Спосіб підземної газифікації твердого палива

Спосіб підземної газифікації твердого палива, що включає буріння вертикально-горизонтальних свердловин, з горизонтальною частиною по вугільному пласту, формування реакційної зони, запалювання пласта, подачу дуття, газифікацію твердого палива, одержання штучного газу, рекуперацію готового продукту й закладання деформованих порід покрівлі та вигазованого простору, який відрізняється тим, що попередньо в C2 2 (19) 1 3 палива, в якому шляхом введення нових технологічних схем та параметрів досягається можливість газифікації вугілля в шахтних умовах з рекуперацією тепла порідного масиву та продуктів газифікації та отримання на місці експлуатації електричної енергії, введення в експлуатацію некондиційних вугільних пластів шахт в умовах підвищеної тріщинуватості порідного масиву, а за рахунок закладки - локалізації негативного впливу процесу газифікації на середовище, можливості використання поверхневого комплексу по переробці та очистки продуктів підземної газифікації вугілля, підвищення ефективності в цілому способу. Задача вирішується тим, що у відомому способі підземної газифікації твердого палива, що включає буріння вертикально-горизонтальних свердловин, з горизонтальною частиною по вугільному пласту, формування реакційної зони, запалювання пласта, подачу дуття, газифікацію твердого палива, отримання штучного газу, рекуперацію готового продукту й закладку деформованих порід покрівлі та вигазованого простору, попередньо в шахтах, які вичерпали свій термін експлуатації і мають в шахтному полі некондиційні запаси в надробленому або підробленому стані, підготовляють довгими стовпами по простяганню, з повітря подавального хідника формують камери теплотурбіни, компресорного і закладного комплексу та насосної, в підошві газогенератора у пробурених свердловинах монтується трубчатий рекуператор тепла, формування реакційного зони здійснюється з реакційного каналу, який утворений з берми вентиляційного штреку, що з'єднує дві горизонтальні експлуатаційні свердловини газогенератора, запалювання вугільного пласта у газогенераторі здійснюють з берми вентиляційного штреку на сполучені з дуттьовою свердловиною, газифікація вугілля у газогенераторі проводиться по підняттю пласта з закладкою деформованих порід покрівлі, вигазовування стовпа здійснюється по простяганню пласта прямим або зворотним ходом, тепло зосереджене у газогенераторі та в породах, що його вміщують, рекуперуєтся трубчатим рекуператором тепла, сконцентроване таким чином тепло у теплоносії направляються до теплотурбіни для отримання електричної та теплової енергії в шахтних умовах, а продукти газифікації - на денну поверхню для очищення і переробки. На Фіг.1 представлений загальний вид технологічної схеми шахтної технології підземної газифікації некондиційних запасів (підроблених і надроблених) вугільних пластів, на Фіг.2 розріз запропонованого способу, з видобувним обладнанням, де: 1 - виймальні стовпи, оконтурені по простяганню і падінню підготовчими виробками; 2 - повітроподавальні хідники; 3 - дуттьовий штрек; 4 - вентиляційний штрек; 5 - свердловини з установкою в них трубчатого рекуператора тепла; 6 - магістральний трубопровід з теплоносієм; 7 - магістральний трубопровід; 8 - ділянки виробок прилеглих до діючого газогенератора; 89276 4 9 - герметичні перемички; 10 - дуттьовий трубопровід від компресорного комплексу; 11 - берма вентиляційного штреку; 12 - продукти газифікації; 13 - дуттьова горизонтальна свердловина; 14 - горизонтальна свердловина; 15 - берма дуттьового штреку; 16 - вертикальна газовідвідна свердловина, пов'язана з поверхневим комплексом; 17 - закладний перфорований трубопровід; 18 - ділянки виробок, затухаючого газогенератора; 19 - газогенератор; 20 - камера закладного комплексу; 21 - камера теплотурбіни; 22 - камера компресорного комплексу; 23 - активна зона теплоносія; 24 - поверхневий комплекс очистки і переробки продуктів газифікації; 25 - штрековий трубопровід на теплотурбіну; 26 - вентилятори місцевого провітрювання вентиляційного хідника; 27 - закладна свердловина; 28 - берма вентиляційного штреку; 29 - фосфогіпсова бар'єрна смуга. Спосіб реалізується наступним чином. При реалізації способу вибирають шахти, які вичерпали свій термін експлуатації і мають в шахтному полі некондиційні запаси в підробленому або надробленому стані. Спосіб підготовки некондиційних запасів панельний, система розробки довгими стовпами по простяганню з газифікацією стовпа прямим або зворотнім ходом і вигазовуванням генератора по підняттю пласта з закладкою деформованих порід покрівлі та рекуперацією тепла газогенератора, й шлюзовою ізоляцією ділянок газифікації з відведенням гарячого повітря по ізольованій вентиляційній схемі з примусовою аерацією повітря. При шахтній підготовці газогенератора передбачається нарізка трьох вугільних стовпів по простяганню в шахтному полі з відробітком газогенераторами по підняттю пласта з утилізацією теплової енергії продуктів газифікації і прогрітих порід вміщаючих газогенератор в шахтних умовах. Ділянку шахтного поля розділяють на три стовпи (1), оконтурених по простяганню і падінню підготовчими виробками, повітроподавальними хідниками (2) і штреками: дуттьовим (3) і вентиляційним (4). Довжина виймального стовпа Lпр=200-400м, ширина виймального стовпа (по падінню (повстанню) Lп(в)=100м. В протилежній частині виїмкового стовпа формують камери теплотурбіни (21) та компресорного комплексу (22). (див. Фіг.1) Для відбору тепла від продуктів газифікації і розігрітих порід, в підошві камери газогенератора бурять свердловини (вертикально-горизонтальні свердловини - по вугільному пласту) з установкою в них труб (5) для подачі в активну зону теплоносія (вода) (6, 23) з дуттьового штреку (3), в якому розташовуються магістральний трубопровід (6) з теплоносієм. 5 Проходячи по трубах (5) теплоносій перетворюється на пару і під тиском по магістральному трубопроводу (7), розташованому на вентиляційному штреку (4) прямує до теплотурбіни (21) для вироблення електроенергії. Довжина генератора приймається, виходячи з потужності пласта і можливостей бурового устаткування, що газифікує вугільний пласт. Відстань між свердловинами визначається залежно від потужності пласта, геомеханічних показників, гідрогеологічних умов і технологічних параметрів процесу підземної газифікації. Розпалювання вугільного пласта здійснюють з берми вентиляційного штреку (11) на сполучені з дуттьовою свердловиною (13), розжареним коксом, рідким фосфором з подачею дуття збагаченого киснем по свердловині (13) або за допомогою бінарних зарядів хімічних сполук, які під тиском подаються по свердловині (13) на сполучення з бермою і при деформації оболонки патрону утворюють суміш, яка загорається у присутності кисню. Далі формують реакційні зони газогенератора (окислювальна, перехідна і відновлювальна). Параметри процесу газифікації: - тиск у вогняному каналі Р=1,6-3,0(МПа); - температура процесу Т=1200-1800°С; - температура газів у вертикальній свердловині (16) Тг=350-600°С; - дотримання паритету окислювальної і відновної зони (відповідно 0,3-0,7 і 0,4-0,6); час вигазовування одного модульгазогенератора 6-8міс.+2-3міс. на згасання робіт; - швидкість посування вогняного вибою 0,54,6м/добу (залежно від потужності пласта, складу дуття і тиску при газифікації). Процес газифікації вугілля у газогенераторі здійснюють шляхом подачі з дуттьового штреку (3) по дуттьовому трубопроводу (10) від компресорного комплексу (22) дуттьової суміші в дуттьову горизонтальну свердловину (13), діаметром 290350м і далі на вогняний вибій (берма вентиляційного штреку) (11), завдовжки Іо.з.=20-40м. Далі по мірі проходження очисної і відновлювальної зони, продукти газифікації (12) прямують в газвідвідну горизонтальну свердловину (14), діаметром 290350мм, і по бермі дуттьового штреку (15) прямують у вертикальну газовідвідну свердловину (16), пов'язану з поверхневим комплексом (24) по очищенню і переробці продуктів газифікації з метою отримання електроенергії і хімічної сировини. В міру вигазовування вугільного пласта у газогенераторі здійснюється рекуперація тепла порід, що вміщують газогенератор, за допомогою трубчатого рекуператора (5), сконцентроване тепло у тепло 89276 6 носії подається на паротурбіну (21) для виробки електричної і теплової енергії. В експлуатації знаходяться не менше двох генераторів, порядок відроблення шахтного поля здійснюється через стовп, що забезпечує безпечний режим роботи вентиляції і газогенераторів. Ділянки виробок, прилеглих до діючого і затухаючого газогенератора (8, 18), ізолюються герметичними перемичками (9), вентиляція примусова за допомогою вентиляторів місцевого провітрювання (26), з викидом теплого повітря на вентиляційний хідник. Після закінчення робіт по вигазовуванню вугілля нагнітання ін'єкційного розчину продовжується у вигазований простір модуль-генератора через дуттьову свердловину. Закладні роботи ведуть по мірі просування вогняного вибою модуль-генератора, шляхом нагнітання ін'єкційного закладного розчину в деформовану товщу порід покрівлі і у вироблений простір. Під час газифікації вугільного пласта по закладній свердловині (27), що знаходиться над вугільним пластом, здійснюється ін'єктування деформованих порід покрівлі. Після вигазовування стовпа проводяться роботи по загасанню газогенератора, пов'язані із закладкою вигазованого простору (18). За допомогою закладного перфорованого трубопроводу (17), який прокладається у дуттьовій свердловині, закладний матеріал підготовляється і подається із закладного комплексу (20), і утилізацією залишкового тепла гірського масиву, що по трубопроводу (25) направляється на теплотурбіну. На час цих робіт в експлуатацію вводиться газогенератор (19), розташований в другому виїмковому стовпі, а після загасання робіт на газогенераторі (19) в роботу вступає газогенератор в першому виїмковому стовпі. Генераторний газ і конденсат очищається і переробляється на поверхневому комплексі з одержанням електроенергії і хімічної сировини, тут же утилізується залишкове тепло продуктів газифікації. Висновки. Запропонована технологічна схема дозволяє: 1. Розширити область застосувань технології підземної газифікації вугілля (ПГУ); 2. Локалізувати негативну дію процесу ПГУ на оточуюче середовище; 3. Забезпечити ефективне, комплексне використання теплової енергії і продуктів газифікації; 4. Відпрацювати некондиційні, підроблені і надроблені запаси вугілля в шахтних умовах; 5. Утилізувати відходи ТЕЦ і збагачувальних фабрик. 7 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 89276 8 Підписне Тираж 28 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