со стороны выгазованного пространства, отвод газа со стороны целика угля через опережающие скважины для его термической подготовки.

Низшая теплота сгорания газа, получаемого на воздушном дутье, 3,2—5 Мдж/м³; на дутье, обогащенном кислородом (60—65 %), или парокислородном — 47,6 Мдж/м³; по химическому составу газ пригоден для синтеза аммиака и углеводородов.

Читайте также:

  
• Карл бенц сообщение на английском
  
• Сообщение о проведении классного часа о знаменитом депутате
  
• Сакура символ японии краткое сообщение
  
• Сообщение о жестах используемых при приветствии в аристократических кругах
  
• Подготовить сообщение о назначении какого либо устройства для работы с данными 6 класс