Подземная газификация угля
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.
История[править]
Идея подземной газификации принадлежит Д. И. Менделееву и, судя по его записным книжкам, впервые зародилась у него в начале 80-х годов XIX 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.
Первый в мире проект подземной газификации углей был разработан в СССР в 1928 г.
В 1933 г. в СССР была создана контора (позже трест) «Подземгаз» с целью координации научно-исследовательских, проектных и экспериментальных работ по подземной газификации углей. Основные полигоны: Лисичанская опытная станция, Каменск-Шахтинская станция, Горловская станция (Донбасс). 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).
Развитие работ подземной газификации продолжалось институтом ВНИИПодземгаз (позже ВНИИПромгаз, ВНПО «Союзпромгаз», ныне ООО «Газпром промгаз»).
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.
Процесс[править]
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.
