Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Дальневосточный федеральный университет»

Кафедра горного дела и комплексного освоения георесурсов

РЕФЕРАТ

по дисциплине «Физико-химическая геотехнология»

на тему «Подземная газификация угля в РФ»

Выполнил студент группы с3404а

Тимошкин И.С

Проверил: Белов А.В.

Владивосток

2017

Оглавление

Введение

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

Идея подземной газификации принадлежит Д. И. Менделееву и, судя по его записным книжкам, впервые зародилась у него в начале 80-х годовXIX века: «достаточно поджечь уголь под землей, превратить его в светильный, или генераторный, или водяной газ и отвести его по трубам из бумаги, пропитанных смолой и обвитых проволокой». Первое официальное изложение идеи встречается в 1888 г. в статье Д. И. Менделеева «Будущая сила, покоящаяся на берегах Донца». Позже (1912 г.) эту же идею высказал английский химик У. Рамзай.

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.

В этот период были запроектированы и введены в эксплуатацию: 1955 г. Южно-Абинская станция «Подземгаз» с проектной производительностью 500 млн. м3/год (в пересчете на натуральное топливо - 170 тыс. т кузнецкого угля), в 1958 г. - Шатская станция мощностью 660 млн. м3/год (250 тыс. т подмосковного бурого угля), в 1961 г. - Ангренская станция с проектной производительностью 2300 млн. м3/год (500 тыс. т. угля в год), а также опытные станции Каменская и Синельниковская на тощих углях Донбасса и высоковлажных днепровских углях.

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.

3. Станция «Подземгаз»

В странах СНГ накоплен многолетний опыт в подземной газификации угольных пластов, постоянно работала в течение более чем 35 лет Южно-Абинская и 32 года Ангренская станции «Подземгаз».

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.

Станциями «Подземгаз» к началу 1994 г. Было сгазифицировано ориентировочно 16 млн т углей и получено свыше 50 млрд м3 газа с использованием его для энергетики, теплофикации и получения химических продуктов.

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

1. Википедия. Подземная газификация угля: [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Подземная_газификация_угля

2. Подземная газификация угля. - Журнал «Эксперт»

3. «Становление и развитие технологии подземной газификации угля» Кондырев Б.И., Белов А.В., Ларионов М.В.

4. Горная энциклопедия. Подземная газификация: [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.mining-enc.ru/p/podzemnaya-gazifikaciya/

Размещено на Allbest.ru