Спосіб рекуперації тепла при підземній газифікації твердого палива

Спосіб рекуперації тепла при підземній газифікації твердого палива, що включає буріння вертикально-горизонтальних свердловин, їх збійку між 3 пласта і його вміщуючих порід на місті підземної газифікації в шахтних умовах. На фіг. 1 представлена технологічна схема трьохконтурного рекуператора тепла підземного газогенератора; на фіг.2. поперечний переріз підземного газогенератора по А-А; на фіг.3. конструкція рекуператора «труба у трубі» з розташуванням теплоносіїв: 1 - вугільний пласт; 2 - цементна перемичка; 3 – повітряно-подаюча горизонтальна свердловина; 4- газовідвідна горизонтальна свердловина; 5 - вигазований простір; 6 - реакційний канал газогенератора; 7- вогневий вибій; 8- берма повітряноподаючого штреку; 9- газовідвідна вертикальна свердловина; 10 - піовітряподаючий штрек; 11 - тепловідвідний штрек; 12 - трубопровід з холодним теплоносієм (вода); 13 - керовані клапани розподілу води; 14 - трубопровід з теплоносієм (розчин жидких щолочних металів Na, , або гліколь); 15 - барабан для гнучкого повітряноподаючого трубопрводу (d=32мм); 16 - трубопровід (d=75- 100мм) з теплоносієм (Na, або гліколь); 17 - трубопровід (d=50-75мм) з теплоносієм вода; 18 - трубопровід з парою; 19 - паропровід (d=100-120мм); 20 - керовані клапани розподілу пари; 21 - гнучкий повітряноподаючий трубопровід; 22 - дільниця трубопровіду з киплячим теплоносієм (Na, або гліколь, Тк=260-620°С); 23 - керовані клапани розподілу киплячим теплоносієм (Na, або гліколю) 24 - котел-рекуператор тепла 25 - опорна зона; 26 - керовані клапани розподілу між трубопроводами; 27 - покрівля вугільного пласта, що газифікується; 28-підошва вугільного пласта, що газифікується. Спосіб реалізується наступним чином. При здійсненні способу, перевага надається шахтам, які вичерпали термін експлуатації й мають некондиційні, надроблені або підробленні запаси твердого палива. Підготовка підземного газогенератора здійснюється з штреків 10, 11 (повітряноподаючого, тепловідвідного) в зони розподілу тепла з відповідними діапазонами температур (розподіл температур залежить від відстані до реакційного каналу газогенератора, класу порід, та ін.), в які далі бурять горизонтальні свердловини 3, 4 (повітряноподаючою, газовідвідною) по вугільному пласту 1 зі збійкою бермою з тепловідідного штреку 11 з подальшим формуванням по бермі реакційного каналу газогенератора 6. Від штреків вугільний пласт і берму повітряноподаючого штрека 8 ізолюють цементною перемичкою 2. Для подачі дуття у на вибій газогенератора у свердловині 3 монту 50867 4 ють гнучкий трубопровід (d=32 MM), який керується за допомогою барабана 15. По довжині реакційного каналу 6 у підошві пласта на відстані 0,15-0,2 м від нього з штреку 10 на штрек 11 по падінню виїмкового стовпа буряться дев'ять похилих (горизонтальних) свердловин в яких монтується трубопровід 16 (d=75-100мм) баготоконтурної схеми рекуператорів теплової енергії «труба в трубі» з теплоємким жидким носієм в породи, що вміщують підземний газогенератор, рекуператора тепла з теплоносієм (Na, або гліколь) у трубопровід 16 вкладається трубопровід 17 (сН50-75мм) теплоносієм в якому с вода. Зі сторони штреку 10 до трубопроводів 16 і 17 підводяться від насосів трубопроводи 12, 14 (теплоносії-вода, Na, або гліколь) з автоматично керованими клапанами розподілу 13 теплоносіїв, на штреку 11 трубопровід 17 рекуператора тепла з'єднується з паропроводом 19 (d=100- 120мм), трубопровід 16 з'єднується з котлом -рекуператором тепла 24 від киплячого теплоносія (Na, або гліколь). Паропровід 10 монтується до паросилової установки з виробки теплової та електричної енергії. По мірі розвитку й стабілізації термохімічного процесу переробки вугільного пласта 1 у реакційному каналі 6 по його довженні утворюється розподіл температур з формуванням навколо нього у породах температурного поля, а впродовж цих зон відповідні контури рекупераційної системи, по яким рекуперують тепло вугільного пласта і його вміщуючих порід на місті підземної газифікації в шахтних умовах. По мірі вигазовування вугільного пласта й посуванням вогневого вибою 7 під впливом гірського тиску та температур породи покрівлі 27 обвалюються формуючи вигазований простір газогенератора 5. Тепло з газогенератора виходить з продуктами газифікації по свердловині 4 і газовідвідній вертикальній свердловині 9, а частка тепла до 3049% акумулюється в породах, що вміщують газогенератор. Закумульоване тепло від порід у опорній зоні 25, вогневому вибої 7, ви газованому просторі 5 й підошві пласта 28 знімається рекуператором тепла «труба в трубі» згідно контурної схеми й параметрам формування температурного поля у підземному газогенераторі, з використанням теплоносіїв з різними теплофізичними якостями, що забезпечує ефективність і стабільність роботи системи по рекуперації тепла порід, незважаючи на зміни показників матеріального, теплового балансу процесу та геомеханічних параметрів породної товщі, що вміщує газогенератор. Зовнішній трубопровід 16 з теплоносієм (розчини жидких металів Na, Na-K, або гліколь) які мають температуру кипіння Тк=260-620°С передають тепло отримане від порід газогенератора на внутрішній трубопровід у циркулює теплоносій-вода зі швидкістю 0,1-0,15 м/с попадаючи в зону температур більш 100°С (трубопровід з парою 10) вода перетворюється в перегріту пару (контур 1-Т1=160190°С з тиском Р1- 0,3 -0,8 МПа; контур 2- Т2-250340°С з тиском Р2= 1,5 -2,7 МПа; контур 3- Т3=180260°С з тиском Р3-1,1-2,2 МПа) далі по паропроводу 19, який обладнаний керованими клапанами 5 50867 пари 20, направляється на паротурбіну з показниками пари Т=230-280°С з тиском Р= 1,8-2,3 МПа. При кипінні зовнішнього теплоносії па дільниці 22 трубопроводу 16 і яке може статися зважаючи па показники температур у підземному газогенераторі на контурі 2. Киплячий теплоносій скидається у зовнішній кожух котла-рекуператора де у внутрішньому кожусі знаходиться вода, яка під дією температур перетворюється у пару і направляється з температурою Т=150-260°С і тиском Р=0,8-1,8 МПа за допомогою керованих клапанів 23 у паропровід 19. Комп’ютерна верстка І.Скворцова 6 Розрахункова теплова потужність контурної рекуперації тепла порід що вміщують підземний газогенератор складатиме 4,6-8,5 Гкал/год. (53369860 КВт/год.) з ККД 57-64%. Термін ефективної роботи рекуператора від 1,8 до 4,6 років. Запропонований спосіб дозволить використовувати тепло підземних газогенераторів і гірських порід що його вміщують під час експлуатації і при затуханні процесу, ефективно вести процес газифікації вугільних пластів в умовах техногенної зрушеності масиву і забезпечити економічну привабливість процесу газифікації вугільних пластів малої потужності. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601