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Verfahren zum Behandeln, vorzugsweise Vergasen, von In untertägigen
Lagerstätten befindlichen festen Brennstoffen Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Behandeln, vorzugsweise Vergasen, von In untertägigen Lagerstätten befindlichen
festen Brennstoffen, wobei die zu behandelnde Lagerstätte durch mindestens einen
Aufschluß von Tage aus zugänglich Ist. Bei diesem Aufschluß wird es sich im allgemeinen
um ein Bohrloch handeln. Es sind jedoch auch andere Aufschlüsse z. B. In Form von
Schächten, Stollen oder dergleichen denkbar oder zweckmäßig.
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Der Gedanke, Kohle oder andere feste Brennstoffe durch untertägige
Vergasung zu nutzen, ist bekannt. Im allgemeinen handelt es sich dabel um solche
Lagerstätten, die unter Anwendung der Ubilchen Mittel nicht wirtschaftlich abgebaut
werden können. In der Praxis hat jedoch die Untertagevergasung bislang keine große
praktische Bedeutung erlangt. Dies ist im wesentlichen auf die mangelnde Regu-11er-
und Kontrol 1 lerbarkeit der Umsetzung unter Tage zurückzuführen. Entweder waren
die Umsetzungsprodukte zumindest nach einer gewlssen Zelt auf Grund ihrer Zusammensetzung
wirtschaftlich kaum nutzbar oder es war auf die Dauer sogar nicht einmal möglich,
die Umsetzung als solche aufrechtzuerhalten. Hinzu kommt bei den bekannten Verfahren
noch der Nachteil, daß der Ausnutzungsgrad der Lagerstätte, bezogen auf deren Kohlenstoffgehalt,
häufig nut etwa 60 % beträgt.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, das eingangs angeführte
Verfahren so auszugestalten, daß die Umsetzungsvorgänge unter Tage eindeutig steuerbar
und somit kontrollierbar sind. Insbesondere soll vermleden werden, daß durch W8rmevarluste
und Einflüsse des Wassergehaltes der Lagerstätte oder des sie umgebenden Gebirges
die Vergasung oder derglelchen zum Erliegen kommt.
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Darüber hinaus wird angestrebt, den jeweils zu dem eigentlichen Umsetzungsprozeß
vorgesehenen Teil der Lagerstätte durchlässiger zu machen, um auf diese Weise den
Umsetzungsprozeß- günstig zu beelnflussen und eine möglichst vollkommene Umsetzung
des in der Lagerstätte enthaltenen Kohlenstoffes zu erreichen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß in die Lagerstätte
das für die Behandlung derselben erforderliche Mittel unter Druck eingebracht (Druckphase)
und danach die Umsetzungsprodukte unter Druckentlastung aus der Lagerstätte gewonnen
werden iEntlastungsphase). Es handelt sich somit um ein Druckwechselverfahren, also
um einen dlskontlnulerl lchab laufenden Prozeß, bei dem x In der ersten Phase, der
Druckphase, das Vergasungsmittel oder dergleichen unter Druck in die Lagerstätte
eingebracht wird. Das Vergasungsmfttel durchdringt so die gesamte kohlenstoffhaltige
Substanz, soweit Spalten, Rlsse und Poren des ermöglichen, und gelangt zur Reaktion.
Durch den Druckaufbau und durch die bei der Vergasung erfolgende Volumenvermehrung
wird der aus der anstehenden Kohle heraus verdampfte Wasserdampf In die noch nicht
abgebauten Lagerstättenantetle abgedrängt, so daß duch die Vergasung von hochwasserhaltigen
Brennstoffen möglich ist. Dabei ist vorteilhaft eine derartige Steuerung der Druckphase
in Bezug auf Zelt, Temperatur und Druckhdhe, vorgesehen, daß'der an die Zone, In
welcher die Umsetzung stattfindet> anschließende Berelche der Lagerstätte erwrmt
wird, wodurch eine Verdampfung des darin beflndlichen Wassers erfolgt. D. h. also,
daß absatzweise ein Abschnitt nach dem anderen der Lagerstätte zunächst getrocknet
- während der gleichzeitigen Umsetzung des vorhergehenden Lagerstättontei ls - und
dann umgesetzt wird;
in der zweiten Phase, der Entlastungsphase,
wird das erzeugte Produktgas durch Freigeben der Abgas leitung entspannt. Falls
die Lagerstätte nicht durch besondere Maßnahmen wie z. B. Trocknungs-, Schwelungs-
oder Verkokungsvorgänge vorbehandelt worden ist, strömt der aus der Vergasungszone
abgedrängte Wasserdampf bei der Ent--spannung durch die Vergasungszone nach. Nur
ein Tel 1 dieses Wasserdampfes wird in der Vergasungszone umgesetzt, bis nämlich
die Temperatur in dieser als Folge der endothermen Reaktion bis unter die Temperaturgrenze
der Umsetzung abgesunken ist. Danach strömt der überschüssige Wasserdampf durch
die Vergasungszone, ohne als Vergasungsmittel aufgetreten zu sein. Dieser Uberschuß
kann durch die Abgasleitung entfernt werden, wodurch im Ergebnis die vorerwähnte
Trocknung des an die Vergasungszone anschließenden Bereiches der Lagerstätte bewirkt
bzw. unterstützt wird. Daraus ergibt sich, daß das Verfahren gemäß der Erfindung
mit besonderem Vorteil bei solchen Lagerstätten anwendbar ist, die einen großen
Wassergehalt aufweisen, der, bezogen auf den Umsetzungsprozeß, zu einem Wasserdampfüberschuß
führt.
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In der Entlastungsphase wird das Kohlekorn zerplatzen und somit zerkleinert,
so daß große Reaktionsoberflächen entstehen. Durch das Entweichen des Etgenwas-sers
und/oder des zusätzlichen, vom Tage zugeführten Vergasungsmittels wird es zur Selbstfluidisierung
bzw.
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zur Zwangsfluidisierung kommen. Diese Fluidislerungen füllen die
Hohlräume, die sich durch die Vergasung des Kohlenstoffes gebildet haben, aus und
sorgen dafür, daß sich letzte Reste des Vergasungsmittels mit der Kohle zu Produktgasen
umsetzen. Auf Grund des Auftretens dieser Fluidisierungsvorgänge, die in den Hohl
räumen der in der Umsetzung befindlichen Lagerstättenabschnitte stattfinden, wird
vermieden, daß irgendwelche unbehandelten Bereiche stehenbleiben, da die Vergasung
praktisch überall dort, wo Vergasungsmittel und ein Kohlenstoffüberschuß zur Verfügung
stehen, ablaufen kann.
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Als Vergasungsmlttel kommen Luft, mit Sauerstoff angereicherte Luft,
Sauerstoff, Wasserstoff und Kohlendioxid in Frage. Nach entsprechender Vorbehandlung
der Lagerstätte, d.h. insbesondere Trocknung, Vorschwelung und evtl. Verkokung,
kann auch überhitzter Wasserdampf als Vergasungsmittel eingesetzt werden. Ebenso
können abgetrennte Teile des Produktgases zur Vergasung herangezogen werden.
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Die Behandlung der Lagerstätte kann so durchgeführt werden, daß -sie
in vertikaler Richtung, vorzugsweise von unten nach oben, fortschreitet. Das Verfahren
kann aber auch so ablaufen, daß die Behandlung im wesentlichen parallel zu den ober-
und unterseitigen Begrenzungen der Lagerstätte fortschreitet. Bei einem horizontal
gelagerten Flöz würde also die Behandlungsrichtung im wesentlichen in horizontaler
Ebene verlaufen. Bei Fortschreiten der Behandlung in vertikaler Richtung kann, wenn
die Lagerstätte durch wenigstens ein vorzugsweise verrohrtes Bohrloch aufgeschlossen
ist, die Bohrung bis etwa in Höhe des Liegenden der Lagerstätte niedergebracht werden,
wobei im Verlauf der von unten nach oben fortschreitenden Behandlung die Mündung
des Bohrloches bzw. der Verrohrung desselben ebenfalls nach oben wandert.
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Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist es möglich, während
der Entlastungsphase Unterdruck anzuwenden, so daß während der Entlastungsphase
das Produktgas abgesaugt wird. Dabei wird zweckmäßig der mittlere Gasdruck in der
Lagerstätte in der Nähe des Normaldruckes gehalten, um ein Abströmen von Gas aus
der Lagerstätte durch Undichtigkeit im Deckgebirge zu verhindern oder doch zumindest
zu reduzieren. Die zu treffenden Maßnahmen hängen von den jeweiligen Gegebenheiten
ab. So kann es bei Lagerstätten, die einem Zustrom von Grundwasser unterliegen,
zweckmäßig sein, den mittleren Gasdruck in der Lagerstätte in Abhängigkeit vom Wasserdruck
so einzustellen, daß der Gasdruck dem Wasserzufluß entgegenwirkt. Auf diese Weise
kann der Wasserzufluß jede-nfalls in jene Bereiche der Lagerstätte, die gerade umgesetzt
oder getrocknet werden, zumindest behindert
werden. Das schließt
natürlich nicht die Möglichkeit aus, das ständige Nachfließen von Wasser in die
Lagerstätte in bekannter Weise durch Abpumpen des Wassers an der Grenze der zu behandelnden
Lagerstätte zu verhindern, falls Wassermenge und Was-serdruck zu groß sind, als
daß sie durch den Gasdruck in der Lagerstätte in merklicher Weise nicht beeinflußt
werden könnten.
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Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung können wenigstens zwei
Bohrungen oder zwei Gruppen von Bohrungen bei der Behandlung derart zusammenwirken,
daß durch die eine Bohrung oder Gruppe von Bohrungen die Druckbeaufschfagung erfolgt
und durch die andere Bohrung oder andere Gruppe von Bohrungen die Vergasungsprodukte
gewonnen wer den. Dabei kann ein vorzugsweise periodischer Wechsel der Funktionen
der Bohrungen bzw. Gruppe von Bohrungen erfolgen.
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Es ist auch möglich, zwei unter Tage nicht in Verbindung miteinander
stehende Bohrungen oder Gruppen von Bohrungen derart in Abhängigkelt voneinander
arbeiten zu lassen, daß die eine Bohrung oder Gruppe sich in der Entlastungsphase
und die andere Bohrung oder Gruppe in der Druckphase befindet, wobei geeignete Teile
der Gewinnungsgase der oder den Druckbohrungen zugeführt werden. Dabei besteht natürlich
die Notwendigkeit, entsprechende Verbindungsrohrleitungen von der einen Bohrung
zur anderen vorzusehen.
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Mit dem Verfahren gemäß der Erfindung läßt sich eine gleichmäßige
Absenkung des Deckgebirges erreichen, da - abweichend von den bekannten Verfahren
- eine vollständige "Auskohlung" der Lagerstätte möglich ist. Es werden auch nahezu
vollständig isolierte Kohlepartien oder dergleichen noch umgesetzt, falls eine minimale
Durchlässigkeit von der Einblasstelle her besteht. Die Gleichmäßigkeit der Absenkung
des Deckgebi rges Ist auch darauf zurückzuführen, daß infolge der hohen Umsetzung
des regelmäßigen Abrandes eine flächige Absenkung eintritt. Im übrigen besteht gemäß
einem weiteren Vorschlag der Erfindung die Möglichkeit, kleinkörnige, inertes Schüttgut,
z.
B. Sand, in die Lagerstätte einzublasen. Dieses Fül Imaterial kann zugleich auch
zu einer zusätzlichen Erwärmung der Lagerstätte dienen, und zwar entweder durch
vorheriges Erhitzen oder in der Weise, daß das Füllmaterial chemisch gebundene Wärme
in die Lagerstätte einbringt, indem es sich untere Abgabe von Wärmen an chemischen
Reaktionen betelligt. Dies kann durch die Verwendung von CaO oder CaO ' H20 als
Fül Imaterial erreicht werden, wobei diese chemisch wirksamen Stoffe anderen inerten
Stoffen, wie Sand, beigemIscht sein können. Durch diese Materialien lassen sich
gefährdete Hohlräume, die zu größeren Oberflächenaufbrüchen führen könnten, auffülien.
Zudem wird die damit eingebrachte thermische Energie zur Unterstützung der endothermen
Vergasungsvorgänge benutzt. Der Gasstrom für das Einblasen des Füllmaterials weist
zweckmäßig eine höhere Geschwindigkeit auf als der Rückstrom bei der Gasentnahme
aus der Lagerstätte. Im ersten Fall wird die Geschwindigkeit zweckmäßig so groß
gewählt, daß das feinkörnige Fül Imaterial weit' in die Lagerstätte hineingetragen
wird. Im zweiten Fall, also bei der Gasentnahme, hingegen soll möglichst kein Füllmaterial
in der Lagerstätte zur Ausströmbührung zurücktransportlert werden.
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Die Erfindung sieht weiterhin die MöglIchkeit vor, daß bei Verwendung
von freiem Sauerstoff oder solchen enthaltenden Gases im Verlauf der Druckphase
diese In zwei Abschnitte unzerteilt wird, wobei Im ersten Tell freier Sauerstoff
bzw. solchen enthaltenden Gase und Im zweiten Tel 1 Gase ohne reinen Sauerstoff,
z. B. Wasserdampf, eingeblasen werden. Dadurch soll erreicht werden, daß das sauerstofffrele
Gas am Ende der Einblasperlode weitgehend die Gaszuführungskanäle und kohlenfreien
Hohlräume ausfüllt, während das sauerstoffhaltige Gas von dem nachfolgenden sauerstofffreien
Gas in die Kohle hineingedrückt wird.
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Weiterhin besteht die Möglichkeit, Insbesondere bei ausschließlicher
oder weitgehender Verwendung von überhitztem Wasserdampf als Vergasungsmedium in
das in der Schlußperiode der Gewinnungsphase
aus der Lagerstätte
strömende, in die Ausströmbohrung von unten eintretende Gas Verbrennungsluft durch
eine zusätzliche von oben nach unten gefüh-rte Leitung eingeblasen wird. Hierdurch
erfolgt eine Aufheizung der Wände und des anstehenden Erdreiches und in der nachfolgenden
Einströmperiode, bei der das einströmende Gas in umgekehrter Richtung - nämlich
von oben nach unten - strömt, ein vorteilhafte Gegenstromerhitzung des Vergasungsmediums
durch Aufnahme von Wärme aus der Bohrlochwandung.
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Weiterhin kann die Entlastungsphase zeitlich in zwel oder mehr Abschnitte
unterteilt werden, derart, daß die während der einzelnen Abschnitte ausströmenden
Gase unterschiedlichen Verwendungszwecken zugeführt werden. So kann das zuerst ausströmende,
hauptsächlich aus unverbrauchtem Umsetzungsmedium, z. B. Wasserdampf, bestehende
Gas für das Wiedereinblasen verwendet werden. Das danach ausströmende Gas wird das
eigentliche Verfahrensprodukt darstellen, wobei ggf. die heizwertärmeren Anteil
als Heizgas für die Aufrechterhaltung des Verfahrensablaufes, z. B. zur Uberhitzung
des Vergasungsmediums und/oder zur Wasserdampferzeugung Verwendung finden können.
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Im übrigen kann überschüssiges Vergasungsmedl um abgeblasen werden.
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Solches überschüssige VergasungsmedTum- ergibt sich bei der Umsetzung
von Lagerstätten mit hohem Wassergehalt im allgemeinen am Ende der Entlastungsphase,
nämlich dann, wenn, wie bereits erwähnt, jener Wasserdampf ausströmt, der überwiegend
auf die Trocknung Jener Lagerstättenbereiche zurückzuführen ist, die an jenem Bereich
anschließen, in dem die Umsetzung erfolgt bzw. erfolgte.
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Die Vergasung, insbesondere die Bildung von Kohlenmonoxid, ist mit
einer Volumenvermehrung verbunden. Demnach kann die im ausströmenden Gas enthaltende
Kompressionsenergie zur Aufbringung des Druckes im Vergasungsmitte-l verwendet werden,
derart, daß durch Betreiben mehrerer getrennter Vergasungsstrecken ein Energieverbund
überwiegend ohne Energiespeicherung zur Aufbringung der Kpmpressionsarbeit durch
Wiedergewinnung der Dekompresslonsarbeit hergestellt wird,
d. h.
also, daß die Kompresslonsarbeit zur Einbringung des Vergasungsmittels In der Druckphase
mindestens teilweise rückgewinnbar ist. Diese Rückgewinnung erfolgt praktisch durch
Entlastungsturblnen In der Abgasleltung.
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Weiterhin Ist ein rekuperativer oder regenerativer Wärmeaustausch
zwischen ausströmendem heißen Gewinnungsprodukt und dem während der Druckphase einzuführenden
kalten Vergasungsmedium möglich. Dies kann z. B. durch Auskleldung der Abgasleitung
mit Rekuperatorsteinen geschehen, wobei dann das kalte Vergasungsmittel durch die
Abgasleitung In dle Bohrung eingebracht wird. Hierdurch kann ein Teil der Im Produktgas
gespeicherten fühlbaren Wärme wiedergewonnen werden.
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Durch Transportvorgänge kann bei ungeeigneten Deckschichten eine Gasdiffusion
zur Oberfläche hin erfolgen. Die Spalten an AbrlBkanten, Undlchtlgkelten an den
Bohrlöchern oder sonstigen Aufschlüssen führen zu den gleichen Auswirkungen. Nach
Abbau von etwa 70 $ der -Kohlesubstanz ändert sich das Strukturgerüst der Kohle
oder irgendeines anderen in der Lagerstätte befIndlichen kohlenstoffhaltigen Materials
Im allgemeinen derart, daß es innerhalb von Querverbindungen und Bodenverwerfungen
zu Aufrissen kommen kann. Durch diese Einstürze können sich Risse und Spalten bis
zur Erdoberfläche hin bilden, durch die möglicherweise Produktgas entweicht. Sofern
nicht Lehm- oder Tonschichten die Lagerstätte bzw. den$Te Umsetzung vorgesehenen
Tei 1 derselben zur Tagesoberfläche vollständig absperren, Ist es deshalb zweckmäßig,
die Lagerstätte während der Behandlung derselben oberseitig an oder dicht unter
der Tagesoberfläche durch besondere Maßnahmen abzudichten. Die Erfindung sieht hier
vor,Platten, Bahnen oder Folien aus gasdichtem Kunststoff zu verlegen. Dabei wird
zweckmäßig eine planmäßige Entgasung unterhalb der Abdichtung durchgeführt. Dies
kann mittels eines geeigneten Regelsystems unter Verwendung von Meßwertgebern, Regelorganen,
Rohrleitungen und Ventilen geschehen. Auf diese Weise können Gasausbrüche
mit
Sicherheit vermieden werden.
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Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß
die für die Behandlung erforderliche thermische Energie in einer Kernreaktoranlage
gewonnen wird. Vorteilhaft ist dabei die Anordnung so getroffen, daß die Kernenergieanlage
über Tage angeordnet ist. Auf diese Weise ist es ohne weiteres möglich, allen Sicherheitsanforderungen
ohne Schwierigkeiten gerecht zu werden, so daß das gewonnene Gas auf jeden Fall
in völlig einwandfreiem Zustand zu Tage tritt.
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Die Erfindung läßt eine ganze Relhe von Möglichkeiten der Anpassung
an bestimmte spezielle Bedingungen und Voraussetzungen zu, die sowohl in Bezug auf
bestimmte Eigenschaften und Gegebenheiten der Lagerstätte als auch hinsichtlich
irgendwelcher Forderungen des Gasverbrauchers vorliegen können. Die im Produktgas
erzielbaren Gasqualitäten lassen sich vor allem durch de in der Druckphase erzielbaren
Enddruck und durch die Temperatur, mit der das Vergasungsmittel in die Lagerstätte
gegeben wird, beelnflussen. Als Rohstoff bietet sich vor allem Rohbraunkohle an,
bei welcher normalerweise eine vorhergehende Trocknung erforderlich sein dürfte.
Als Lieferant für die fühlbare Wärme kommen neben den bereits erwähnten Kernenergieanlagen,
insbesondere Hochtemperaturkernreaktoren, auch alle konventionellen Wärmequellen
in Frage.
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Im übrigen kann das Verfahren gemäß der Erfindung sowohl wechselweise
exotherm und endotherm als auch ausschließlich entdotherm betrieben werden.
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in der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Es zeigen: Fig. 1 im Schema eine Anlage zur Gewinnung von Produktgasen durch untertägige
Umsetzung einer Lagerstätte,
Flug. 2 Im Schema einen Längsschnitt
durch eine Lagerstätte, wobei das Verfahren im wesentlichen in horizontaler Ebene,
also parallel zur Flörerstreckung, ab läuft, Fig. 3 elne der Fig. 2 entsprechende
Darstellung, bei welcher die Umsetzung in vertikaler Richtung von unten nach oben
erfolgt.
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Die in Fig. 1 der Zeichnung dargestellte Anlage besteht im wesentlichen
aus einem Kompressor 11, einer Entspannungsturbine 12, einem Generator 13 sowie
Wärmeaustauschern 14 und 15. Das Vergasungsmittel wird durch eine Zuleitung 16 zum
Kompressor 11 geführt und durch eine Leitung 17 in den Wärmeaustauscher 14 eingebracht.
Aus diesem wird das Vergasungsmittel über eine Leitung 18 in den Wärmeaustauscher
15 eingebracht, der über eine Zuleitung 19 ( z. B. von einem integrierten Kernreaktor
) und eine Ableltung 20 mit thermischer Energie versorgt wird. über Leitungen 21
und 22 werden Kernbohrungen 23 versorgt. Durch Leitungen 24 und 25 kann im letzten
Abschnitt der Entlastungsphase dem Produktgas Luft und/oder Sauerstoff zugeführt
werden. Dle Steuerung und Regelung der Zufuhr des Vergasungsmittels wird durch Steuer-
und Regelorgane 26 gehandhabt. Das Produktgas wird absatzweise durch die Kernbohrungen
23 ausgebracht und nach Passieren der Regel- und Steuerorgane 27 durch Leitungen
28 und 29 dem Wärmeaustauscher 14 zugeführt. Uber eine Leitung 30 gelangt das Produktgas
zur Entspannungsturbine 12 und kann über die Produktgas leitung 31 entnommen werden.
Wenn die Dekompressionsarbeit die Kompressionsenergie übersteigt, wird mittels des
Generators 13 die überschüssige Energie In elektrische Energie umgewandelt. Die
Vergasung bzw in den Vorbereltungsstadlen die Vortrocknung, Vorschwelung und Verkokung
findet Im Flöz 32 statt.
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Letzteres Ist gegenüber der Erdoberfläche 33 durch eine Abdichtung
34 gegen Gasaustritt geschützt. Durch die Ableitung 35 und die Steuer- und Regelorgane
36 kann das unter die Abdichtung gelangte Gas entnommen werden. Für s-onstige Reduktlons-,
Verbrennungs- oder Synthesegase kann das In der Entlastungsphase gewonnene Produktgas
über
die Gasab leitung 37 weIteren nachgeschalteten Verfahren zugeleitet werden.
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in Fig. 2 Ist ein von der Erdoberfläche 40 durch das Deckgebirge 41
in die Lagerstätte 42 abgesenktes Einblasrohr 43 dargestellt.
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Die Mündung 44 dieses Rohres befindet sich Innerhalb elnes frelgeblasenen
Raumes mit den Grenzen 45. Durch den Schnitt 46 sind die Bereiche 47 und 48 getrennt,
In denen sich bereits ein gut gasdurchlässiges Haufwerk ausilnert-Materlal befindet,
das sich zwischen dem das Rohr 43 aufnehmenden Bohrloch und der In der Lagerstätte
noch nicht umgesetzten Kohle abgelagert hat. Dieses Inert-Material In den Berelchen
47 und 48 besteht zu einem TeIl aus der Asche der bereits vergasten Kohle und ggf.
zum anderen Tell aus kleinkörnigem, möglichst gleichkörnigem Fül Imaterial, das
durch Einblasen In die Lagerstätte eingebracht worden ist. Der Bereich 49 ist die
eigentliche Vergasungszone der Lagerstätte, die noch mit unvergaster Kohle ausgefüllt
ist. Diese Zone 49 Ist von Rlssen und Klüften und sonstigen Hohlräumen durchsetzt,
In denen sich abschnittsweise kleinkörnige selbstfluldierende Kohle befindet. Der
anschließende Bereich 50 ist gleichzeitig die Trocknungs- und Schwelzone der Kohle,
d-le Insbesondere bei Vergasung von Rohbraunkohle stark ausgebildet sein wird. Auch
dieser Bereich Ist von Rissen, Sprüngen und Klüften durchzogen, die zum großen Tel
1 von kleinkörniger, selbstfiu'idierter Kohle ausgefüllt wird. Der Bereich 51 besteht
aus im wesentlichen noch unveränderter Kohle, wie sie von vornherein in der Lagersttte
vorhanden war, wobei jedoch dieser Bereich 51, der also unmittelbar an den Bereich
50 anschließt, einen etwas höheren Wassergehalt aufweisen wird, da ein Teil des
Wassergehaltes des Bereiches 50 in den unmittelbar angrenzenden Bereich der Lagerstätte,
also in den Bereich 51 hinein, verdrängt worden sein wird.
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Normalerweise wird in der Reaktionszone, also im Bereich 49, mit einer
Temperatur etwa in der Größenordnung von 9000 C zu rechnen
sein.
Das z. B. sauerstoffhaltige Vergasungsmittel wird in Richtung des Pfeiles 52 in
das Einblasrohr 43 gebracht. Es tritt durch die Mündung 44 aus und erfüllt zunächst
die gesamten freien Räume und die Zwischenkornvolumina bzw. die freie Porosität,
die von der Mündung 44 her zugänglich ist. Nach einer gewissen Einb laszeit wird
anstelle des oben angeführten und z. B. sauerstoffhaltigen Vergasungsmittels ein
sauerstofffreies Gas, beispielsweise Wasserdampf, eingeblasen, der von der Mündung
44 des Rohres 43 her das sauerstoff haltige Vergasungsmittel verdrängt und vor sich
her in die Vergasungszone 49 treibt. Wenn etwa die sauerstofffreie Zone die Trennungstinie
zwischen den Bereichen 48 und 49 in Richtung auf die noch nicht vergaste Kohle,
also - bezogen auf die zeichnerische Darstellung - nach rechts überschritten hat,
wird die Druckphase, also das Einblasen, beendet. Danach wird sofort oder ggf. mit
einer Verzögerung auf die Entlastungsphase umgestellt. Zunächst strömt in zeitlicher
Reihenfolge der in dem Inertmaterial enthaltene Wasserdampf der Mündung 44 des Rohres
43 zu Erst dann folgt aus dem Vergasungsbereich 49 das durch Umsetzen mit dem Luftsauerstoff
entstandene Produktgas. Am ,Ende der Entlastungsphase folgt der aus der Trocknungs-
und Schwelungszone 50 austretende Wasserdampf nach, der auf Grund seines Volumens
das Produktionsgas weitgehend aus der Lagerstätte verdrängt und in Richtung auf
die Mündung 44 treibt.
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Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist die umzusetzende Lagerstätte
60 durch zwei Bohrungen aufgeschlossen, die mit Rohren 61 und 62 versehen sind.
Das Vergasungsmittel wird in Richtung des Pfeiles 63 in das Rohr 61 eingebracht.
Die Mündung 65 dieses Rohres 61 und die Mündung 65 des zweiten Rohres 62 befinden
sich zu Beginn der Umsetzung kurz oberhalb des Liegenden 66 der Lagerstätte 60.
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Oberhalb der Lagerstätte liegt das Deckgebirge 67 auf, das oberseitig
durch die Tagesoberfläche 68 b-egrenzt ist.
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Fig. 3 der Zeichnung zeigt die Lagerstätte zu einem Zeitpunkt, zu
dem bereits der untere, unmittelbar oberhalb des Liegenden 66 befindliche
Bereich
69 umgesetzt worden ist. Dort befindet sich nunmehr eine mehr oder minder gasdurchlässige
Schicht 70, die sich aus der Asche der bereits vergasten Kohle und ggf. aus zusätzlichen,
durch das Rohr 61 eingebrachten Füllstoff zusammensetzt. Oberhalb dieser Schicht
70 bestehen kanalartige Verbindungen, Durchlässe, Aufrisse und Öffnungen, die schematisch
dargestellt und mit 71 bezeichnet sind, durch die hindurch das mittels des Rohres
61 eingebrachte Umsatzmedium in Richtung auf das Rohr 62 strömt, durch welches,
wie durch den Pfeil 72 angedeutet, das Produktgas ausströmt.
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Die Lagerstätte 60 ist nach unten durch die Reaktionszone 73 begrenzt.
Dort, also in der Reaktionszone 73, finden die eigentliche Umsetzung, d.h. die Vergasung,
und ggf. die vorherige Trocknung und Schwelung der Kohle statt.
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Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2, in welchem die
Reaktionszone im wesentlichen parallel zum Lagerstättenverlauf fortschreitet, wandert
die Reaktionszone beim Ausführungsbeispiel gemäß FJg. 3 in vertikaler Richtung von
unten nach oben.
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Vorstehend ist im Zusammenhang mit den zu vergasenden Brennstoffen
durchweg von Kohle die Rede. Es ist aber selbstverständlich auch möglich, die Erfindung
allgemein aus Lagerstätten gewinnbare Brennstoffe, wie beispielsweise Torf, Braunkohle,
Steinkohle, Ölschiefer, Teerasche oder dgl., anzuwenden.
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Desweiteren ist die- Erfindung anwendbar auf das Problem, Restölgehalte
bzw. deren Heizwert aus der Lagerstätte nach Aufhören des ÖI-flusses mit den normalen
Olgewinnungsverfahren zu gewinnen.