Спосіб підземної газифікації твердого палива

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, який відрізняється тим, що попередньо у міжштрекових ціликах магістрального відкотного штреку 3 36731 блений 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. те хнологічна схема способу підготовки газогенераторів на відробленому горизонті; на Фіг.3. те хнологічна 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 - магістральний відкотний штрек (МВШ); 5 - вентиляційний штрек (ВШ); 6 - міжштрекові цілики; 7 - головний стовбур; 8 - вентиляційний стовбур; 9 - дуттєвий тр убопровід; 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 ЗК; 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; 28 - вода для розчину; 29 - зумпф; 30 - перегородки безпеки; 31, 32 - модуль-генератор; 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 вищележачого 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. 4 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, відповідно до корисної моделі, попередньо у міжштрекових ціликах 6 Магістрального відкотного штреку (МВШ) формують камери з примусовим провітрюванням 11 кожної, для уста ткування дуттєвого 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 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 в породах покрівлі над зоною термохімічного розкладу вугілля. Закладний масив формують у де формованих породах покрівлі і виробленому просторі. При цьому газифікацію здійснюють в шахтних умовах довгими стовпами по підняттю з відведенням продуктів газифікації у відповідні камери з рекуперацією тепла і отримання 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 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 целіку між МВШ і вентиляційним штреком ВШ 5, по якому здійснюється відвід відробленого струменю повітря, монтуються камери: 16 - дуттєвого компресора ДК; 17 - закладного комплексу ЗК; 18 - парогенератора ПГ; 19 - насосної установки, з трубопроводом 12 для подачи води до рекуператора тепла 13. Для ефективності газифікації надробленого вугільного пласта на кресах горизонту 38 монтуються дві ділянки модуль-генераторів 31, 32, газифікація надробленого вугільного пласта 37 здійснюється зворотнім ходом довшими стовпами по востанню. Процес газифікації надробленого вугільного пласта здійснюється подачею суміші дуття от ДК 5 36731 16 по свердловині 1 у вогневий вибій газогенератора 31, 32, 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 газотрубопровода 15 здійснюється теплоносієм (вода), котрий подається рекуператора 13 насосною установкою 13. 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 промплощадці шахти. Хімічна речовина по трубопроводу 33 направляється у зумпф 29, де розчиняється у воді 28. Відкачння води і хімічних речовин з зумпфу 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 вилученню хімічних речовин. Очищен у воду по трубопроводу 27 направляють на технічні нужди. 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 31, 32 здійснюється роздільно прямоточній схемі. Свіжий вентиляційний струмінь 20 поступає з головного стовбура 7. У виробки навколостовбурного двору й розділяється на два крила 31, 32. Рухаючись по МВШ 4 свіжий струмінь 20 омиває обладнання свердловин 1, 2, 3 та номер 16. 6 17, 18, 19. Далі відпрацьований струмінь по вентиляційному штреку 5 рухається до вентиляційного стовбура 8. Провітрювання камер у разі потреб може здійснюватися примусово вентиляторами місного 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 нижчележачіх горизонтів, та утилізації і складування породи від підготовчих капітальних виробок. Дає можливість продовжити термін роботи шахт, о тримати 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 промплощадці шахти не потребує додаткового відлучення землі. Буріння свердловин з вищележачого горизонту на надроблений вугільний пласт у шахтни х умовах потребує менше часу і витрат порівняно з бурінням з поверхні землі, а також виключає негативний вплив на поверхневий родючий фунт. Теоретичні розрахунки показують, що у ша хтних умовах газифікація надроблених пластів твердого палива модуль-генераторами становить вихід газу 5600-8500м 3/годину, потужністю 9.4-14,7МВт, собівартість електроенергії 0,12-0,20грн/кВт, генераторного газу 190-286грн/1000м 3/т (без урахування прибутку від продажу хімічних речовин 3,711,4т/добу). сумісний ККД газогенераторів у шахтних умовах 52-66%. 7 36731 8 9 Комп’ютерна в ерстка А. Крулевський 36731 Підписне 10 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601