Спосіб підземної газифікації твердого палива

Спосіб підземної газифікації твердого палива, що включає буріння вертикальногоризонтальних свердловин, їх збійку між собою, запалювання пласта, подачу дуття, газифікацію твердого палива, отримання штучного газу й за C2 2 (13) 1 3 В основу винаходу поставлено задачу вдосконалення способу підземної газифікації твердого палива шляхом введення нових технологічних операцій та параметрів досягається можливість видобутку надроблених пластів твердого палива безпосередньо в шахтних умовах з рекуперацієй тепла та отримання електроенергії в шахтних умовах, введення в експлуатацію забалансових запасів твердого палива, виключення втрат його у ціликах, а також потреб в відчуженні землі і за рахунок цього значне удешевлення продуктів газифікації, збільшення терміну роботи шахти. Поставлена задача вирішується тим, що у спосібі підземної газифікації твердого палива, який включає буріння вертикальногоризонтальних свердловин, збійку між ними, розпалювання пласта, подачу дуття, газифікацію твердого палива, отримання штучного газу й закладку деформованих порід покрівлі та вигазованого простору, згідно з винаходом газифікація здійснюється в шахтних умовах з бурінням свердловин на надроблений пласт твердого палива з вищележачого відробленого горизонту, при уловлюванні з газоподібних продуктів газифікації сірководню H2S, хімічних речовин та рекуперації їх тепла з отриманням електроенергії на місці газифікації. На Фіг.1 представлена технологічна схема розкриття надробленого пласта свердловинами газогенератора; на Фіг.2. технологічна схема способу підготовки газогенераторів на відробленому горизонті; на Фіг.3. технологічна схема обладнання свердловин газогенератора; на Фіг.4. технологічна схема акумуляції та транспортування хімічних речовин; на Фіг.5. розріз запропонованого способу, видобувним обладнанням, де: 1, 2 - експлуатаційні свердловини; 3 - закладна свердловина; 4 - магістрально відкотний штрек (МВШ); 5 - вентиляційний штрек (ВШ); 6 - міжштрекові цілики; 7 - головний стовбур; 8 - вентиляційний стовбур; 9 - дуттєвий трубопровід; 10 - закладний трубопровід; 11- примусове провітрювання; 12 - трубопровід; 13 - рекуператор тепла; 14 - трубопровід конденсату; 15 - газопровід; 16 - камера дуттєвого компресора ДК; 17 - камера закладного комплексу 3К; 18 - камера парогенератора ПГ; 19 - камера насосної установки. 20 - свіжий вентиляційний струмінь; 21 - відроблена струменя повітря; 22 - перемички; 23 - газопровід; 24 - насос; 25 - трубопровод; 26 - допоміжна насосна установка; 27 - датчики для контролю рівня води в зумпфі; 89850 4 28 - вода для розчину; 29 - зумпф; 30 - перегородки безпеки; 33 - трубопровід 34, 35 - комплекс очистки та акумуляції; 36 - вентилятор місного провітрювання; 37 - вугільний надроблений пласт; 38 - відроблений горизонт; 39 - поверхневий комплекс очистки та переробки. Спосіб реалізується наступним чином. При здійсненні способу, перевага надається шахтам, які вичерпали термін експлуатації й мають некондиційні надроблені запаси твердого палива. Розкриття та підготовка надроблених запасів здійснюється з вище лежачого горизонту вертикально-горизонтальними свердловинами зі збійкою та пропалюванням реакційного каналу між ними. Довжина реакційного каналу приймається, виходячи з показників матеріального та теплового балансу процесу та геомеханічних параметрів породної товщі, що вміщує газогенератор. Спосіб реалізації стовповий. Довжина стовпа приймається згідно показників обладнання та геомеханічних параметрів породної товщі, яка вміщує вугільний пласт. Спосіб підземної газифікації твердого палива, що включає буріння вертикально-горизонтальних свердловин, їх збійку між собою, запалювання пласта, подачу дуття, газифікацію твердого палива, отримання штучного газу й закладку деформованих порід покрівлі та вигазованого простору, відрізняється тим, що попередньо у міжштрекових ціликах 6 Магістрального відкотного штреку (МВШ) формують камери з примусовим провітрюванням 11 кожної, для устаткування дутьювого комплексу (Д.К.), закладного комплексу (ЗК), парогенератору (ПГ), насосної установки (НУ). Розкривають вугільний надроблений пласт з відробленого горизонту, буріння вертикальногоризонтальних свердловин здійснюється з Магістрального відкотного штреку (МВШ) на надроблений пласт. Причому дутьова та газоотвідна свердловини розташовуються у надробленому вугільному пласті на відстані 25, 30 або 60м, що дає можливість формування зон термохімічного розкладу вугілля з одержанням готових продуктів газифікації, а закладна свердловина в породах покрівлі над зоною термохімічного розкладу вугілля. Закладний масив формують у деформованих породах покрівлі і виробленому просторі. При цьому газифікацію здійнюють в шахтних умовах довгими стовпами по підняттю з відведенням продуктів газифікації у відповідні камери з рекуперацією тепла і отриманням електроенергії на місці газифікації. Закладання деформованих порід покрівлі та вигазованого простору, здійснюється за допомогою вертикально-горизонтальної закладної свердловини, пробуреної в покрівлі порід над газогенератором. Вугільний надроблений пласт 37 розкривають з відробленого горизонту 38, що знаходиться 5 вище, вертикально-горизонтальними свердловинами 1, 2, одна з яких дуттьова 1, з дуттєвим трубопроводом 9, друга - газовідвідна 2. Крім цих свердловин, горизонтальна частина яких пройдена по вугільному пласту, в породах покрівлі над газогенератором буриться закладна свердловина 3, та обладнується закладним трубопроводом 10. Експлуатаційні свердловини 1, 2 та закладна 3 буряться з магістрального відкатного штреку МВШ 4. У цілику між МВШ і вентиляційним штреком ВШ 5, по якому здійснюється відвід відробленого струмення повітря, монтуються камери: 16дуттєвого компресора ДК; 17 - закладного комплексу ЗК; 18 - парогенератора ПГ; 19 - насосної установки з трубопроводом 12 для подачі води до рекуператора тепла 13. Для ефективності газифікації надробленого вугільного пласта на кресах горизонту 38 монтуються дві ділянки модуль-генераторів, газифікація надробленого вугільного пласта 37 здійснюється зворотнім ходом довгими стовпами по підняттю. Процес газифікації надробленого вугільного пласта здійснюється подачею суміші дуття від ДК 16 по свердловині 1 у вогневий вибій газогенератора, де здійснюється термохімічний розклад вугілля. Високотемпературні парогазові продукти газифікації направляються під тиском по газоотвідній свердловині на трубопровід 15, котрий закладається у підошві виробки 4 і обладнується рекуператором тепла 13. Відвід тепла від газотрубопроводу 15 здійснюється теплоносієм (вода), котрий подається до рекуператора 13 насосною установкою. Під впливом високих температур вода перетворюється в перегрітий пар і потрапляє у парогенератор 18 з ціллю отримання електроенергії. В міру руху газоподібних продуктів газифікації здійснюється їх охолодження, що сприяє випадінню хімічних речовин, які збираються у трубопровід конденсату 14, котрий знаходиться на підошві виробки 5 нижче газопроводу 15. Далі гази та хімічні речовини по трубопроводах 14 і 15 рухаються до вентиляційного стовбура 8. Вертикальний стовбур 8 обладнаний газопроводом 23, по якому газ направляється до поверхневого комплексу очистки та переробки 39, який знаходиться на проммайданчику шахти. Хімічна речовина по трубопроводу 33 направляється у зумпф 29, де розчиняється у воді 28. Відкачування води і хімічних речовин з зумпфі 29 здійснюється насосом 24, рівень води в зумпфі контролюється датчиками 27. По трубопроводу 25 вода з зумпфа 28 за допомогою насосної установки 26 рухається до поверхневого комплексу 39 для очистки та вилучення хімічних речовин. Очищену воду по трубопроводу 27 направляють на технічні потреби. 89850 6 Секції стовбура 8 розділені перегородками безпеки 30. Магістральний відкотний штрек з'єднується з вентиляційним штреком через збійки, обладнані вентиляційними перемичками 22 з дверима. Провітрювання дільниць модуль-генераторів здійснюється роздільно по прямоточній схемі. Свіжий вентиляційний струмінь 20 поступає з головного стовбура 7. У виробки навколо стовбурного двора й розділяється на два крила. Рухаючись по МВШ 4 свіжий струмінь 20 омиває обладнання свердловин 1, 2, 3 та номер 16, 17, 18, 19. Далі відпрацьований струмінь по вентиляційному штреку 5 рухається до вентиляційного стовбура 8. Провітрювання камер у разі потреб може здійснюватися примусово вентиляторами містного провітрювання 36, або за рахунок загальношахтної депресії. При газифікації вугільних пластів з змістом сірки більш 1,8%, газоподібні продукти газифікації потребують очищення від сірководню H2S, для цього встановлено комплекс очистки та акумуляції 34, 35 на виході з газоотвідної свердловини. Запропонована технологія відповідає вимогам видобутку та комплексної переробки твердого палива на місці його залягання у замкнутому екологічно безпечному циклі з отриманням електричної, теплової енергії та хімічних речовин. Вона є ефективною при відпрацюванні балансових та забалансових надроблених запасів вугільних шахт, тому що не вимагає значних витрат на розкриття та підготовку нижчележачих горизонтів та утилізації і складування породи підготовчих капітальних виробок. Дає можливість продовжити термін роботи шахт, отримати додаткові обсяги горючого газу, електричної, теплової енергії та хімічної сировини, вирішити важливу соціальну проблему працевлаштування гірників. Розташування під землею основного обладнання підземних газогенераторів зменшує площу поверхневого комплексу, а розташування обладнання очистки і переробки на проммайданчику шахти не потребує додаткового відлучення землі. Буріння свердловин з вище лежачого горизонту на надроблений вугільний пласт у шахтних умовах потребує менше часу і витрат порівняно з бурінням з поверхні землі, а також виключає негативний вплив на поверхневий родючий ґрунт. Теоретичні розрахунки показують, що у шахтних умовах газифікація надроблених пластів твердого палива модуль-генераторами становить вихід газу 5600-8500м3/годину, потужністю 9,414,7МВт, собівартість електроенергії 0,120,20грн/кВт, генераторного газу 190286грн/1000м3/т (без урахування прибутку від продажу хімічних речовин 3,7-11,4т/добу), сумісний ККД газогенераторів у шахтних умовах 5266%. 7 Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко 89850 8 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