DE3135110A1

DE3135110A1 - Method of obtaining energy from unused coal

Info

Publication number: DE3135110A1
Application number: DE19813135110
Authority: DE
Inventors: Eugene F. 15222 Pittsburgh Pa. Buell; Robert F. 15213 Pittsburgh Pa. Chaiken; Meherwan C. 15228 Pittsburgh Pa. Irani
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-09-04
Filing date: 1981-09-04
Publication date: 1983-03-24

Abstract

With the invention, a method of obtaining energy from unused coal is made available, which comprises the following method steps: at least one channel is created through the unused coal, the unused coal is ignited in the channel, the unused coal is subjected to an underpressure at least in the channel or at the channel, which underpressure is applied in a predetermined place, the unused coal is connected at least in or at the channel to an air source at a distance from the predetermined place, as a result of which air is conveyed through the ignited coal for combustion of this coal, so that hot gaseous combustion products are generated, and the hot gaseous combustion products are drawn to the place mentioned, and these hot gaseous combustion products are utilised in the heat exchange so that the heat energy is obtained from them.

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gewinnen von Energie von aufgegebenen Kohlengruben und unbrauchbaren bearbeiteten Kohlenlagern, ungenützten Tagesflächen des Grubenfeldes, Abraumhalden o. dgl., und zwar betrifft die Erfindung insbesondere ein Verfahren zur Verbrennung von ungenützten Kohlevorräten bzw. -vorkommen an Ort und Stelle unter Verwendung der erhaltenen Wärmeenergie zur Herstellung von transportabler Energie, wie beispielsweise Elektrizität.The invention relates to a method for recovering energy from abandoned coal mines and unusable processed coal deposits, unused Day areas of the mine field, spoil heaps or the like, and that relates to the invention in particular a method for burning unused coal reserves or deposits on site using the thermal energy obtained to produce transportable energy, such as electricity.

Eine wesentliche wirtschaftliche Überlegung wie auch ein wesentliches Verschmutzung- bzw. Umweltproblem aller früheren und derzeitigen Kohleabbaupraktiken stellt sich durch die sogenannte "ungenützte" Kohle. Im allgemeinen kann man die "ungenützte" Kohle in zwei Kategorien einteilen, nämlich (a) unterirdische Kohle,welche aufgrund der Erfordernisse des unterirdischen Bergbaubetriebs oft so viel Kohle enthält, wie daraus gewonnen worden ist, und (b) oberirdische Kohle in Abfall- bzw. Ausschußhaufen bzw.A major economic consideration as well as a major one Pollution or environmental problem of all past and present coal mining practices arises from the so-called "unused" coal. In general you can use the Divide "unused" coal into two categories, namely (a) underground coal, which often as much coal due to the needs of underground mining operations contains how it has been extracted from it, and (b) aboveground coal in waste or Scrap heap or

-halden, die Ansammlungen von Ausschußmaterial von Kohleherstellungs- bzw. -verarbeitungsanlagen und vom Untertagebergbau über Tage sind, und die allgemein als Abraumhaufen bzw. -halden oder Schieferkohlehaufen bzw. -halden oder Haufen- bzw. Halden von Verwachsenem bezeichnet werden.- heaps, the accumulation of scrap material from coal production processing plants and from underground mining above ground, and which are general as spoil heaps or heaps or shale coal heaps or heaps or heaps or heaps of overgrown material.

Die Untertagekohle, die allgemein die Form von Kohlenpfeilern hat, entzündet sich oft und brennt über Jahre hinweg, wenn keine Kontrolle erfolgt. Das gleiche gilt für Abfall-bzw. Abraumhaufen über Tage. In beiden Fällen ist das unkontrollierte Verbrennen von Kohle sowohl eine große Vergeudung von brauchbarer Energie als auch eine wesentliche Gefahr für die öffentliche Gesundheit und Sicherheit, und zwar wegen der Emission von giftigen und unangenehmen Rauchgasen und der Zerstörung von in der Nähe befindlichen Wohngebäuden und kommerziellen Gebäuden. Derartige Feuer können, wenn sie einmal entfacht worden sind, über Dekaden, beispielsweise mehrere 10 Tage oder mehrere 10 Monate, hinweg schwelen, und ihr Auslöschen durch konventionelle Verfahren des Erstickens, Ausgrabens und Löschens ist kostenaufwendig und gefährlich.The underground coal, generally in the shape of coal pillars, Often ignites and burns for years if left unchecked. That the same applies to waste or. Heaps of debris over days. In both cases it is uncontrolled Burning coal is both a great waste of usable energy a major threat to public health and safety, and though because of the emission of toxic and unpleasant smoke gases and the destruction of nearby residential and commercial buildings. Such fires can, once they have been ignited, over decades, for example several Ten days or several ten months, smolder away, and their obliteration by conventional Asphyxiation, excavation and erasure processes are costly and dangerous.

Die Größe des Problems des Löschens solcher Feuer läßt sich aus der Tatsache ersehen, daß sich die Schätzungen für die Kosten, die zum Löschen von derzeitig vorhandenen "Abfall"-Kohlefeuern auf verlassenen Landteilen beim Verbrennen von unbrauchbaren Tagesflächen von Grubenfeldern bzw. Abraumhalden in den Vereinigten Staaten von Amerika aufgebracht werden müßten, allein auf 468 Mio Dollar belaufen, und die Kosten zum Kontrollieren von vorhandenen Feuern in inaktiven Kohleablagerungen würden 75,6 Mio Dollar betragen. Das ist natürlich nur eine Standortbestimmung für das gegenwärtige Feuerproblem, und damit wird weder das Potential für weitere Feuer ausgeräumt noch wird damit der Wert der "unbrauchbaren" Kohle als Energiequelle in Betracht gezogen, der im Rahmen der Erfindung dahingehend geschätzt wird, daß er in der gleichen allgemeinen Größenordnung liegt, in der die Kosten zum Löschen der Feuer liegen, d. h. etwa 550 Mio Dollar beträgt.The magnitude of the problem of putting out such fires can be seen from the See fact that the estimates for the cost of deleting are currently existing "garbage" coal fires on abandoned land while burning unusable day areas of mine fields or spoil heaps in the United States of America would have to be raised, amounting to 468 million dollars alone, and the cost of controlling existing fires in inactive coal deposits would be $ 75.6 million. This is of course only a determination of where we are the current fire problem, and hence neither the potential for further fires It also eliminates the value of "unusable" coal as an energy source considered, which is estimated in the context of the invention that it is in the same general order of magnitude as the cost of deletion the fire lie, d. H. is about $ 550 million.

Gemäß der Erfindung wurde ein Verfahren zum Lösen der Probleme entwickelt, die diesen "unbrauchbaren" Kohlevorräten sowohl unter als auch über Tage eigen sind. Mit der Erfindung werden sowohl die Umweltschwierigkeiten als auch die hohen Kosten zum Löschen solcher Feuer ausgeschaltet. Durch das Vorgehen nach der Erfindung wird eine wichtige neue Energiequelle, die auf diesen unbrauchbaren Kohlevorräten beruht, zur Verfügung gestellt. Unter unbrauchbaren Kohle- vorräten sollen hier insbesondere Abfall und Abraum verstanden werden.According to the invention, a method has been developed for solving the problems which are inherent in these "unusable" coal reserves both underground and above ground. With the invention, there are both environmental troubles and high costs turned off to extinguish such fires. By proceeding according to the invention an important new energy source based on these unusable coal reserves, made available. Under useless coal should keep stocks here in particular waste and overburden are to be understood.

Es wurde nämlich gefunden, daß riesige Mengen an Energie dadurch verfügbar gemacht werden können, daß eine in situZ' Verbrennung von unbrauchbaren Kohlevorräten unter Absaugventilationskontrollbedingungen erfolgt, welche eine gesamte Beherrschung der erzeugten heißen Gase ermöglichen, gefolgt von der Ausnutzung der heißen Gase zum Erzeugen von Prozeßwärme, Dampf oder Elektrizität. Damit werden ein für alle Mal die Probleme der Feuer- und Wäßrigsäurebildung gelöst, welche jeder aufgegebenen Kohlengrube oder Abfall- bzw. Abraumhalde bzw. jeder unbrauchbaren Tagesfläche eines Grubenfeldes eigen sind. Darüber hinaus werden die Probleme des unkontrollierten Austritts von Rauch, Rauchgasen und Gasen ausgeschaltet, die bisherige Bemühungen zum Ausbrennen mit Überdruck für die Umwelt unannehmbar gemacht haben.Namely, it has been found that huge amounts of energy are thereby available can be made that an in situZ 'combustion of unusable coal stocks takes place under exhaust ventilation control conditions, which is an overall mastery of the hot gases generated, followed by the exploitation of the hot gases for generating process heat, steam or electricity. This will be one for all Solved the problems of hydrofluoric acid formation, which everyone gave up Coal mine or waste or spoil dump or any unusable day area one Pit field are peculiar. In addition, the problems of the uncontrolled Leakage of smoke, fumes and gases eliminated previous efforts for overpressure burnout unacceptable to the environment.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, die Energie von unbrauchbarer Untertagekohle durch Kohlevergasung mittels kontrolliertem Verbrennen unter Tage zu gewinnen. Unglücklicherweise hat sich das aus einer Vielzahl von Gründen als eine nicht zufriedenstellende Lösung des Problems der "unbrauchbaren" Kohle erwiesen. Zunächst ist es schwierig, die Verbrennungsrate bzw. -geschwindigkeit zur Erzeugung eines zufriedenstellenden Brennstoffgases zu steuern. Weiterhin ist es in gleicher Weise schwierig, die gasförmigen Produkte so unter Kontrolle zu bekommen, daß ihr Austritt an unerwünschten Orten verhindert wird, und zwar deswegen, weil das kontrollierte Verbrennen unter Überdruck ausgeführt wird.It has already been suggested that the energy of useless Underground coal through coal gasification by means of controlled burning underground to win. Unfortunately, for a variety of reasons, this has proven to be the case proved an unsatisfactory solution to the problem of "useless" coal. First, it is difficult to determine the rate of burn to generate of a satisfactory fuel gas. Furthermore, it is the same Way difficult to get the gaseous products so under control that you Leakage in undesired places is prevented, because that is controlled Burning is carried out under positive pressure.

Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Gewinnen von Energie aus unbrauchbarer Kohle zur Verfü- gung gestellt, das die folgenden Verfahrensschritte umfaßt: Erzeugen von wenigstens einem Kanal durch die unbrauchbare Kohle, Entzünden der unbrauchbaren Kohle in dem Kanalbereich, einem Unterdruck aussetzen der unbrauchbaren Kohle, der an einer vorgewählten Stelle angewandt wird, so daß dadurch die heißen gasförmigen Verbrennungsprodukte zu dieser Stelle gesogen werden, und Ausnutzen der heißen gasförmigen Verbrennungsprodukte in einem Wärmeaustausch zum Gewinnen der Wärmeenergie von denselben.The present invention provides a method for obtaining Energy from unusable coal available provided that the comprises the following process steps: generating at least one channel through the useless coal, igniting the useless coal in the channel area, one Vacuum exposure of the unusable coal that is applied to a preselected location is, so that thereby the hot gaseous combustion products to this point be sucked, and exploiting the hot gaseous combustion products in one Heat exchange for obtaining the thermal energy from them.

Vorzugsweise werden die heißen gasförmigen Verbrennungsprodukte durch einen Nachbrenner hindurchgeführt, in dem Luft oder fluider Brennstoff hinzugefügt wird, um eine im wesentlichen stöchiometrisch vollständige Verbrennung der zu dieser Stelle gesogenen heißen gasförmigen Verbrennungsprodukte zu bewirken. Die gasförmigen Verbrennungsprodukte, die den Wärmeaustauschprozeß verlassen, werden vorzugsweise gereinigt und an die Atmosphäre abgegeben.Preferably the hot gaseous combustion products are through passed through an afterburner in which air or fluid fuel is added is to a substantially stoichiometrically complete combustion of the to this Place to effect sucked hot gaseous products of combustion. The gaseous Combustion products leaving the heat exchange process are preferred cleaned and released into the atmosphere.

Nachdem in der vorstehenden allgemeinen Beschreibung gewisse Ziele, Zwecke, Vorteile und Merkmale der Erfindung dargelegt worden sind, seien nachfolgend anhand der Figuren der Zeichnung weitere Ziele, Zwecke, Vorteile und Merkmale der Erfindung an bevorzugten Ausführungsformen näher erläutert; es zeigen: Fig. 1 Daten-Zeit-Kurven für simulierte in sitüLVerbren nung von schutt- bzw. schotterförmig gemachter Kohle; Fig. 2 eine Kurvendarstellung der Absaugtemperatur in Abhängigkeit von dem Kohlen- und Wassergehalt; Fig. 3 eine Skizze eines Modells eines Kohlenlager- bzw.After certain objectives in the above general description, The purposes, advantages and features of the invention have been set forth below Based on the figures of the drawing, further objectives, purposes, advantages and features of the Invention explained in more detail using preferred embodiments; They show: FIG. 1 data-time curves for simulated in situ combustion of coal made in the form of rubble or gravel; Fig. 2 is a graph of the suction temperature as a function of the coal and water content; Fig. 3 is a sketch of a model of a coal storage or

-flözverbrennungskanals; Fig. 4 eine Kurvendarstellung des Bruchteils des Wärmeverlusts und der Absaugtemperatur in Abhängigkeit von dem Kanalabmessungsmaßstabsfaktor; Fig. 5A und 5B zwei im Rahmen der Erfindung mögliche Bohrlochanordnungen; Fig. 6 eine Kurvendarstellung der Wirkung des Abstands des Unterdruckes in einem Kohlenabraumhaufen bzw. -seam combustion sewer; 4 shows a graph the fraction of the heat loss and the suction temperature as a function of the Duct dimension scale factor; 5A and 5B show two possible within the scope of the invention Wellbore assemblies; Fig. 6 is a graph showing the effect of the distance of the Negative pressure in a coal tailings pile or

einer Kohlenabraumhalde; Fig. 7 eine Kurvendarstellung des Wärmetransport-Wirkungsgrads in einem Petal bzw. in einer blumenblattförmigen Ableitung; Fig. 8 eine Kurvendarstellung, bei welcher der Druckabfall über der Rohrstrecke zum Transportieren von Wärmeleistung aufgetragen ist; und Fig. 9 ein schematisches Fließdiagramm eines Verfahrens gemäß der Erfindung. a coal waste dump; 7 shows a graph of the heat transport efficiency in a petal or in a petal-shaped derivative; 8 shows a graph, at which the pressure drop across the pipe section for transporting heat output is applied; and FIG. 9 is a schematic flow diagram of a method according to FIG the invention.

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend zum besseren Verständnis anhand von kontrollierten Tests beschrieben, in denen die Technik der in Bruchstücke bzw. Schotter zerkeinerten Kohle und der massiven Kohle angewandt wird.The present invention is explained below for better understanding described using controlled tests in which the technique of breaking into fragments or crushed crushed coal and the massive coal is applied.

Test 1 Ungefähr 36,29 t von Kohlenschotter (Heizqualität) wurden in einer tiefen Rinne bzw. einem Graben abgeschlossen, um ein Untertagekohlenlager von ungefähr 10,67 m Länge, 2,44 m Höhe und 1,83 m Breite zu simulieren. Ein axialer Kanal mit einem Querschnitt von 929,03 cm2 wurde in dem Kohlenschotter mittels eines Metallgitters ausgebildet, um eine in situ Kohlenverbrennungszone zu bilden. Ein Ende des Kanals wurde mit einem isolierten Saugrohr und -gebläse verbunden, während das andere Ende mit einem Einlaßluftrohr verbunden wurde, das mit einem Ventil versehen war. Zwei zusätzliche mit Ventil versehene Lufteinlaßrohre wurden außerdem längs des Kanals angeordnet. Das Sauggebläse (mit einer Kapazität von 428,8 N m3/min bei 45,72 cm Wassersäule) war mit dem isolierten Saugrohr verbunden, um einen Unterdruck im Graben zu erzeugen und aufrechtzuerhalten, so daß ein Luft fluß durch die Einlaßrohre in den Kanal hinein erzeugt wurde, um die Verbrennung der Kohle zu unterhalten und gleichzeitig die heißen Verbrennungsprodukte aus dem Kanal im Kohlebett abzusaugen. Der Test wurde kontinuierlich während 33 Stunden betrieben, und während dieser Zeit wurde die Wärmeausgangsleistung des in situ Verbrennungsprozesses leicht so gesteuert, daß sie zwischen 1,0 und 1,7 MW betrug, wobei sich die austretenden Verbrennungsprodukte auf einer sehr hohen Temperatur (etwa 16000 C) befanden.Test 1 Approximately 36.29 tons of coal gravel (heating grade) were in a deep channel or a trench completed to form an underground coal repository about 10.67 m long, 2.44 m high and 1.83 m wide. An axial one Channel with a cross section of 929.03 cm2 was created in the coal gravel by means of a Metal grid designed to form an in situ coal combustion zone. A End of the channel was made with an insulated suction tube and blower while the other end was connected to an intake air pipe, the was provided with a valve. Two additional valved air inlet tubes were also placed along the canal. The suction fan (with a capacity of 428.8 N m3 / min at 45.72 cm water column) was connected to the insulated suction pipe, to create and maintain a negative pressure in the trench, so that an air flow through the inlet pipes into the duct was generated to control the combustion the coal and at the same time the hot products of combustion from the Suction duct in the coal bed. The test was continuous for 33 hours operated, and during this time the heat output of the in situ combustion process was increased easily controlled to be between 1.0 and 1.7 MW with the leaking Combustion products were at a very high temperature (around 16000 C).

Mit Ausnahme der Werte für SO2 war das Exhaust- bzw Absauggas ausgezeichnet sauber in Werten der niedrigen Konzentrationen von CO, NOX und Makroteilchen. Die Fig. 1 zeigt Daten-Zeit-Kurven, die in diesem Experiment aus Messungen des Abgases in einer Position von einigen 6,10 m stromabwärts vom Kanalausgang (d. h. nach einigem Nachverbrennen mit Verdünnungsluft) erhalten worden sind. Es ist erwähnenswert, daß, obwohl die beobachtete SO2-Abgabe (1100 ppm) in Einklang mit dem Schwefelgehalt der Kohle (2 Gew.-%) steht, die beobachtete NO -Abgabe (110 ppm) beträchtlich niedriger als der Wert ist, der auf der Basis des Brennstoff-Stickstoffs (1 Gew.-%) zu erwarten wäre. Die NO -Abgabe ist tatsächlich um etwa einen Faktor 5 x geringer als die Werte, die für Verbrennungskammern für pulverisierten Brennstoff angegeben werden. Ähnlich erschien die Makroteilchenabgabe visuell ziemlich gering.With the exception of the values for SO2, the exhaust or suction gas was excellent clean in terms of low concentrations of CO, NOX and macroparticles. the 1 shows data-time curves obtained in this experiment from measurements of the exhaust gas at a position some 6.10 m downstream from the canal exit (i.e. after some Afterburning with dilution air). It is worth noting that although the observed SO2 release (1100 ppm) is consistent with the sulfur content the coal (2 wt .-%), the observed NO emission (110 ppm) is considerably lower than the value expected on the basis of fuel nitrogen (1 wt%) were. The NO emission is actually around a factor of 5 times lower than the values specified for combustion chambers for powdered fuel. Similar the macroparticle release appeared to be quite low visually.

Es ist außerdem erwähnenswert, daß während des gesamten Tests (Zünden, stationäres Verbrennen, und Abkühlen) durch die Absaugventilationssteueranordnung eine gesamte Beherrschung der Verbrennungsgasströmung ermöglicht wurde. Trotz Luftleckage in den Graben hinein und einem gesamten Ausbrennen sowie einem Einsturz eines Teils des Grabens konn-Keten keine Verbrennungsprodukte mit Ausnahme des Austritts durch die Absauganordnung in die Atmosphäre entkommen.It is also worth noting that throughout Testing (Igniting, stationary burning, and cooling) by the exhaust ventilation control arrangement total control of the combustion gas flow was made possible. Despite air leakage into the trench and an entire burnout as well as a collapse of a part of the trench, no combustion products could pass through, with the exception of the escape the exhaust assembly escaped into the atmosphere.

Es ist aus dieser Arbeit deutlich zu sehen, daß das kontrollierte bzw. gesteuerte in situ Verbrennen von Kohle leistungsfähig, sauber und mit gesamter Handhabung bzw. It can be clearly seen from this work that this controlled or controlled in situ burning of coal efficient, clean and with total Handling or

Beherrschung der erzeugten Wärme und Gase durch Ausführung der Praxis gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden kann. Mastery of the generated heat and gases by performing the practice can be carried out in accordance with the present invention.

Es kann außerdem aufgrund dieses Tests im voraus erwähnt werden, daß das Konzept der in situ Verbrennung bei Unterdruck eine durchführbare Methode zur Ausschaltung der Umweltprobleme von 11ungenützten" Kohlefeuern ist. Infolgedessen kann die in situ Verbrennungsverfahrensweise dazu angewandt werden, das Abbrennen von aufgegebenen Gruben-und Abraumhaufen bzw. -haldenfeuern zu beschleunigen, und zwar gleichzeitig mit einer gesamten Beherrschung ihrer Luftverunreinigungsemissionen und unter Verwendung der erzeugten Wärmeenergie, was schließlich zu einem vollständigen Ausbrennen der verbrennbaren Stoffe und zu einem Ausschalten ihres Potentials zur Bildung von wäßriger Säure und zum Wiederentzünden führt. Das gilt auch für das Abbrennen von bearbeiteten Kohlenlagern. It can also be mentioned in advance on the basis of this test, that the concept of in situ combustion at negative pressure is a feasible method to eliminate the environmental problems of "unused" coal fires. As a result the in situ incineration procedure can be used to burn down to accelerate abandoned mine and spoil heaps or heaps of fire, and while at the same time with an overall control of their air pollution emissions and using the generated thermal energy, ultimately resulting in a complete Burning out the combustible materials and turning off their potential for Formation of aqueous acid and leads to re-ignition. That also applies to that Burning of processed coal deposits.

Test 2 In einem zweiten Test wurde ein massiver Kohleblock, in dem ein Kanal vorgesehen war, in einem zweiten verschlossenen Graben eingeschlossen und wie im Test 1 verbrannt. Test 2 In a second test, a massive block of carbon in which a canal was provided, enclosed in a second sealed trench and burned like in test 1.

Die in diesem Test erhaltenen Ergebnisse entsprachen denjenigen des Tests 1, jedoch hatten die in diesem Test ge- messenen Makroteilchenemissionen nur einen Durchschnitt von 0,0034/109 Joule über eine Verbrennungszeitdauer von 45 Stunden hinweg. Das zeigt, daß sogar bessere Ergebnisse zu erwarten sind, wenn ungenützte Kohleablagerungen unter Tage massiv in situ verbrannt werden, als das bei Verbrennung von loser ungenützter Kohle der Fall ist. The results obtained in this test corresponded to those of the Tests 1, however, those found in this test measured macro-particle emissions only an average of 0.0034 / 109 joules over a burn time of 45 hours away. This shows that even better results can be expected if unused coal deposits underground can be massively burned in situ than that is the case when burning loose unused coal.

Es ist interessant, einige zu T-Werte für angemessene Veranschlagungen der Materialparameter zu berechnen. Es sei von Pittsburgh-Flözkohle bei stöchiometrischer Verbrennung ausgegangen, und die folgende Gleichung verwendet: worin 0 = m'h/m'O = xw/xc, das Verhältnis der Wassermasse zur Kohlenmasse in dem Abfall ist; = = m'Luft/m'e, die Stöchiometrie des Kohleverbrennungsprozesses (Luft/Brennstoff-Verhältnis); es liegen folgende Werte vor = 12 und A H = 7600 cal/g.It is interesting to calculate some to T values for reasonable estimates of the material parameters. Assume Pittsburgh coal with stoichiometric combustion and use the following equation: where 0 = m'h / m'O = xw / xc, the ratio of the water mass to the coal mass in the waste; = = m'air / m'e, the stoichiometry of the coal combustion process (air / fuel ratio); the following values are available = 12 and AH = 7600 cal / g.

c Die Verdampfungswärme des Wassers ist 540 cal/g. Der die Wärmekapazität der Mischung in der Verbrennungszone (Kohle, Verbrennungsprodukte, Wasserdampf, inertes Material) ist nach einem hohen Wasserdampfgehalt hin gewichtet und zu 0,5 cal/g OC angenommen worden. c The heat of vaporization of the water is 540 cal / g. The heat capacity the mixture in the combustion zone (coal, combustion products, water vapor, inert material) is weighted towards a high water vapor content and 0.5 cal / g OC has been assumed.

Die Fig. 2 zeigt die berechnete Verbrennungstemperatur für verschiedene Kohlen- und Wassergehalte des Abfalls. Die bei 800" C in Fig. 2 gezogene Grenzlinie ist eine grobe Schätzung" der Minimaltemperatur, die für schnelle chemische Reaktionen erforderlich ist, welche eine Selbstausbreitung der Verbrennung sicherstellt . Ein "typischer" Abfallhaufen, der 35 % Brennstoff und eine gleiche Menge an Wasser enthält, fällt in den Bereich der Dauerverbrennung, die ein Absauggas von nahezu 950" C (1740° F) ergibt.Fig. 2 shows the calculated combustion temperature for various Carbon and water content of the waste. The border line drawn at 800 "C in FIG. 2 is a rough estimate of "the minimum temperature required for rapid chemical reactions is required, which ensures a self-propagation of the combustion. A "Typical" garbage heap that contains 35% fuel and an equal amount at Contains water, falls into the range of continuous combustion, which an exhaust gas of yields close to 950 "C (1740 ° F).

Diese Berechnungen zeigen, daß Dauerverbrennung in Abfall auftreten kann, der wesentliche Mengen an Wasser enthält (das 2- bis 3-fache des Kohlengehalts). Das stimmt mit der Tatsache überein, daß Abraumhaldenfeuer trotz ihres Freiliegens an die äußeren Witterungsbedingungen brennen und oft trotz Versuchen, sie durch Durchfeuchtungsbesprühung zu löschen. Die berechneten Ergebnisse legen auch die Vermutung nahe, daß die meisten Kohlenabfallhalden bzw.These calculations show that continuous combustion occurs in waste that contains substantial amounts of water (2 to 3 times the carbon content). This is consistent with the fact that dump fires, despite their being exposed burn to the external weather conditions and often despite attempts to get through them To delete moisture penetration spray. The calculated results also place the It seems likely that most of the coal waste dumps or

-haufen genügend Brennstoff zur Unterhaltung eines Feuers haben, vorausgesetzt, daß genügend Luft in das Innere der Haufen bzw. Halden gezogen werden kann.- heaps of fuel have enough fuel to maintain a fire, provided that that sufficient air can be drawn into the interior of the heaps or heaps.

Wärmeverlust vom Kanalverbrennen in aufgegebenen Kohlegruben Während nun das Ausbreiten von Kohleabfallfeuern zur Ansammlung von Wärme in Inertmaterial führt, das stets innig mit dem Brennstoff gemischt ist (intern im Verbrennungssystem),führt die Geometrie von Feuern in aufgegebenen Gruben dazu, daß sich die Wärme in Hangenden- und Bodenschichten ansammelt, die außerhalb des Kohleverbrennungssystems sind.Heat loss from sewer burning in abandoned coal mines during now the propagation of waste coal fires to accumulate heat in inert material leads, which is always intimately mixed with the fuel (internally in the combustion system), leads the geometry of fires in abandoned pits so that the heat in hanging wall and accumulates soil layers that are outside of the coal combustion system.

Infolgedessen muß die Wärme, die von der verbrennenden Kohle weggeleitet wird, nun als Energieverlust betrachtet werden, der die Exhaust- bzw. Absaugtemperaturen nachteilig beeinflußt und der denkbarerweise ein Erlöschen der Vertrennung unter gewissen Bedingungen der Flözdicke und der Kanalabmessungen bewirken kann. Das Problem des Wärmeverlusts während der Kanalverbrennung in einem Kohleflöz wurde mathematisch vom US-Bergwerksamt behandelt, und die Ergebnisse, die für das Problem des Ausbrennens von Feuern in aufgegebenen Gruben einschlägig sind, sind in diesem Abschnitt zusammengefaßt wiedergegeben.As a result, the heat must be conducted away from the burning coal will now be regarded as energy loss, which is the exhaust or suction temperatures adversely affects and the conceivably an expiration of the separation under cause certain conditions of the seam thickness and the channel dimensions. The problem the heat loss during sewer burning in a coal seam became mathematical handled by the US Mines Bureau, and the results relevant to the problem of burnout of fires in abandoned pits are summarized in this section reproduced.

Das in Betracht gezogene Modell des Kanalverbrennens ist in Fig. 3 gezeigt. Hier bewegt sich ein rechteckiger Kanal der Länge 1 und der Breite w in einem Kohlenflöz der Dicke h mit einer linearen Oberflächenverbrennungsrate bzw. -geschwindigkeit B durch den Flöz. Entlang 1 tritt eine konstante Ventilationsluft- und Absauggasströmung auf. Die effektive Kanalbreite bleibt konstant, und zwar durch den Prozeß des kontinuierlichen Kohleverbrennens auf einer Seite des Kanals und des kontinuierlichen oder periodischen Einsturz des Hangenden längs der entgegengesetzten Seite des Kanals. Wärme geht durch thermische Leitung zur Decken-und Bodenschicht aus dem System verloren, aber nur deswegen, weil die Schichten die obere und untere Grenze des Kanals bilden. Eine Betrachtung des Energiegleichgewichts im quasi stationären Zustand während der wirksamen Aus-.The channel burn model under consideration is in FIG. 3 shown. Here a rectangular channel of length 1 and width w in moves a coal seam of thickness h with a linear surface combustion rate or speed B through the seam. Along 1 there is a constant ventilation air and exhaust gas flow. The effective channel width remains constant, through the process of continuous coal burning on one side of the channel and the continuous or periodic collapse of the hanging wall along the opposite one Side of the canal. Heat goes through thermal conduction to the ceiling and floor layers lost from the system, but only because the layers are the upper and lower Form the boundary of the canal. A consideration of the energy balance in the quasi stationary State during the effective training.

setzungszeitdauer führt zu: worin x = Wärmeleitzahl der Schichten (konstant angenommen), K = Temperaturleitzahl der Schichten, ps = Dichte der Schichten, und die übrigen Symbole haben die gleichen Definitionen, wie sie im vorhergehenden Abschnitt gegeben worden sind.settlement period leads to: where x = thermal conductivity of the layers (assumed constant), K = thermal diffusivity of the layers, ps = density of the layers, and the other symbols have the same definitions as were given in the previous section.

Der partielle Wärmeverlust EL und der Bruchteil an Energie EH, der in dem Absauggas übertragen wird, sind gegeben durch die Ausdrücke: Die Gleichung zeigt, daß der frak- tionelle Wärmeverlust mit abnehmender Flözdicke und mit zu- nehmender Kanalbreite zunimmt. In Fig. 4 ist sowohl EL als auch iT über dem Normierungsfaktor ~ für ein stö- chiometrisches Luft/Brennstoff-Verhältnis, = 12 und Werte der Materialparameter, die in Tabelle 1 angegeben sind, aufgetragen. Nimmt man wieder ein Kriterium von AT >8000C für sich selbst ausbreitende Verbrennung an, dann erhält man einen Wärmeverlust in der Höhe von 40% bei einem Wert von Infolgedessen muß bei einem 180 cm (6 Fuß) dicken Flöz die effektive Breite des Verbren-4 nungskanals weniger als 1,6 x 10 cm (550 Fuß) sein, was höchstwahrscheinlich der Fall ist. Es ist interessant, festzustellen, daß das Temperaturkriterium (> 800" C) selbst für Flöze erfüllt ist, die nur 30 cm (1 Fuß) dünn sind. Wie in Fig. 4 gezeigt, ist eine Kanalabsaugtemperatur von 1000 bis 1200° C (1800 bis 2200° F) zu erwarten, was in guter Übereinstimmung mit den Verbrennungsergebnissen ist, die in einigen Kohlevergasungsversuchen unter Tage erzielt wurden.The partial heat loss EL and the fraction of energy EH that is transferred in the exhaust gas are given by the expressions: the equation shows that the fractional heat loss with decreasing seam thickness and with increasing as the channel width increases. In Fig. 4, both EL and also iT above the normalization factor ~ for an interfering chiometric air / fuel ratio = 12 and values of the material parameters given in Table 1 are plotted. If one again assumes a criterion of AT> 8000C for self-propagating combustion, then one obtains a heat loss of 40% at a value of As a result, for a 180 cm (6 foot) thick seam, the effective combustion channel width must be less than 1.6 x 10 cm (550 feet), which is most likely the case. It is interesting to note that the temperature criterion (> 800 "C) is met even for seams that are only 30 cm (1 foot) thin. As shown in FIG. 4, a duct suction temperature is 1000 to 1200 ° C (1800 to 2200 ° F), which is in good agreement with the combustion results obtained in some underground coal gasification trials.

Tabelle 1 Eingangsdaten für numerische Berechnungen cal/cm-sec-oC 4 x 10 B cm/sec 2 x 10 c cal/g 7 x 103 ps g/cm3 1,3 Cp cal/g-° C 0,4 K cm2/sec 10-4 Effektives Verbrennungskontrollvolumen in einem Abraumstreb Um ein Verbrennen bei Unterdruck gemäß der Erfindung in einem porösen Abraumstreb zu erzielen (unter einem Abraumstreb sollen hier auch Kohlenflöze, insbesondere solche, die durch normalen Abbau nicht sinnvoll nutzbar sind, verstanden werden), ist es notwendig, in einem inneren Bereich des Strebs unter Verwendung eines Sauggebläses, das durch ein in das Streb eingefügtes Rohrsystem arbeitet, zu saugen. Zwei mögliche Ausführungen sind schematisch in Fig. 5 dargestellt. Die Fig. 5A zeigt die Verwendung mehrerer Einlaßluftbohrlöcher, die das einzige Auslaßbohrloch umgeben. Die Fig. 5B zeigt die Verwendung eines einzigen Auslaßbohrlochs, bei dem Luft durch die Oberfläche des Strebs angesogen wird ("Blind"-Bohrlochverfahren).Table 1 Input data for numerical calculations cal / cm-sec-oC 4 x 10 B cm / sec 2 x 10 c cal / g 7 x 103 ps g / cm3 1.3 Cp cal / g- ° C 0.4 K cm2 / sec 10-4 Effective combustion control volume in an overburden strut in order to cause a burn Vacuum according to the invention in a porous stripping strut achieve (under an overburden strut, coal seams should also be here, especially those which cannot be used meaningfully through normal degradation), it is necessary, in an inner area of the strut using a suction fan, which works through a pipe system inserted into the longwall. Two possible Embodiments are shown schematically in FIG. 5. Figure 5A shows the use a plurality of inlet air wells surrounding the single outlet well. The fig. Figure 5B shows the use of a single exhaust wellbore with air flowing through the surface of the face is sucked in ("blind" borehole method).

Die Frage ist, welches Volumen des Abraumstrebs durch Absaugen am Auslaßbohrloch belüftet werden kann. Dadurch wird das effektive Volumen des Strebs unter in situ-Verbrennungskontrolle bzw. -steuerung festgesetzt.The question is what volume of the stripping strut by suction on Outlet borehole can be vented. This will make the effective volume of the strut set under in situ combustion control.

Eine einfache Methode, dieses Volumen zu bestimmen, ist die Anwendung von Darcys Gesetz auf die "Blind"-Bohrlochgeometrie mit der Annahme, daß die Gas strömung innerhalb des Strebs gleichförmig und stationär ist, sowie sphärisch nach der Spitze des Austrittsbohrlochs konvergiert.A simple way to determine this volume is to apply it of Darcy's law on the "blind" borehole geometry with the assumption that the gas flow within the strut is uniform and stationary, as well as spherical after converges to the tip of the exit borehole.

Darcys Gleichung für eindimensionale stationäre Strömung durch ein poröses Medium kann beschrieben werden als: = kA (dP/dx), worin 9 die Gasvolumenströmungsrate in cm?/sec, k = die Permeabilität des porösen Mediums in Darcys, p = die Gasvoskosität in cP, A = die effektive Querschnittsströmungsfläche in cm2, und dP/dx = der Druckabfall über dem Bett in Atmosphären/ cm sind.Darcy's equation for one-dimensional steady flow through a porous medium can be described as: = kA (dP / dx), where 9 is the gas volume flow rate in cm? / sec, k = the permeability of the porous medium in Darcys, p = the gas viscosity in cP, A = the effective cross-sectional flow area in cm2, and dP / dx = the pressure drop are above the bed in atmospheres / cm.

Eine stationäre Strömung an der Spitze des Blindbohrlochs und eine gleichförmig konvergente Strömung in dem Streb erfordert, daß q über die sphärische Querschnittsfläche konstant ist, die sich in einem Abstand x vom Bohrloch befindet. Wenn ß der Raumwinkel in Raumwinkeleinheiten bzw.One steady flow at the top of the blind borehole and one uniformly convergent flow in the face requires that q be above the spherical Cross-sectional area is constant, which is located at a distance x from the borehole. If ß is the solid angle in solid angle units or

Sterad ist, welcher den Strömungsbereich definiert, ist die Querschnittsfläche als Funktion von x wie folgt: A = 4 # ß x² und q = 4 # ß k x² dp.Sterad, which defines the flow area, is the cross-sectional area as a function of x as follows: A = 4 # ß x² and q = 4 # ß k x² dp.

µ dx Mit einem konstanten 4, ß und (k/p) kann die Gleichung q= 4 # ß k x² dp µ dx integriert werden, so daß sich ergibt: Für die in Betracht stehende Situation der porösen Strömung können folgende Integrationsgrenzen genommen werden.µ dx With a constant 4, ß and (k / p) the equation q = 4 # ß k x² dp µ dx can be integrated so that: The following integration limits can be used for the porous flow situation under consideration.

P1 (xl) = l-atm (Umgebungsdruck) PO(XO = d) = maximaler Unterdruck in einem Bohrlochdurchmesser d von der Spitze des Bohrlochs weg. P1 (xl) = 1-atm (ambient pressure) PO (XO = d) = maximum negative pressure in a borehole diameter d away from the tip of the borehole.

Das ergibt den folgenden Ausdruck für den betreffenden Abstand x in dem Abraumstreb: worin ß P = das effektive Vakuum (eine positive Größe) ist, das an dem Ausgangsbohrloch angelegt werden kann.This gives the following expression for the relevant distance x in the stripping strut: where β P = the effective vacuum (a positive quantity) that can be applied to the exit wellbore.

Numerische Lösungen für xl bei verschieden bemessenen Bohrlöchern sind in Fig. 6 dargestellt, oder der Fall, in dem p = 0,02 cP (d. h. Luft), P = 0,1 atm (d. h. 1,47 psi oder 98,04 cm Wassersäule Vakuum) und ß = 0,5 (d. h. ein halbkugelförmiger Strömungsbereich)sind. Die numerischen Lösungen in Fig. 6 sind asymptotisch.Numerical solutions for xl for different sized boreholes are shown in Figure 6, or the case where p = 0.02 cP (i.e. air), P = 0.1 atm (i.e. 1.47 psi or 98.04 cm water column vacuum) and β = 0.5 (i.e. a hemispherical flow area) are. The numerical solutions in Fig. 6 are asymptotically.

Um große Verbrennungsvolumen zu erhalten, muß x groß sein (d. h. >300 cm oder 10 Fuß), und q/k muß dicht am Minimalwert liegen, für den Lösungen für die letzte Gleichung erhalten werden. In diesen Fällen ist die asymptotische Grenze für großes x und definiert die erzielbare praktische Strömungsrate bzw. -geschwindigkeit.To get large combustion volumes, x must be large (ie,> 300 cm or 10 feet) and q / k must be close to the minimum value for which solutions to the last equation are obtained. In these cases it is the asymptotic limit for large x and defines the achievable practical flow rate or velocity.

Zum Beispiel kann in einem Abraumstreb, das Abmessungen hat, die viel größer als d sind, und die eine Permeabili-3 tät von 10 Darcys (etwa das 10-fach derjenigen eines Sandhaufens) hat, eine Absaugströmungsrate von 106 cm3/sec (2130 Nft3/min) mit einem Austrittsbohrlochvon 30 cm (1 Fuß) Durchmesser erzielt werden. Es können auch größere Strömungsraten erzielt werden, jedoch nur durch Verzicht auf die effektiven Verbrennungsvolumina in dem Streb. Zum Beispiel führt eine Absaugströmung, die dreimal größer ist (3 x 106 cm3/sec oder 6390NKubikfuß/min) von dem gleichen Streb und Bohrloch zu einem Wert von xl = 100 cm (oder 3 Fuß). Infolgedessen muß ein Blindbohrloch etwa 100 cm (3 Fuß) unter der Oberfläche des Strebs angeordnet werden, um einen Verbrennungsbereich mit Unterdruck aufrechtzuerhalten, d. h. um genügend Luft für eine vollständige Verbrennung des Abraums bzw. der abzubauenden Kohle und zum Absaugen der heißen gasförmigen Produkte anzusaugen. Unter den Begriff des Stebs soll hier auch die Tagesiläche des Grubenfeldes fallen.For example, in a stripping strut that has dimensions that much are greater than d, and have a permeability of 10 Darcys (about 10 times that of a pile of sand) has a suction flow rate of 106 cm3 / sec (2130 Nft3 / min) can be achieved with a 30 cm (1 foot) diameter exit borehole. Larger flow rates can also be achieved, but only by doing without on the effective combustion volumes in the face. For example, a suction flow leads which is three times larger (3 x 106 cm3 / sec or 6390N cubic feet / min) of the same Face and borehole to a value of xl = 100 cm (or 3 feet). As a result, must a blind borehole located approximately 100 cm (3 feet) below the surface of the face to maintain a vacuum combustion area, d. H. around enough air for a complete combustion of the spoil or that to be dismantled Coal and sucking in the hot gaseous products. Under the term des Stebs should also fall here the day area of the pit field.

Bei dieser einfachen, sich auf poröse Strömung beziehenden Methode werden die Wirkungen von sich verändernder Permeabilität mit zunehmendem zonenmäßigen Ausbrennen oder die Wirkungen der Ungleichförmigkeiten entweder in der Permeabilität oder in der Gasströmung, nicht berücksichtigt, die jedoch alle beim tatsächlichen Ausbrennen voraussichtlich auftreten. Jedoch zeigen die Berechnungen, daß das Aufrechterhalten einer Verbrennungszone mit Unterdruck in einem porösen Streb durchführbar ist, vorausgesetzt, daß genügend Sog von dem Absauggebläse her verfügbar ist; das gilt im Prinzip auch für eine Abraumhalde.With this simple method related to porous flow the effects of changing permeability with increasing zonal Burnout or the effects of non-uniformities in either permeability or in the gas flow, not taken into account, but all in the actual Burnout is likely to occur. However, the calculations show that this is sustaining a combustion zone with negative pressure in a porous face is feasible, provided that that sufficient suction is available from the exhaust fan; that is also true in principle for a spoil dump.

Effektives Verbrennungskontrollvolumen in einer aufgegebenen Grube Das Verbrennungskontrollvolumen für eine aufgegebene Grube hängt, wie beim kontrollierten Ausbrennen eines Abraumstrebs von der Luftströmung ab, die durch das Absauggebläsesystem induziert worden ist. Wenn alle ursprünglichen Bergwerkseinfahrten und -sperren in gutem Zustand geblieben sind, ergeben einfache Ventilationsnetzwerkberechnungen annehmbare Schätzungen für mögliche Luftströmung. Das kann natürlich auch bei alten, zu aktivierenden Bergwerksbetrieben, in denen ein Zusammenfallen von Sperren und Hangenden unzweifelhaft aufgetreten ist, erwartet werden. Da man jedoch von irgendeiner Stelle ausgehen muß, wird die Feuergeometrie des aufgegebenen Bergwerks für die gegenwärtigen Zwecke in der Form des sich ausbreitenden Kanalbrands idealisiert, wie er in Fig. 3 dargestellt ist. Das ermöglicht eine gewisse Abschätzung der Beziehung zwischen der Kanalabmessung und den Ventilationsgebläseerfordernissen. Die wiedergegebenen Berechnungen sind in weitem Umfang von Ergebnissen des US-Bergwerksamts abgeleitet, wie sie kürzlich wiedergegeben worden sind, und zwar beziehen sich diese Berechnungen auf in situ Kohleverbrennung und Kohlenbergwerksfeuer.Effective combustion control volume in an abandoned pit The incineration control volume for an abandoned mine depends, as with the controlled one Burning out a spoil strut from the flow of air coming through the exhaust system has been induced. When all the original mine entrances and locks are kept in good condition, simple ventilation network calculations result acceptable estimates for possible air flow. Of course, this can also be done with old, to be activated mining operations in which a coincidence of locks and Hanging walls have undoubtedly occurred to be expected. However, since one of any Must go out, the fire geometry of the abandoned mine for the idealized current purposes in the form of the spreading sewer fire, as shown in FIG. This allows a certain assessment of the relationship between duct size and ventilation fan requirements. The reproduced Calculations are largely derived from results from the U.S. Mines Bureau, as recently reported, these calculations relate on in situ coal burning and coal mine fires.

Es sei auf Fig. 3 Bezug genommen, wonach die gesamte Kohlemassenrate der brennenden Kohle Mt pSBAS ist, worin ps = die Kohledichte, B = ihre konstante lineare Verbrennungsrate (diese ist identisch mit der Bewegungsrate bzw. -geschwindigkeit des Kanals durch den Kohleflöz) sind und worin weiter As = hl die Fläche der brennenden Kohlenoberfläche ist.Referring to Figure 3, the total coal mass rate of burning coal Mt pSBAS, where ps = the coal density, B = its constant linear burn rate (this is identical to the rate or speed of movement of the canal through the coal seam) and where further As = hl is the area of the burning Coal surface is.

Für eine Stöchiometrie, die durch ein Luft/Brennstoff-Verhältnis von definiert ist, beträgt die gesamte volumetrische Absaugströmungsrate worin M = das mittlere Grammolekulargewicht der gasförmigen Verbrennungsprodukte und V = ihr spezifisches molares Volumen sind.For a stoichiometry defined by an air / fuel ratio of, the total exhaust volumetric flow rate is where M = the average gram molecular weight of the gaseous combustion products and V = their specific molar volume.

Von früheren Studien des US-Bergwerksamts wird der Druckabfall über den Verbrennungskanal dahingehend abgeschätzt, daß er ist, worin f (cm) = die Kanal länge, A (cm2) = dessen Querschnittsfläche, Qex = das Wärmeleistungsniveau der Absaugströmung in kW und OL = eine empirische Konstante, die 0,17 für die gegebenen Parametereinheiten beträgt, bedeuten.Previous studies by the United States Mines Bureau estimated the pressure drop across the combustion duct to be where f (cm) = the duct length, A (cm2) = its cross-sectional area, Qex = the heat output level of the suction flow in kW and OL = an empirical constant which is 0.17 for the given parameter units.

Da Qex = PSBAsA Hc' worin AH die Verbrennungswärme von Kohle ist, gilt, erc hält man: Geht man von den Kohleparametern in Tabelle 1 aus (wobei zu beachten ist, daß für a = 0,17 der Wert # Hc von c 7 x 10³ cal/g als 239 kW-sec/g ausgedrückt werden muß), sowie davon, daß h1/2 w5/2 = w³ ist (was für den quadratischen Kanal mit h = w = AX1/2 genau der Fall sein würde), dann wird die Gleichung Hieraus ist ersichtlich, daß der Druckabfall sehr empfindlich bezüglich des Verhältnisses von Kanallänge zu Kanalbreite ist.Beispielsweise würde ein Wert von /w = 25 ein von 10,3 cm-H2O (0,15 psi) erfordern, was sich leicht mit konventionellen Sauggebläsen erzielen läßt. Jedoch führt ein Wert von £/w = 75 zu einem AP von 278 cm-H2O (4,2 psi), was eine ernsthaftere Beschränkung bezüglich der Gebläsebemessung darstellt.Since Qex = PSBAsA Hc 'where AH is the heat of combustion of coal, one holds that: Assuming the coal parameters in Table 1 (it should be noted that for a = 0.17, the value # Hc of c 7 x 10³ cal / g must be expressed as 239 kW-sec / g), as well as that h1 / 2 w5 / 2 = w³ (which exactly would be the case for the square channel with h = w = AX1 / 2) then the equation becomes From this it can be seen that the pressure drop is very sensitive to the ratio of duct length to duct width. For example, a value of / w = 25 would require a value of 10.3 cm H2O (0.15 psi), which is easily achieved with conventional aspirators leaves. However, a value of £ / w = 75 results in an AP of 278 cm H2O (4.2 psi), which is a more serious limitation on fan rating.

Um die Gleichung AP = 6,6 x 10-4 (#/w) cm-H2O in Beziehung zu dem Verbrennungsvolumen zu bringen, ist es erforderlich, die effektive Breite des Verbrennungskanals zu wis- sen, welche Größe möglicherweise von der jeweiligen Stelle abhängt. Eine annehmbare "grobe Abschätzung" wäre, daß w nicht weniger als die Hälfte der Flözdicke ist, was für 180 cm (6 Fuß) dickes Bett und einen Nennwert von Ap von 10,3 cm-H2O zu einer Länge von 2250 cm (75 Fuß) eines ventilierten Verbrennungskanals führt.To relate the equation AP = 6.6 x 10-4 (# / w) cm-H2O to the To bring combustion volume, it is necessary to use the effective width of the combustion duct to know sen, what size possibly of the respective place depends. An acceptable "rough estimate" would be that w is no less than half the seam thickness is what makes a 180 cm (6 foot) thick bed and a face value of Ap from 10.3 cm-H2O to a length of 2250 cm (75 feet) of ventilated combustion duct leads.

Das Exhaust- bzw. Absaugvolumen wird durch die Gleichung gegeben, die für annehmbare Materialparameterwerte (0 = 12; M = 30 g/Mol; V = 2,24 x 10 cm3/Mol (Normzustand); siehe auch Tabelle 1) ergibt 4 = 2,52 As = 2,52 (ehe) cm3/sec (Normzustand) Für den obigen Kanalverbrennungsfall, worin h = 180 cm, t = 2250 cm, AP = 10,3 cm H2O sind, beträgt die volumetrische Strömungsrate 106 cm3/sec (Normzustand) (oder 2190 Normkubikfuß/min), was innerhalb des Bereichs von konventionellen Exhaustgebläsen liegt. Bei 1000° C beträgt das durch die Absaugströmung erzeugte Leistungsniveau N2 MW c Die Gebläseluftleistung, die das Produkt von AP und q, multipliziert mit einem geeigneten Umwandlungsfaktor ist, beträgt in diesem Falle 1,044 kW Luftleistung (1,4 Luft-hp), was wiederum ein sehr nomineller bzw. üblicher Wert ist. Die Gebläseleistungserfordernisse werden in etwas näheren Einzelheiten im nächsten Abschnitt erörtert. Diese theoretischen Ergebnisse basieren auf einer in hohem Maße idealisierten Geometrie des in situ Verbrennens. In aufgegebenen Bergwerken können Kanalblockierungen und Einstürze des Hangenden leicht den Ventilationsdruckabfall und die Ventilationsluftströmung zu der brennenden Kohlenoberfläche nachteilig beeinflussen; jedoch dürften auf der Basis der idealisierten Geometrie keine grundsätzlichen Schwierigkeiten für das Erzielen eines ventilationskontrollierten Ausbrennens der Brennstoffe in einem aufgegebenen Bergwerk bestehen.The exhaust or suction volume is given by the equation given, which for acceptable material parameter values (0 = 12; M = 30 g / mol; V = 2.24 x 10 cm3 / mol (standard condition); see also Table 1) results in 4 = 2.52 As = 2.52 (before ) cm3 / sec (standard state) For the above sewer combustion case, where h = 180 cm, t = 2250 cm, AP = 10.3 cm H2O, the volumetric flow rate is 106 cm3 / sec (standard state) (or 2190 standard cubic feet / min) which is within the range of conventional exhaust fans. At 1000 ° C, the power level generated by the suction flow is N2 MW c The fan air power, which is the product of AP and q, multiplied by a suitable conversion factor, in this case is 1.044 kW air power (1.4 air hp), which in turn is a very nominal or common value. The fan power requirements are discussed in more detail in the next section. These theoretical results are based on a highly idealized geometry of in situ burning. In abandoned mines, duct blockages and hanging wall collapses can easily adversely affect ventilation pressure drop and ventilation air flow to the burning coal surface; however, on the basis of the idealized geometry, there should be no fundamental difficulties in achieving ventilation-controlled burnout of the fuels in an abandoned mine.

Gebläseleistungserfordernisse für Abbrennkontrolle Obwohl die Auslegung eines Exhaust- bzw. Absauggebläseventilationssystems für die Abbrennkontrolle bzw. -steuerung von der jeweiligen Stelle abhängt, ist es nützlich, einige generelle Erfordernisse in technischen Einheiten für die Gebläsekapazität und die Motorbemessung festzulegen. Das ist erforderlich, um Aufschluß über den Wert des Energieumwandlungswirkungsgrads zu erhalten, der durch in situ Verbrennungstechniken erzielbar ist.Blower Capacity Requirements for Burn Control Though the design an exhaust or suction fan ventilation system for burn control or control depends on the job, it is useful to make some general Requirements in engineering units for fan capacity and motor rating to be determined. This is necessary in order to determine the value of the energy conversion efficiency obtainable by in situ incineration techniques.

Es sei davon ausgegangen, daß Kohle einen Heizwert von 5,55 kcal/g (10000 Btu/lb) und ein nominelles Kohlenstoff-zu-Wasserstoff-Verhältnis von 1 hat. Die vollständige Verbrennungsreaktion kann angenähert wiedergegeben werden durch CH + 1,250 + 4,62 N CO + H2O H fi 2 = 1 Mol 5,87 Mol Luft 6,12 Mol Absauggas Kohle Aus Molekulargewichtsbetrachtungen läßt sich leicht ersehen, daß 0,176 kg (0,388 lb) Luft (5,87 Mol oder 0,133 Nm3 oder 4,7 Normalkubikfuß) erforderlich sind, um 0,013 kg (0,0286 lb) Kohle zu verbrennen. Das führt zu 6,12 Mol Exhaustgas (0,139 Ncm3 oder 4,9 Normalkubikfuß), das einen wesentlichen Wärmeinhalt von 2,18 Jcule/m3 (58,4 Btu/ ft3) (Normzustand) hat.Assume that coal has a calorific value of 5.55 kcal / g (10,000 Btu / lb) and a nominal carbon to hydrogen ratio of 1. The complete combustion reaction can be approximated by CH + 1.250 + 4.62 N CO + H2O H fi 2 = 1 mole 5.87 moles air 6.12 moles exhaust gas money From molecular weight considerations, it can be easily seen that 0.176 kg (0.388 lb) of air (5.87 moles or 0.133 Nm3 or 4.7 standard cubic feet) is required to burn 0.013 kg (0.0286 lb) coal. This leads to 6.12 moles of exhaust gas (0.139 Ncm3 or 4.9 normal cubic feet), which has a substantial heat content of 2.18 Jcule / m3 (58.4 Btu / ft3) (normal state).

Es sei nun eine thermische Abgasausgangsleistung von 1 MW für 60,16 x 10 Joule/min (5,7 x 104 Btu/min) angenommen.Let us now assume a thermal exhaust gas output power of 1 MW for 60.16 x 10 joules / min (5.7 x 104 Btu / min) assumed.

Das erfordert eine Abgasströmungsrate der Verbrennungsprodukte von 27,64 Ncm3/min (976 Nft3/min) und eine Kohlenverbrennungsrate von 2,59 kg/min (5,7 lb/min).This requires an exhaust gas flow rate of the combustion products from 27.64 Ncm3 / min (976 Nft3 / min) and a coal burning rate of 2.59 kg / min (5.7 lb / min).

Die Luftleistung (ahp) in Einheiten von 0,73535 kW, die zum Antrieb dieser Absaugströmung erforderlich ist, wird durch die folgende Gleichung gegeben: ahp - AP(in Einheiten von 2,54 cm H2O) x 4 6348 (in Einheiten von 0,028321icm3) Wenn man annimmt, daß ein relativ hoher Druckabfall von 254 cm H2O (100 Zoll H2O oder 3,8 psi) erforderlich ist, um das erforderliche Verbrennungskontroll- bzw. -steuervolumen zu ventilieren, dann beträgt die erforderliche Luftgebläseleistung für 1 MW thermische Ausgangsleistung 11,-48 kW Luftleistung (15,4 hp Luftleistung). Bei einem Wirkungsgrad des Gebläses von 70 % beträgt die erforderliche elektrische Leistung für den Gebläsemotor 16,41 kW (22 hp).Nimmt man an, daß keine Verluste oder zusätzliche Energieaufwendungen (beispielsweise für Waschanordnungen, thermische Umwandlungsanordnungen, etc.) vorliegen, dann ist die Energiegewinnung für die in situ Verbrennungstechnik Wärmeenergieausgangsleistung = 61.The air output (ahp) in units of 0.73535 kW required to drive this suction flow is required is given by the following equation: ahp - AP (in units of 2.54 cm H2O) x 4 6348 (in units of 0.028321icm3) Assuming a relatively high pressure drop of 254 cm H2O (100 inches H2O or 3.8 psi) is required to achieve the required combustion control or -to ventilate the control volume, then the required air blower output is for 1 MW thermal output power 11, -48 kW air power (15.4 hp air power). With an efficiency of the fan of 70%, the required electrical Power for the blower motor 16.41 kW (22 hp). Assuming that there are no losses or additional energy expenditure (e.g. for washing arrangements, thermal Conversion arrangements, etc.) are present, then the energy generation for the in situ combustion technology thermal energy output power = 61.

Eingangsleistung an elektrischer Energie Dieser Faktor, der unabhängig von Qex ist, ist beträchtlich größer als der Wert von 3 bis 4, wie er für die Kohlevergasung unter Tage angegeben wird. Selbst wenn ein Umwandlungswirkungsgrad von Wärmeenergie in elektrische Energie von etwa 30 % angenommen wird, ist der Energiegewinnungsfaktor noch ziemlich groß, d. h. Input power of electrical energy This factor that is independent of Qex is considerably greater than the value of 3 to 4 as it is for coal gasification is specified underground. Even if there is a conversion efficiency of thermal energy in electrical Energy of about 30% is assumed, is the energy recovery factor still quite big, d. H.

Wärmeenergieausgangsleistung thermisches Äquivalent für die Eingangs-= = 20 leistung an elektrischer Energie Thermische Verluste erniedrigen natürlich den Gewinnungsfaktor um einen proportionalen Betrag, aber andererseits wird der Gewinnungsfaktor durch verminderte Gebläsedruckerfordernisse (d. h. ß P < 254 cm H2O) proportional erhöht. Thermal energy output thermal equivalent for the input = = 20 output of electrical energy Thermal losses naturally decrease the gain factor by a proportional amount, but on the other hand the Recovery factor through reduced fan pressure requirements (i.e. ß P <254 cm H2O) proportionally increased.

Übertagetransport der heißen Exhaust- bzw. Absaugprodukte Bisher haben sich die technischen Erörterungen auf den in situ Verbrennungsprozeß selbst zentriert und nicht auf die Ausnutzung der während des Abbrennens erzeugten Wärme. Im allgemeinen ist das Verfahren zur Ausnutzung der Wärme ganz das gleiche wie bei fast jedem Abgas von hoher Temperatur (10000 C) und Umgebungsdruck (d. h. es besteht darin, Prozeßwärme zuzuführen, nutzbaren Dampf zu erzeugen, oder Elektrizität zu erzeugen), ausgenommen den Fall, in dem die Ausnutzung oder Umwandlung an Ort und Stelle erfolgen soll. Das ist deswegen der Fall, weil es nicht durchführbar oder sinnvoll ist, die Wärmeenergie über große Entfernungen zu transportieren. Jedoch ergibt sich immer noch die Frage, bis zu welcher Entfernung man eine Ausnutzung noch als anOrt und Stelle anzusehen hätte, oder wie weit das heiße Abgas gefördert werden kann, bevor Wärmeverluste und Absaugrohrleitungskosten das verbieten. Im wesentlichen wird dadurch der maximale Abstand zwischen dem Austrittsbohrloch und der Energieausnutzungsanlage festgelegt. Ab- schätzungen dieses maximalen Abstands und seiner parametrischen Beziehung zum Wärmeleistungsniveau und zur Rohrleitungsabmessung lassen sich leicht aus Betrachtungen über den Wärmeverlust und den Druckabfall erhalten, welche durch die Leitungsanordnung über Tage bedingt sind.So far, the transport of hot exhaust or suction products above ground has been possible the technical discussions centered on the in situ combustion process itself and not on the use of the heat generated during burning. In general the process of utilizing the heat is exactly the same as with almost any exhaust gas of high temperature (10000 C) and ambient pressure (i.e. it consists in process heat supply, generate usable steam, or generate electricity), except the case in which the exploitation or conversion is to take place on the spot. This is the case because it is not feasible or sensible to use thermal energy to be transported over long distances. However, the question still arises up to what distance a utilization can still be viewed as in place or how far the hot exhaust gas can be conveyed before heat losses and suction pipeline costs forbid that. This essentially makes the maximum Distance between the exit borehole and the energy utilization system set. Away- estimates of this maximum distance and its parametric Relationship to the heat output level and to the pipe dimension can be easily established obtained from considerations about the heat loss and pressure drop, which by the line arrangement above ground are conditional.

Für die Wärmeverlustberechnung sei die stationäre Radialströmung von Wärme in eine Rohrwand der Dicke o betrachtet, deren innere Oberfläche auf einer konstanten Temperatur T a gehalten wird, und deren äußere Oberfläche sich auf einer konstanten Umgebungstemperatur T befindet Bei einer Rohr-0 wand, die konstante thermisch physikalische Eigenschaften hat, ist die Wärmeströmungsrate Q'a a pro Längeneinheit des Rohrs gegeben durch: worin 7 p die Wärmeleitzahl der Rohrwand, a = der Innenradius des Rohrs, und 6 = die Wanddicke sind.To calculate the heat loss, consider the steady radial flow of heat in a pipe wall of thickness o, the inner surface of which is kept at a constant temperature T a, and the outer surface of which is at a constant ambient temperature T. For a pipe wall, the constant thermal has physical properties, the heat flow rate Q'a a per unit length of the pipe is given by: where 7 p is the coefficient of thermal conductivity of the pipe wall, a = the inner radius of the pipe, and 6 = the wall thickness.

Für einen kleinen Abschnitt des Rohrs, der eine Länge von AL = (L2-L1) hat, und für einen axialen Temperaturunterschied, der durch Ta ( L1) = T1 und Ta(L2) = T2 definiert ist, ist die Gesamtwärmerate des Wärmeverlusts der Wand durch die obige Gleichung, in der eine mittlere innere Oberflächentemperatur verwendet wird, Ta = (T1 + T2)/2 = T1 -AT/2 für den Abschnitt # L bestimmt. Hierin ist AT = T2 - T1 die Temperaturänderung über dem Abschnitt aL. Nimmt man eine gleichförmige und gut gemischte heiße Gas strömung durch das Rohr an, dann ist AT auch die Änderung des Ga- ses aufgrund der Wandwärmeverluste.For a small section of pipe that is a length of AL = (L2-L1) has, and for an axial temperature difference, which is determined by Ta (L1) = T1 and Ta (L2) = T2 is the total rate of heat loss through the wall above equation, in which a mean internal surface temperature is used, Ta = (T1 + T2) / 2 = T1 -AT / 2 is determined for the section # L. Where AT = T2 - T1 is the temperature change over the section aL. If one takes a uniform and Well mixed hot gas flow through the pipe, then AT is the change too of the Ga- ses due to the wall heat losses.

Der Energieausgleich für den Rohrabschnitt 2iL ist dann worin m = die Massenströmungsrate des Gases und g C = dessen spezifische Wärme sind.The energy balance for the pipe section 2iL is then where m = the mass flow rate of the gas and g C = its specific heat.

p Eine Lösung für AT/AL in der Nullgrenze von AL ergibt eine einfache Differentialgleichung: für die Änderung der Gastemperatur mit der Rohrlänge. Integriert man zwischen den Grenzen T(L = O) = Tex' der Absaugtemperatur am Austrittsbohrloch bzw.am Bohrlochaustritt, und T(L) = TL, der Gastemperatur im Abstand L längs des Rohrs, dann erhält man Beachtet man, daß QL mgCP (TL - TO ) , dann sieht man, daß die linke Seite der obigen Gleichung auch die Reibung der Absaugwärmeleistung ist, die durch die Rohrentfernung L fließt (d. h. EH = QL/Qex). Diese letzte Gleichung kann auch geschrieben werden als Hieraus ist ersichtlich, daß der Wärmetransportwirkungsgrad exponentiell mit zunehmendem Leistungsniveau und mit abnehmender Gastemperatur ansteigt. Die Fig. 7 zeigt mehrere Kurven von EH, aufgetragen über L für verschiedene Leistungsniveaus des Abgases bei Tex = 10000 C (18300 F), sowie verschiedene Werte des Rohrbemessungsfaktors 6 /a.p A solution for AT / AL in the zero limit of AL gives a simple differential equation: for the change in gas temperature with pipe length. If one integrates between the limits T (L = O) = Tex 'of the suction temperature at the exit borehole or at the borehole outlet, and T (L) = TL, the gas temperature at a distance L along the pipe, then one obtains Note that QL mgCP (TL - TO), then it can be seen that the left hand side of the above equation is also the friction of the exhaust heat power flowing through the pipe distance L (ie, EH = QL / Qex). This last equation can also be written as It can be seen from this that the heat transport efficiency increases exponentially with increasing power level and with decreasing gas temperature. 7 shows several curves of EH, plotted against L for different power levels of the exhaust gas at Tex = 10000 C (18300 F), as well as different values of the pipe dimensioning factor 6 / a.

Wie erwartet hängt der Transportwirkungsgrad streng von Qex 6/a und L ab.As expected, the transport efficiency depends strictly on Qex 6 / a and L off.

Unter der Annahme, daß ein Wert von 6/a = 0,1 bis 0,2 angemessen ist, ist ersichtlich, daß Leistungsniveaus von 10 MW, 100 MW und 1000 MW jeweils effektiv über 104 cm (328 Fuß), 105 cm (3280 Fuß), und 106 cm (32800 Fuß) transportiert werden können, bevor die Wärmeverluste übermäßig werden.Assuming that a value of 6 / a = 0.1 to 0.2 is appropriate, it can be seen that power levels of 10 MW, 100 MW and 1000 MW are effective respectively over 104 cm (328 feet), 105 cm (3280 feet), and 106 cm (32800 feet) before the heat losses become excessive.

Betrachtet man den Rohrwärmeverlust allein, dann könnten die Verbrennungsprodukte von einem kontrollierten Abbrand von "unbrauchbarer" Kohle für eine Ausnutzung an Ort und Stelle über eine adäquate Entfernung transportiert werden, insbesondere bei den höheren Leistungsniveaus. Jedoch ist der Druckabfall, der mit einer gewünschten Gasströmungsrate oder einem gewünschten Wärmeleistungsniveauverbunden ist, eine andere wichtige Beschränkung.If one considers the pipe heat loss alone, then the combustion products could from a controlled burn-up of "unusable" coal for exploitation Be transported on the spot an adequate distance, in particular at the higher levels of performance. However, the pressure drop associated with a desired Gas flow rate or a desired level of thermal output, a other important limitation.

Um den Druckabfall A P für eine gegebene heiße Gasströmung abzuschätzen, sei von der Rohrströmungsgleichung ausgegangen, worin p = die Gasdichte und v die Gasgeschwindigkeit bedeuten, sowie A und A = die benetzte bzw. naßgemachte Oberfläw x chen-Fläche des Rohrs bzw. die Querschnittsfläche des Rohrs, und f = ein Wandreibungsfaktor, der dimensionslos ist, wenn die Parameterwerte in Einheiten des cgs-Systems ausgedrückt werden.To estimate the pressure drop AP for a given hot gas flow, let us use the pipe flow equation assumed, where p = the gas density and v the gas velocity, and A and A = the wetted or wetted surface area of the pipe or the cross-sectional area of the pipe, and f = a wall friction factor which is dimensionless if the parameter values expressed in units of the cgs system.

Für ein kreisförmiges Rohr A /A = 2't aL/n a2 und unter Bew x achtung, daß die gesamte Massenströmungsrate m im statiog nären Zustand ist, wird die Gleichunq für AP zu Hieraus ist ersichtlich, daß der Druckabfall sehr stark vom Rohrradius und vom Wärmeleistungsniveau abhängt. A P nimmt mit zunehmendem a und abnehmendem Q ab. Andererseits nimmt die Wärmetransportleistungsfähigkeit bzw. der Wärmetransportwirkungsgrad EH mit abnehmendem a und zunehmendem Qex zu. Infolgedessen müssen beide Größen, nämlich Ap und EH zusammen betrachtet werden, wenn man die Spezifikationen für die Übertage-Wärmetransportrohre festsetzt.For a circular pipe A / A = 2't aL / n a2 and taking into account that the total mass flow rate m is in the steady state the equation for AP becomes From this it can be seen that the pressure drop depends very strongly on the pipe radius and the heat output level. AP decreases with increasing a and decreasing Q. On the other hand, the heat transport efficiency or the heat transport efficiency EH increases with decreasing a and increasing Qex. As a result, both quantities, namely Ap and EH, must be considered together when determining the specifications for the surface heat transfer pipes.

Die letzte Gleichung ist in Fig. 8 als AP über L für einige Leistungsniveaus von Interesse aufgetragen, und zwar unter der Annahme, daß f = 0,01 ist (d. h. glatte Wand, turbulente Strömungen). Für einen Druckabfall von 100 cm H2 0 (36 Zoll H2O) und eine Entfernung von 105 cm (3280 Fuß), erfordert ein Leistungsniveau von 10 MW, 100 MW und 1000 MW jeweils einen Rohrradius von 45 cm, 113 cm und 288 cm.The last equation is in Figure 8 as AP versus L for some power levels of interest, assuming f = 0.01 (i.e. smooth Wall, turbulent currents). For a pressure drop of 100 cm H2 0 (36 in H2O) and a distance of 105 cm (3280 feet), requires a skill level of 10 MW, 100 MW and 1000 MW have a pipe radius of 45 cm, 113 cm and 288 cm, respectively.

Ein Wärmetransportwirkungsgrad von 80 % würde unter diesen gleichen Bedingungen eine Wanddicke des Rohrs von jeweils ungefähr 50 cm, 10 cm und 2 cm erfordern.A heat transfer efficiency of 80% would be the same among these Conditions a pipe wall thickness of approximately 50 cm, 10 cm and 2 cm, respectively require.

Aufgrund dieser Betrachtungen ist zu erwarten, daß die Rohrleitungskosten für Übertagetransport von Hochtemperaturabgas wesentlich sind.Based on these considerations, it is to be expected that the pipeline costs are essential for the transport of high-temperature exhaust gas above ground.

In Fig. 9 ist eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt.9 shows a system for carrying out the method according to the invention shown schematically.

Obwohl vorstehend verschiedene bevorzugte Praktiken und Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden sind, sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung innerhalb des Gegenstands der Erfindung, wie er sich aus den Ansprüchen ergibt, sowie im Rahmen des allgemeinen Erfindungsgedankens, wie er den gesamten Unterlagen zu entnehmen ist, auch in anderer Weise mit Erfolg ausgeführt werden kann.Although various preferred practices and embodiments above of the invention have been described, it should be noted that the invention within the subject matter of the invention as it emerges from the claims, as well as in the context of the general inventive concept, as described in the entire documentation can be seen, can also be carried out successfully in other ways.

Claims

1. Robert F. Chaiken, 230 North'Craig Street No. 702, Pittsburgh, Pennsylvania 15213, USA 2. Eugene F. Buell, 301 Fifth Avenue, Room 1020 Pittsburghr Pennsylvania 15222, USA 3. Meherwan C. Irani, 41 Veron Drive, Pittsburgh, Pennsylvania 15228, USA Method of Generating Energy from Unused Coal. PATENT CLAIMS 1. Process for obtaining energy from unused coal, g e k e n n n z e i c h n e t d u r c h the following method steps: Generating at least one Channel through the unused coal; Igniting the unused coal in the channel; Exposing the unused coal at least in or on the channel to a negative pressure, which is applied at a preselected point; Connect the unused coal at least in or on the channel with one remote from the preselected location Air source, allowing air to pass through the ignited coal to burn this Coal is promoted so that hot gaseous combustion products are produced and the hot gaseous combustion products are drawn to the mentioned location; and utilizing the hot gaseous combustion products in a heat exchange process to obtain the thermal energy from them.

2. The method according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the hot gaseous products of combustion by one on the preselected Place the following afterburner to be sucked in, and that air or fluid fuel is added in the afterburner in an amount sufficient to complete a stoichiometric combustion of the hot gaseous sucked to the mentioned point To effect combustion products.

3. The method according to claim 1 or 2, d a d i r c h g e k e n n z e i c h n e t that the hot gaseous products of combustion are in a heat exchange process be used to generate steam, hot water, electricity or process heat.

4. The method of claim 1, 2 or 3, d a d u r c h g e k e n n notices that the gaseous products of combustion that make up the heat exchange process abandoned, cleaned of macroparticles and SO2 and then released into the atmosphere will.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, d a d u r c h g e k It is noted that the gaseous products of combustion that make up the heat exchange process leave of macroparticles and SO2 in a water or aqueous medium operated Wet cleaners are cleaned and then expelled to the atmosphere.