Создание подземного газогенератора подземной газификации угля на участке I очереди Сыллахского месторождения Усмунского угленосного района - Дипломная работа

газификация угольный геологический газогенератор С помощью геотехнологических методов, одним из которых и является подземная газификация углей, можно получать из угля газообразные, жидкие энергоносители, а также огромное количество различных химических элементов, не строя при этом шахт и разрезов. Подземная газификация углей (ПГУ) является единственным способом безлюдной добычи угля путем превращения твердого топлива в газообразный энергоноситель непосредственно на месте залегания угольного пласта. По технологии, все стадии процесса ПГУ осуществляются с поверхности земли без применения подземного труда. Основные стадии процесса ПГУ: бурение с поверхности земли на угольный пласт скважин, соединение этих скважин каналами, проходящими в угольном пласте, и, наконец, нагнетание в одни скважины воздушного или парокислородного дутья и получение из других скважин газа. Целью работы является создание подземного газогенератора подземной газификации угля на участке 1 очереди Сыллахского месторождения Усмунского угленосного района. Изучение теоретических основ и опыта ранее проводимых работ по подземной газификации угля в России и за рубежом; 2. Рассмотрение горно-геологической ситуации на Сыллахском месторождении и оценка пригодности его к отработке методом подземной газификации; 3. Вторая - стадия газификации, при которой, во-первых, углерод коксового остатка с помощью свободного или связанного кислорода превращается в горючие газы, и, во-вторых, эти газы взаимодействуют с кислородом и водяным паром. Принципиальная схема подземной газификации угля При газификации угля в канале газообразование происходит по тем же химическим реакциям, что и в обычном наземном слоевом генераторе: · реакции горения углерода, водорода, окиси углерода и метана: С О2 = СО2 394 кДж/моль (1.1) 2С О2 = 2СО 221 кДж/моль (1.2) Н2 1/2О2 = Н2О 242 кДж/моль (1.3) СО 1/2О2 = СО2 286 кДж/моль (1.4) СН4 2О2 = СО2 2Н2О 801 кДж/моль (1.5) · реакция восстановления двуокиси углерода и водяного пара СО2 С = 2СО - 173 кДж/моль (1.6) H2O C = CO H2 - 130 кДж/моль (1.7) 2H2O C = CO2 H2 - 80,3 кДж/моль (1.8) · другие реакции: СО Н2О = СО2 Н2 41,8 кДж/моль (1.9) СО ЗН2 = СН4 Н2О 205 кДж/моль (1.10) С 2Н2 = СН4 75,3кДж/моль (1.11) Вместе с этим в отличие от газификации угля в наземных установках при подземной газификации проявляется ряд особенностей: 1. Благодаря этому размеры и структура каналов газификации остаются определенное время неизменными, что обусловливает постоянство состава газа в этот период времени, но впоследствии вызывает дополнительные затраты тепла на нагрев пород и приводит к образованию обводных потоков дутья, дожигающих горючие компоненты газа. 2. Состав и теплота сгорания получаемого газа зависят как от состава подаваемого на газификацию дутья и качества угля, так и от геологических условий залегания угольного пласта. Теоретически теплота сгорания газа при газификации углерода на воздушном дутье не может быть более 4,4 МДж/м3. При применении дутья, обогащенного кислородом (концентрация кислорода 65 %), теплота сгорания газа достигает 6,3-6,7 МДж/м3. Этим же свойством реакций (1.6) и (1.7) на паровоздушном дутье объясняется более быстрое увеличение концентрации водорода, чем концентрации окиси углерода. Кислород воздуха расходуется по реакциям (1.1), (1.2) и в какой-то мере (1.3, 1.4 и 1.5), на расстоянии от дутьевой скважины около 10 м он практически исчезает в газе. Основными стадиями процесса ПГУ являются: · Бурение с поверхности земли на угольный пласт вертикальных, наклонных и наклонно-горизонтальных скважин, которые служат для подвода дутья и отвода газа; · Создание в угольном пласте между этими скважинами реакционных каналов, в которых будет происходить взаимодействие угля с протекающими в них потоками дутья и газа, газификация угольного пласта в канале при нагнетании дутья в одни скважины и отводе газа из других. На стадии добычи (при замене традиционных методов методом ПГУ) исключается образование отходов горной породы (5-6 т/т.у.т.), предотвращается отчуждение земли (15-20 га/млн. т.у.т.), исключается выброс в атмосферу угольной пыли (0,3-15 кг/т.у.т.) и уменьшается сброс взвешенных веществ в сточные воды (с 0,452 до 0,044 кг/т.у.т.). На участках газификации, характеризуемых сравнительно сложными гидрогеологическими условиями (гидростатическое давление подземных вод над углем более 10 м, напоры вод в подугольном горизонте до 20 м), было отработано 6 генераторов. Днепробассе (Южно-Синельниковское месторождение) газифицировали буроугольный пласт мощностью 3,5 м на глубине 60 м. Вмещающие породы представлены разностями аргиллитов, алевролитов и песчаников. Для иллюстрации проанализируем процесс ПГУ на пласте V3 Внутреннем (мощность 2 м), выбрав для этого двухмесячные периоды газификации в газогенераторах №7 и 9. Если из общего количества выносимой газом влаги вычесть воду, поданную для охлаждения газа, то на газогенераторе №9 газ будет иметь влаги 204 кг/100 кг, а на седьмом - 71 кг/100 кг