DE1022740B

DE1022740B - Process for underground gasification of coal

Info

Publication number: DE1022740B
Application number: DEC13650A
Authority: DE
Inventors: Cyril Aubyn Masterman
Original assignee: Coal Industry Patents Ltd
Current assignee: Coal Industry Patents Ltd
Priority date: 1956-09-10
Filing date: 1956-09-10
Publication date: 1958-01-16

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für die unterirdische Vergasung von Kohle.The invention relates to a method for the underground gasification of coal.

Ein Verfahren zum Vergasen von Kohle unter der Erde, mit dem man bereits Versuche durchgeführt hat, besteht darin, daß man Kanäle durch ein unterirdisches Kohlenflöz bohrt und diese Kanäle miteinander verbindet, indem man parallele Bohrlöcher durch das Flöz hindurch vortreibt. Dann wird die Kohle in sämtlichen Bohrlöchern gleichzeitig oder nacheinander in einzelnen Bohrlöchern entzündet, und man bläst Luft, Dampf oder Sauerstoff oder eine Kombination dieser zur Vergasung dienenden Bestandteile zuerst in einer Richtung und dann in der entgegengesetzten Richtung duTchdieBohrlöcher. Wenn die Kohle, welche die Wandungen der Bohrlöcher bildet, vergast wird, erweitern sich die Bohrlöcher, bis die ausgebrannte Fläche in der Umgebung jedes Bohrlochs so groß wird, daß eine übermäßig große Menge des Vergasungsmediums die Bohrlöcher passiert, ohne mit der Kohle in Berührung zu kommen, so daß die austretenden Gase übermäßig stark verdünnt werden. Eine vorgeschlagene Verbesserung dieses bekannten Verfahrens besteht darin, die Bohrlöcher in geringen gegenseitigen Abständen zu bohren und den Betrieb mit einer derart niedrigen Gasströmungsgeschwindigkeit durchzuführen, daß sich die Reaktion nur am Eintrittsende der Bohrlöcher abspielt, wobei sich die Bohrlöcher allmählich verkürzen, wenn die Kohle auf derjenigen Seite des Kanals, von dem aus sich die Bohrlöcher erstrecken, durch den Vergasungsvorgang allmählich zum Verschwinden gebracht wird.A method of gasifying coal underground that has already been used in experiments consists in drilling channels through an underground coal seam and these channels together connects by driving parallel boreholes through the seam. Then the Coal ignited in all boreholes simultaneously or one after the other in individual boreholes, and air, steam or oxygen or a combination of these components used for gasification are blown first in one direction and then in the opposite direction through the drill holes. if the coal, which forms the walls of the boreholes, is gasified, the boreholes widen until the burned-out area in the vicinity of each borehole becomes so large that an excessively large one Amount of gasification medium passes through the boreholes without coming into contact with the coal, so that the escaping gases are excessively diluted. A suggested improvement this known method consists in drilling the boreholes at small mutual distances and to operate at such a low gas flow rate that the reaction only takes place at the entry end of the boreholes, with the boreholes gradually shortening, when the coal on that side of the channel from which the boreholes extend through the Gasification process is gradually made to disappear.

Diese bereits bekannten Verfahren besitzen den Nachteil, daß sich im Verlauf der Vergasung der Kohle, wobei sich die Reaktionszone von dem Kanal, durch den hindurch das Vergasungsmedium zugeführt wird, wegbewegt, der Raum zwischen dem Kanal und der aktiven Reaktionsfläche mit Asche und Geröll füllt, da das Hangende nachgibt bzw. einbricht. Auf diese Weise wird verhindert, daß das Vergasungsmedium zu der brennenden Kohlefläche bzw. dem Kohlenstoß gelangt, und der Vorgang der Vergasung wird zu einem vorzeitigen Abschluß gebracht.These already known methods have the disadvantage that in the course of the gasification of the Coal, the reaction zone from the channel through which the gasification medium is fed is, moved away, the space between the channel and the active reaction surface with ash and debris fills, as the hanging wall gives way or collapses. In this way it is prevented that the gasification medium reaches the burning coal surface or the coal face, and the process of gasification is brought to an early termination.

Das Hauptziel der Erfindung besteht darin, ein Untergrundvergasungssystem zu schaffen, das derart arbeitet, daß nicht nur das Vergasungsmedium mit dem Kohlenstoß in Berührung gehalten wird, solange sich der Vergasungsvorgang fortsetzt, sondern daß auch das Vergasungsmedium ohne Behinderung durch Asche und Geröll zu dem Kohlenstoß gelangen kann.The main object of the invention is to provide a subsurface gasification system which is such works so that not only the gasification medium is kept in contact with the coal face as long as the gasification process continues, but that the gasification medium passes through without hindrance Ash and rubble can get to the coal pile.

Zu diesem Zweck wird gemäß einem Merkmal der Erfindung die Bildung einer Reaktionszone am entfernten Ende eines Bohrlochs eingeleitet, das sich innerhalb des Kohleflözes von einem Schacht, einem Verfahren zur Untertagevergasung von KohleTo this end, according to a feature of the invention, the formation of a reaction zone at the remote Initiated at the end of a borehole that extends within the coal seam from a shaft, a Process for underground gasification of coal

Anmelder: Coal Industry (Patents) Limited, LondonApplicant: Coal Industry (Patents) Limited, London

Vertreter: Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann, Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2Representative: Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Pulse and Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann, patent attorneys, Munich 9, Schweigerstr. 2

Cyril Aubyn Masterman, London, ist als Erfinder genannt wordenCyril Aubyn Masterman, London, has been named as the inventor

Kanal oder einer anderen Stelle aus erstreckt, wobei das Zuführen des Vergasungsmediums und das Abziehen der Vergasungsprodukte durch den Schacht bzw. den Kanal od. dgl. erfolgt und wobei bewirkt wird, daß sich die Reaktionszone langsam in Richtung auf den Schacht oder den Kanal bewegt, während die Kohle dadurch vergast wird, daß das Vergasungsmedium der Reaktionszone mit hoher Geschwindigkeit und im vorgewärmten Zustand zugeführt wird, während das Abziehen der Verbrennungsprodukte mit einer relativ geringeren Geschwindigkeit erfolgt. Auf diese Weise wird die umfangreiche ausgebrannte Fläche des Bohrlochs oder Schlitzes, die sich mit Asche und Geröll füllt, im Verlauf der- Vergasung zurückgelassen, und der brennende Kohlenstoß bleibt für das Vergasungsmedium zugänglich.Channel or another location extends from, wherein the supply of the gasification medium and the withdrawal the gasification products od through the shaft or the channel is that the reaction zone slowly moves in the direction of the shaft or channel, while the Coal is gasified by the gasification medium of the reaction zone at high speed and is supplied in the preheated state while the combustion products are being withdrawn takes place at a relatively slower speed. In this way, the extensive will be burned out Area of the borehole or slot that fills with ash and debris in the course of gasification left behind, and the burning coal face remains accessible to the gasification medium.

Gemäß einem anderen Merkmal sieht die Erfindung ein Verfahren für die unterirdische Vergasung von Kohle vor, bei dem am blinden Ende eines sich durch das Kohleflöz hindurch erstreckenden Bohrlochs oder Schlitzes die Bildung einer Reaktionszone eingeleitet wird und bei dem das Vergasungsmedium der Reaktionszone mit hoher Geschwindigkeit zugeführt wird, und zwar durch eine Zuführungsleitung, die sich durch das Bohrloch hindurch erstreckt; bei diesem Verfahren werden die Vergasungsprodukte durch den Raum zwischen der Zuführungsleitung und der Wandung des Bohrlochs mit einer relativ geringeren Geschwindigkeit zurückgeleitet, so daß sich die Reaktionszone langsam in Richtung auf das offene Ende des Bohrlochs bewegt, während die Kohle vergast wird; die Zuführungsleitung besteht hierbei aus einem Material, das unter der Wirkung der Temperatur der Reaktions-According to another feature, the invention provides a method for the underground gasification of Coal before, at the blind end of a borehole extending through the coal seam or Slot the formation of a reaction zone is initiated and in which the gasification medium of the reaction zone is fed at high speed through a feed line that extends through extending the borehole therethrough; in this procedure the gasification products through the space between the supply line and the wall of the borehole at a relatively slower rate, so that the reaction zone slowly moving towards the open end of the wellbore while the coal is being gasified; the The supply line consists of a material that, under the effect of the temperature of the reaction

709 849/166709 849/166

zone zerfällt, so daß die Zuführung des Vergasungsmediums aus der Rohrleitung während der gesamten Vergasungsperiode in der Nähe der Reaktionszone erfolgt.zone disintegrates, so that the supply of the gasification medium from the pipeline in the vicinity of the reaction zone during the entire gasification period he follows.

Bei einer einfachen Ausbildungsform kann ein erfindungsgemäßes Untergrundvergasungssystem aus zwei parallelen Kanälen bestehen, die durch eine Reihe von quer durch die Kohle hindurchgebohrten Bohrlöchern miteinander verbunden sind. Die Kohle wird entlang der Fläche des einen Kanals entzündet, während der andere Kanal oder Stollen zum Zuführen des Vergasungsmediums und zum Sammeln der Verbrennungsprodukte dient, wobei in dem zuletzt erwähnten Kanal oder Stollen für diesen Zweck geeignete Leitungen vorgesehen sind. Einige der Querbohrungen dienen zum Einleiten des dem brennenden Kohlenstoß zuzuführenden Vergasungsmediums, während die übrigen Bohrungen als Gasauslässe verwendet werden.In a simple embodiment, an underground gasification system according to the invention can be made from two parallel channels exist through a series of drilled across the coal Boreholes are interconnected. The coal is ignited along the surface of one of the ducts, while the other channel or tunnel for supplying the gasification medium and for collecting the combustion products serves, in the last-mentioned channel or tunnel suitable for this purpose Lines are provided. Some of the cross holes are used to introduce the burning Coal impact to be supplied gasification medium, while the remaining bores are used as gas outlets will.

Es ist erwünscht, daß die Bewegung der Vergasungsfront in Richtung auf den Auslaß- und Einlaßkanal allmählich erfolgt, so daß die im Bereich der Reaktionszone vorhandene Kohle vollständig oder nahezu vollständig vergast wird. Es sei bemerkt, daß die Reaktion dann, wenn durch einen Kanal in dem brennenden Kohlenflöz Luft hindurchgeleitet wird, in der Bewegungsrichtung des Luftstroms fortschreitet und sich somit durch den Kanal hindurchbewegt, bis das entfernte Ende des Kanals erreicht ist, woraufhin es erforderlich wird, die Bewegungsrichtung des Luftstroms umzukehren. Wenn getrennte Einlaß- und Auslaßbohrungen vorgesehen sind, besteht ein Verfahren, um die Bewegungsgeschwindigkeit der Reaktionszone herabzusetzen, darin, in den Einlaßbohrungen eine verhältnismäßig hohe Strömungsgeschwindigkeit und in den Austrittsbohrungen für das Gas eine verhältnismäßig niedrigere Geschwindigkeit aufrechtzuerhalten. Dies kann dadurch geschehen, daß man die Größe und/oder die Zahl der Einlaß- und Auslaßbohrungen entsprechend abstimmt. Ferner hat es sich gezeigt, daß es durch die Verwendung von zusätzlichem Sauerstoff in dem Luftstrom oder durch das Vorwärmen der zugeführten Luft möglich ist, die Geschwindigkeit der Bewegung der Reaktionszone in der Bewegungsrichtung des Luftstroms zu vermindern und dazu beizutragen, daß sich die Reaktionszone in Richtung auf den Kanal bzw. die Mündung des Bohrlochs bewegt.It is desirable that the movement of the gasification front be towards the outlet and inlet ducts occurs gradually so that the coal present in the region of the reaction zone is completely or is almost completely gassed. It should be noted that the response, if through a channel in the burning coal seam air is passed through it, in the direction of movement of the air flow progresses and thus moving through the channel until the distal end of the channel is reached, whereupon it becomes necessary to reverse the direction of movement of the air flow. If separate inlet and Outlet bores are provided, one method is to control the rate of movement of the reaction zone reduce, in that a relatively high flow velocity in the inlet bores and to maintain a relatively lower velocity in the exit bores for the gas. This can be done by changing the size and / or number of inlet and Adjusts outlet holes accordingly. It has also been shown that by using additional Oxygen in the air stream or by preheating the supplied air is possible, the To reduce the speed of movement of the reaction zone in the direction of movement of the air stream and to help cause the reaction zone to extend toward the channel or mouth of the borehole emotional.

Die günstige Wirkung des Vorwärmens der zugeführten Luft ergibt sich wie folgt: Wenn man kalte Luft durch ein brennendes Kohlenflöz hindurchleitet, besteht die Gefahr, daß die Vorderkante, an der die Verbrennung einsetzt, abgekühlt wird, insbesondere bei hoher Strömungsgeschwindigkeit der Luft, mit dem Ergebnis, daß das »Feuer« an dieser Stelle ausgeht. Die Verbrennung beginnt dann ein kleines Stück tiefer in dem Bohrloch, und sämtliche Folgeerscheinungen spielen sich der Reihe nach ab. Die Vorderkante wird erneut abgekühlt, und somit ergibt sich eine fortlaufende Bewegung lange bevor sämtliche für die Vergasung verfügbare Kohle tatsächlich vergast worden ist. Wenn dagegen die zugeführte Luft sehr heiß ist, erfolgt die Zündung der Kohle oder des Kokses, wenn die heiße Luft zuerst damit in Berührung kommt, und wenn überhaupt eine Tendenz dafür besteht, daß die Reaktion fortschreitet, so erfolgt diese Bewegung auf die Luftzuführungsquelle zu und nicht etwa von ihr weg. Im wesentlichen die gleiche Wirkung wird erzielt, wenn man Sauerstoff verwendet. The beneficial effect of preheating the air supplied is as follows: When you get cold Air passes through a burning coal seam, there is a risk that the leading edge on which the Combustion begins, is cooled, especially when the air flow rate is high the result that the "fire" goes out at this point. The combustion then begins a little deeper in the borehole, and all sequelae take place in sequence. The leading edge is cooled again, and thus there is a continuous movement long before all for the coal available for gasification has actually been gasified. If, on the other hand, the air supplied is very is hot, the coal or coke will ignite when the hot air first comes into contact with it comes, and if there is any tendency for the reaction to proceed, it does so this movement towards the air supply source and not away from it. Essentially the same Effect is achieved when using oxygen.

Je größer ferner die der Reaktion ausgesetzte Kohlefläche ist, desto größer ist die Aussicht, daß die Reaktion relativ stationär bleibt — eine Erscheinung, die bekanntlich bei den Retorten von Gasgeneratoren auftritt. Gegebenenfalls kann man bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens von dieser Erscheinung vorteilhaften Gebrauch machen, und das Freilegen einer großen Kohle- oder Koksfläche für den Zutritt des Luftstroms kann dadurch erfolgen,Furthermore, the larger the area of carbon exposed to the reaction, the greater the chance that the The reaction remains relatively stationary - a phenomenon which is known to occur in the retorts of gas generators occurs. If appropriate, this can be used when carrying out the process according to the invention Make beneficial use of the appearance, and expose a large area of coal or coke for the air flow can be accessed by

ίο daß man Sprengstoff in einige der Bohrlöcher oder in diesen Bohrlöchern benachbarte Bohrlöcher einbringt; durch die Explosion des Sprengstoffs wird dann die Kohle vor der Vergasung oder während derselben in Bruchstücke zerlegt.ίο that explosives can be put in some of the boreholes or in introduces boreholes adjacent to these boreholes; by the explosion of the explosive then the Coal broken up into fragments before or during gasification.

Wenn man von den genannten Vorsichtsmaßnahmen in Kombination oder jeweils einzeln Gebrauch macht, d. h. durch Abstimmen von Zahl und Größe der Einlaß- und Auslaßlöcher, durch das Beifügen von Sauerstoff, durch das Vorwärmen der zugeführten Luft und durch die Verwendung von Sprengstoff, kann man die Reaktionsfront ausbilden und bewirken, daß sie sich sehr langsam in Richtung auf den Auslaßkanal bewegt, während die Kohle an der Reaktionsfläche vollständig oder nahezu vollständig vergast wird. Das Einstürzen des Hangenden und des Deckgebirges kann dann stattfinden, ohne die Luftzufuhr zu der Reaktionszone zu beeinträchtigen, denn die Enden der Einlaßbohrungen verschwinden durch die Vergasung annähernd parallel mit den Enden der Auslaßbohrungen. If you take the mentioned precautionary measures in combination or individually, d. H. by matching the number and size of the inlet and outlet holes, by adding oxygen, by preheating the supplied air and using explosives, one can get the Form reaction front and cause it to move very slowly in the direction of the outlet channel, while the coal is completely or almost completely gasified at the reaction surface. That Collapse of the hanging wall and the overburden can then take place without the supply of air to the To affect the reaction zone, because the ends of the inlet bores disappear through the gasification approximately parallel to the ends of the outlet bores.

Um ein Beispiel zu geben, sei erwähnt, daß eine Einheit eines vollständigen Systems aus einer Einlaßbohrung bestehen kann, die auf eine Länge von etwa 90 m durch die Kohle gebohrt wird und die auf beiden Seiten von je drei Auslaßbohrungen flankiert wird, welche die gleiche Größe besitzen wie die Einlaßbohrung. Wenn man Temperatureinflüsse außer Betracht läßt, würde dann die Austrittsgeschwindigkeit je Bohrung etwa ein Sechstel der in der einzigen vorhandenen Einlaßbohrung vorhandenen Eintrittsgeschwindigkeit betragen. Alternativ kann man das gleiche Ergebnis erzielen, indem man eine oder zwei Auslaßbohrungen verwendet, deren Durchmesser größer ist als derjenige der Einlaßbohrung. Diese Ab-Stimmung der Abmessungen läßt sich zweckmäßigerweise kombinieren mit einer Anreicherung der Luft mit Sauerstoff, mit einer Vorwärmung der Luft sowie mit der Verwendung von Sprengstoffen zum Zerkleinern der Kohle, wie es weiter oben bereits erwähnt wurde.To give an example, it should be mentioned that a unit of a complete system consists of an inlet bore that is drilled through the coal for a length of about 90 m and that on both Sides is flanked by three outlet bores, which have the same size as the inlet bore. If temperature influences are disregarded, then the exit velocity would be per bore approximately one sixth of the entry velocity present in the only existing inlet bore. Alternatively, you can Achieve the same result by using one or two outlet bores with a larger diameter is than that of the inlet bore. This tuning of the dimensions can expediently combine with an enrichment of the air with oxygen, with a preheating of the air as well with the use of explosives to crush the coal, as mentioned above became.

Die Abstände zwischen den Auslaßbohrungen richten sich nach der größten Breite, über die hinweg sich die zwischen den Bohrlöchern liegende Kohle vollständig oder nahezu vollständig mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens vergasen läßt, wobei außerdem zu beachten ist, das Entstehen von Querverbindungen zwischen einer Einlaßbohrung und den Auslaßbohrungen zu vermeiden. Es ist somit vorteilhaft, wenn der Abstand zwischen der EinlaßbohrungThe distances between the outlet bores depend on the greatest width over which it extends the coal lying between the boreholes completely or almost completely by means of the invention Process can be gasified, which also has to be taken into account, the formation of cross connections to avoid between an inlet bore and the outlet bores. It is therefore advantageous when the distance between the inlet bore

bo und der ihr zunächst benachbarten Auslaßbohrung größer ist als die Abstände zwischen den einzelnen Auslaßbohrungen. Beispielsweise können die der Einlaßbohrung unmittelbar benachbarten Auslaßbohrungen in Abständen von je etwa 3 m zu beiden Seiten der Einlaßbohrung vorgesehen sein, während die Auslaßbohrungen jeweils nur etwa 0,6 bis 0,9 m voneinander entfernt sind. Alternativ kann man die Entstehung der erwähnten Querverbindungen dadurch verhindern, daß man einige der Luftzuführungsbohrungen oder sämtliche Luftzuführungsbohrungen mitbo and the outlet hole next to it is larger than the distances between the individual Outlet bores. For example, the outlet bores directly adjacent to the inlet bore can be used be provided at intervals of about 3 m on both sides of the inlet hole, while the outlet holes are each only about 0.6 to 0.9 m apart. Alternatively, you can use the emergence prevent the aforementioned cross-connections by making some of the air supply holes or all air supply holes with

Metallxohren auskleidet oder ihre Innenflächen mit einer Schicht aus Zement od.. dgl. belegt. Unter diesen Umständen ist es erforderlich, daß das Auskleidungsmaterial aufhört, gasdicht zu bleiben, wenn es von der Reaktionsfront erreicht wird, d. h., die für diesen Zweck verwendeten. Materialien müssen bei Temperaturen in. der Größenordnung von 1000° zerfallen. Sowohl Aluminium als auch gewöhnlicher Zement haben sich als für diesen Zweck geeignet erwiesen.Metallic ears or their inner surfaces with a layer of cement or the like. Under these circumstances, it is necessary that the lining material cease to remain gas-tight when it is removed from the Reaction front is reached, d. i.e., those used for this purpose. Materials must be at temperatures disintegrate in. the order of magnitude of 1000 °. Both aluminum and ordinary cement have been found to be suitable for this purpose.

Gegebenenfalls kann man die Bohrlöcher von der Innenfläche des Zuführungskanals aus auf eine Länge von wenigen Metern verrohren. Jedes Bohrloch kann durch ein ihm zugeordnetes Ventil gesteuert sein, oder man kann die Bohrlöcher zu jeweils durch ein Ventil gesteuerten Gruppen zusammenfassen. Diese Steuerung durch Ventile ist erwünscht, damit man die Reaktion als Ganzes parallel zu dem Zuführungskanal halten kann und damit sämtliche Kohle in der durch Bohrungen erschlossenen Fläche gleichmäßig verbraucht wird.If necessary, the boreholes can be cut to a length from the inner surface of the feed channel piping from a few meters. Each borehole can be controlled by a valve assigned to it, or the boreholes can be combined into groups each controlled by a valve. This control through valves is desirable in order to have the reaction as a whole parallel to the feed channel can hold and thus all coal in the area opened up by the boreholes is evenly consumed will.

Man erkennt, daß bei dem vorstehend beschriebenen Untergrundvergasungssystem einer der Kanäle oder Stollen lediglich dazu dient, einen Verbindungskanal am fernen Ende der Bohrlöcher zu schaffen, innerhalb dessen die Reaktion eingeleitet werden kann. Die Kosten für diesen Verbindungsstollen können dadurch vermieden werden, daß man das Kohleflöz zwischen den Enden der Bohrlöcher auf eine andere geeignete Weise öffnet. Beispielsweise kann man die Reaktion am blinden Ende einer Einlaßbohrung in Gang setzen und die Kohle abbrennen lassen, bis das Ende des Auslaßbohrlochs erreicht ist. Alternativ kann man Sprengstoffe verwenden, und zwar entweder normale Sprengstoffe oder solche, die bevorzugt in einer bestimmten Richtung wirken. Ein drittes Verfahren besteht in der Anwendung eines hochgespannten elektrischen Stroms; dieses Verfahren wird bekanntlich bereits bei der Herstellung von Kanälen, die sich durch ein Kohleflöz erstrecken, angewendet; im vorliegenden Falle sind die in Frage kommenden Abstände bzw. Entfernungen viel kleiner als bei den Kanälen, bei denen man dieses Verfahren bereits mit Erfolg angewendet hat.It can be seen that in the underground gasification system described above, one of the channels or The tunnel merely serves to create a connecting channel at the far end of the boreholes, within whose reaction can be initiated. The costs for this connecting tunnel can thereby be avoided that one the coal seam between the ends of the boreholes on another suitable Way opens. For example, the reaction can be started at the blind end of an inlet bore and allowing the coal to burn until the end of the outlet well is reached. Alternatively, you can Use explosives, either normal explosives or those preferred in a specific one Act direction. A third method is to use a high voltage electrical Stroms; This process is known to be used in the manufacture of channels that are extending through a coal seam, applied; in the present case are the distances in question or distances are much smaller than with the canals, where this method is already used Has applied success.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert; die Zeichnung stellt einen waagerechten Schnitt durch ein Untergrundvergasungssystem dar.The invention is illustrated below with reference to a schematic drawing of an exemplary embodiment explained in more detail; the drawing represents a horizontal section through an underground gasification system represent.

In der Zeichnung bezeichnen die Bezugsziffern 1 und 2 jeweils den Boden von senkrechten Schächten, die von der Erdoberfläche aus nach unten zu der Kohle 3 führen; die Punkte 1 und 2 sind durch einen waagerechten Stollen 4 miteinander verbunden. Diejenige Fläche des Systems, innerhalb deren die Kohle vergast wird, ist bei 5 angedeutet. Die Reaktion wird durch ein Vergasungsmedium aufrechterhalten, das durch eine Einlaßbohrung 6 zugeführt wird, und die Verbrennungsprodukte werden durch die Auslaßbohrungen 7 abgezogen; die Einlaßbohrung 6 und die Auslaßbohrungen 7 sind an geeignete Leitungen 8 bzw. 9 angeschlossen, die sich durch den Stollen 4 erstrecken und längs des Schachtes 1 bis zur Erdoberfläche verlängert sind.In the drawing, the reference numerals 1 and 2 each designate the bottom of vertical shafts, which lead down from the surface of the earth to the coal 3; points 1 and 2 are through a horizontal studs 4 connected to each other. That area of the system within which the coal is gassed is indicated at 5. The reaction is sustained by a gasification medium that is supplied through an inlet hole 6, and the products of combustion are through the outlet holes 7 deducted; the inlet bores 6 and the outlet bores 7 are connected to suitable lines 8 or 9 connected, which extend through the tunnel 4 and along the shaft 1 to the surface of the earth are extended.

Die gestrichelten Linien X-X deuten die anfängliche Lage der Reaktionszone an. Bei fortschreitender Vergasung bewegt sich die aktive Reaktionsfläche langsam in Richtung der Pfeile A. Die aktive Reaktionsfläche ist bei 5a angedeutet; da die Reaktionsfläche aus unverbrannter fester Kohle besteht, ist die Decke der Fläche 5 an dieser Stelle gut unterstützt, und Einstürze kommen nicht in einem irgendwie erheblichen Ausmaß vor. Andererseits wird die Decke am entgegengesetzten Ende 5 b der Fläche 5 nicht mehr unterstützt, so daß dieses Gebiet durch nachstürzendes Geröll und Gestein ausgefüllt wird, wie es bei 10 angedeutet ist. Da sich die einstürzenden Massen jeweils auf der von der Reaktionszone abgewandten Seite ansammeln, bleiben die Bohrlöcher 6 und 7 stets offen.The dashed lines XX indicate the initial position of the reaction zone. As the gasification progresses, the active reaction area slowly moves in the direction of arrows A. The active reaction area is indicated at 5a; since the reaction surface consists of unburned solid coal, the ceiling of surface 5 is well supported at this point and collapses do not occur to any significant extent. On the other hand, the ceiling is no longer supported at the opposite end 5 b of the surface 5, so that this area is filled by falling rubble and rock, as indicated at 10. Since the collapsing masses collect on the side facing away from the reaction zone, the boreholes 6 and 7 always remain open.

Es sei bemerkt, daß für die Ausbildung eines errindungsgemäßen Vergasungssystems ein zweiter senkrechter Schacht (Schacht 2 in der Zeichnung) nicht erforderlich ist und daß man die Baukosten dadurch herabsetzen kann, daß man nur einen Schacht vorsieht, der sowohl die Einlaß- als auch die Auslaßleitungen aufnimmt.It should be noted that for the formation of an inventive Gasification system does not have a second vertical shaft (shaft 2 in the drawing) is necessary and that the construction costs can be reduced by providing only one shaft, which receives both the inlet and outlet lines.

Eine weitere Möglichkeit zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß man eine Bohrung durch ein Kohleflöz hindurchtreibt und in dieses Bohrloch eine Zuführungsleitung einsetzt, die sich nahezu bis zu dem blinden Ende des Bohrlochs erstreckt. Nachdem man an dem blinden Bohrlochende auf beliebige geeignete Weise eine Reaktion eingeleitet hat, beispielsweise unter Verwendung von Sprengstoff oder entzündlichem Material, leitet man das Vergasungsmedium durch das Zuführungsrohr hindurch in das Bohrloch, während das durch die Reaktion erzeugte Gas durch den Raum zwischen der Rohrleitung und der Wand des Bohrlochs zurückgeleitet wird. Das Verhältnis zwischen der Ouerschnittsfläche der Zuführungsleitung und derjenigen des Austrittskanals zwischen dieser Leitung und der aus Kohle oder Koks bestehenden Wand wird entsprechend den weiter oben behandelten Gesichtspunkten gewählt, um zu gewährleisten, daß sich die Reaktionszone langsam an dem Bohrloch entlangbewegt.Another possibility for carrying out the process according to the invention is that one Drives a borehole through a coal seam and inserts a feed line into this borehole, which extends almost to the blind end of the borehole. After you get to the blind end of the borehole initiated a reaction in any suitable manner, for example using Explosives or flammable material, the gasification medium is passed through the feed pipe through into the borehole, while the gas generated by the reaction passes through the space between the Pipeline and the wall of the borehole is returned. The ratio between the cross-sectional area the supply line and that of the outlet channel between this line and the wall consisting of coal or coke is made in accordance with the considerations discussed above chosen to ensure that the reaction zone moves slowly along the borehole.

Beispielsweise hat man ein die Kohle durchsetzendes Bohrloch mit einem Durchmesser von etwa 200 mm benutzt, in das eine Luftzuführungsleitung mit einem Durchmesser von etwa 75 mm eingesetzt war; die Luft strömte hierbei durch die Zuführungsleitung mit einer Geschwindigkeit, die etwa dem Fünffachen der linearen Geschwindigkeit des aus dem Ringraum austretenden Gases entsprach. Dieses austretende Gas ist heiß, und es findet ein Wärmeaustausch mit der Luftzuführungsleitung statt, so- daß die Luft in einem gewünschten Ausmaß vorgewärmt wird. Hierbei werden sehr hohe Temperaturen erreicht, die manchmal 1000° überschreiten, so daß das Material der Luftzuführungsleitung hohen Temperaturen standhalten muß; jedoch soll das Rohrleitungsmaterial bei der eigentlichen Reaktionstemperatur zerfallen.For example, one has a borehole that penetrates the coal and has a diameter of approximately 200 mm used, in which an air supply line with a diameter of about 75 mm is used was; the air flowed through the supply line at a speed that was about Five times the linear velocity of the gas emerging from the annulus. This exiting The gas is hot and there is an exchange of heat with the air supply line, so that the Air is preheated to a desired extent. Here, very high temperatures are reached that sometimes exceed 1000 °, so that the material of the air supply line can withstand high temperatures got to; however, the pipeline material should disintegrate at the actual reaction temperature.

Feuerfeste Materialien haben sich für die Luftzuführungsleitung als geeignet erwiesen. Bei dieser Anordnung eines Luftzuführungsrohrs innerhalb einer Gasaustrittsbohrung muß die in dem Reaktionsbereich mit hoher Geschwindigkeit austretende Luft ihre Bewegungsrichtung um 180° ändern, um in den Ringraum zwischen dem Rohr und der Bohrung eintreten zu können und die Verbrennungsprodukte mitzuführen; hierdurch wird am Austritt des Luftzuführungsrohrs eine Wirbelbildung bewirkt, die zu einer innigeren Berührung zwischen der Luft bzw. dem Gas und der Kohle führt.Refractory materials have proven to be suitable for the air supply line. With this arrangement an air supply pipe within a gas outlet bore must be in the reaction area Air escaping at high speed change its direction of movement by 180 ° to enter the annulus to be able to enter between the pipe and the bore and to entrain the combustion products; This causes a vortex formation at the outlet of the air supply pipe, which leads to a more intimate Contact between the air or the gas and the coal leads.

Es ist ersichtlich, daß man bei dieser abgeänderten Form der Erfindung eine beliebige Zahl von Bohrungen in das Kohleflöz hineintreiben kann, wobei jede dieser Bohrungen mit einem Zuführungsrohr ausgerüstet ist. Diese Bohrlöcher können sich zweckmäßigerweise von einem gemeinsamen Stollen aus er-It can be seen that any number of bores can be used in this modified form of the invention can drift into the coal seam, each of these bores equipped with a feed pipe is. These boreholes can expediently originate from a common tunnel.

strecken, und wenn sie annähernd parallel zueinander verlaufen und in genügend kleinen gegenseitigen Abständen angeordnet sind, so daß in der Reaktionszone die zwischen den Bohrlöchern anstehende Kohle vergast wird, so' können sich die verhältnismäßig kleinen einzelnen Reaktionszonen zu einer einzigen großen Reaktionszone vereinigen, so daß das System als Ganzes eine Form annimmt, die der Darstellung in der Zeichnung ähnelt, wobei sich die große Reaktionszone allmählich dem Stollen nähert, von dem die ein- zelnen Bohrlöcher ausgehen.stretch, and when they are approximately parallel to each other run and are arranged at sufficiently small mutual distances so that in the reaction zone the coal standing between the boreholes is gasified, so 'can the relatively small ones Combine individual reaction zones into a single large reaction zone, so that the system as Whole assumes a shape similar to that shown in the drawing, with the large reaction zone gradually approaching the tunnel from which the individual drill holes go out.

Bei beiden vorstehend beschriebenen Formen der Erfindung sammeln sich die Asche- und Trümmermassen, welch letztere sich beim Einstürzen der Decke und des Deckgebirges bilden, auf derjenigen Seite der Reaktionszone, die von derjenigen Seite abgewandt ist, auf der das Vergasungsmedium zugeführt wird. Infolgedessen kann das Vergasungsmedium im wesentlichen unbehindert zu der Reaktionszone gelangen. Gleichzeitig sind keinerlei Verbindungen vorhanden, durch die hindurch das Vergasungsmedium entweichen könnte, ohne an der Reaktion teilzunehmen.In both of the forms of the invention described above, the ash and debris accumulate, which latter form when the ceiling and the overburden collapse, on that side of the Reaction zone facing away from the side on which the gasification medium is fed. As a result, the gasification medium can reach the reaction zone essentially unhindered. At the same time, there are no connections through which the gasification medium can escape could without participating in the reaction.

Claims

Patent claims:

1. Process for underground gasification of coal, characterized in that the coal at the far end of a shaft or a tunnel through the coal seam extending borehole and one ignites the gasification agent the reaction zone through the shaft or tunnel at high speed in the preheated state feeds, but the products of combustion through the at a relatively low speed Shaft or tunnel withdraws in such a way that the reaction zone is during the gasification of the coal slowly moved towards the shaft or tunnel.

2. The method according to claim 1, characterized in that there are several at their remote Provides interconnected boreholes ends.

3. The method according to claim 1, characterized in that the gasifying agent by a pipe extending in the borehole passes and the gaseous reaction products through the Returns the borehole.

4. The method according to claim 3, characterized in that that one for the tube which always extends to the edge of the reaction zone Material that can withstand the heat of the gaseous reaction products but disintegrates in the heat of the reaction zone is used.

5. The method according to claim 3 or 4, characterized in that one for the supply of the A gasifier with a heat insulating, the pipe from the high temperatures of the withdrawing gaseous products protective, however, together with the pipe below the temperature the reaction zone disintegrating material used a coated steel tube.

6. The method according to claim 1 to 5, characterized in that one is enriched with oxygen Gasifier used.

7. The method according to claim 1 to 6, characterized in that the wall of the borehole completely or partially crushed into fragments.

1 sheet of drawings