NL8201003A

NL8201003A - Werkwijze voor het ondergronds vergassen van steen- of bruinkool.

Info

Publication number: NL8201003A
Application number: NL8201003A
Authority: NL
Original assignee: Ir Arnold Willem Josephus Grup
Priority date: 1982-03-11
Filing date: 1982-03-11
Publication date: 1983-10-03
Also published as: CA1213211A; EP0089085B1; DE3360954D1; US4502539A; EP0089085A1

Description

ί S*

Lx 5972

Werkwijze voor liet ondergronds vergassen van steen- of bruinkool.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het ondergronds vergassen van steen- of bruinkool in een hellende koollaag, waarbij twee boorgaten vanaf het aardoppervlak in de koollaag worden geboord) die in de koollaag met de helling van 5 deze laag neerwaarts worden voortgezet» en aan het benedeneinde met elkaar in verbinding worden gesteld» waarna de kool kan worden ontstoken» waarbij verder door toevoer van een zuurstofhoudend gas door een van de boorgaten en afvoer van de verbrandingsgassen door het andere boorgat het verbrandings- en vergassingsfront zich hel-10 lingopwaarts door de koollaag gaat voortplanten, waarbij er voor wordt gezorgd, dat de boorgaten met de holle ruimte achter het vergassingsfront in verbinding blijven, en terwijl de holle ruimte bij tussenpozen met een vulling wordt opgevuld, die door een van de boorgaten wordt toegevoerd.

15 Een dergelijke werkwijze is beschreven in de^oudere aan vragen 7710 184 en 80 06 485 van dezelfde aanvrager .Volgens deze bekende werkwijze breidt een gaskamer zich vanuit het toevoerboorgat in twee richtingen uit, en wel in de richting van het afvoerboorgat en loodrecht hierop. De uitbreiding.-in_deze laatste richting zet 20 zich voort, totdat de dwarsdoorsnede van de gaskamer een zodanige omtrek.heeft gekregen, dat de gasstroom laminair wordt, waardoor de zuurstof niet meer voldoende met de steenkool in contact kan komen. Het tot stilstand komen van de vergassing in deze richting wordt mede bevorderd door toenemende warmteverliezen aan het dak-25 en vloergesteente. Aldus zal een gaskamer, die uit een of ander ' verbindingskanaal tussen de beide boorgaten ontstaat, z±c\ langzamerhand in de richting van het afvoerboorgat uitbreiden, waarbij het overblijvende verbindingskanaal tussen de kamer en het afvoerboorgat steeds korter wordt.

30 Wanneer zich stroomopwaarts in de gaskamer aanmerkelijke instortingen voordoen, waardoor een deel van het zuurstofhoudende gas ter plaatse niet met de steenkool in aanraking kan komen, zal dit gas tenslotte nog altijd door het overblijvende verbindingska- . naai moeten stromen en daar met de kool reageren.

35 Bij langgerekte gaskamers, die bij deze werkwijze ont staan, zal het uitstromende gas dus geen zuurstof bevatten tot 8201003 *"' > * - 2 - het tijdstip, waarop het nauwe verbindingskanaal nagenoeg geheel is verdwenen, dus wanneer de gaskamer tot nabij het afvoerboorgat is gevorderd.

Bij de gangbare oudere werkwijzen worden twee boorgaten 5 vertikaal in de koollaag geboord.‘Deze daarentegen dienen vrij dicht bij elkaar te liggen om tengevolge van de natuurlijke door-latendheid dan wel door een kunstmatige spleet een verbinding tot stand te kunnen brengen. Be maximale afstand tussen de boorgaten is dan bijvoorbeeld ongeveer 25 m. Er ontstaat dan een korte gas-10 kamer, waarin de verhouding tussen de lengte en de maximaal bereikbare omtrek van de dwarsdoorsnede ervan ongunstig is. Dit heeft tot gevolg, dat in dergelijke gaskamers reeds in een vroeg stadium niet voldoende lengte aanwezig is om de op de oxydatie-reactie (C + 0^ -*· CO2) volgende reductiereactie (COg + C -* 2CQ) 15 volledig te laten verlopen, waardoor de gaskwaliteit achteruitgaat voordat de kamer volledig tot ontwikkeling is gekomen.

Het smalle uitstroomkanaal, dat bij langgerekte gaskamers van de eerstgenoemde soort langdurig aanwezig is*''vervult dus een uiterst belangrijke.taak. Het zorgt ervoor, dat ook de zuur-20 stof, die, bijvoorbeeld tengevolge van dakinstortingen, stroomopwaarts niet met het koolfront in aanraking is geweest, toch aan het vergassingsproces deelneemt. Dit uitstroomkanaal dient dus een zekere lengte te behouden; wordt het te kort, dan zal de kwaliteit van het uitstromende gas afnemen, en zal het tenslotte zuurstof 25 gaan bevatten.

Met behulp 'van de werkwijze volgens de voornoemde oudere aanvrage 80 06 ^85 kan de ontstane holle ruimte geheel met een korrelvormig materiaal worden gevuld, met uitzondering van een resterend transportkanaal, dat hellingopwaarts langs de koolwand tegen 30 het dak blijft bestaan, en dat tijdens het vergassen van de eerstvolgende kamer de taak van het' genoemde uitstroomkanaal gaat vervullen.

De uitvinding berust op het inzicht, dat het niet altijd nuttig of gewenst is de yergassing zolang mogelijk voort te zetten 35 om de gaskamer zich steeds tot zo dicht mogelijk bij het afvoerboorgat te doen uitstrekken, en dan het afvoerkanaal zo kort mogelijk te maken, alvorens tot vullen over te gaan.

Tevens berust de uitvinding.op het inzicht, dat ook gaskamers, waarin dakinstortingen zijn opgetreden, geheel kunnen wor 8201003 - 3 - 4- -*i den gevuld, waarbij het uiteindelijk overblijvende kanaal ook in deze gevallen opwaarts tegen het koolfront zal liggen, en niet of slechts in beperkte mate langs de dakinstortingen zal lopen· Dit komt omdat er ook bij ernstige dakinstortingen boven, tegen de.

5 koolwand en onder het over de koolwand heenhangende dakgesteente een weg zal blijven bestaan. Modelproeven hebben aangetoond, dat biet uiteindelijke kanaal bij het vullen van de holle ruimte deze weg zal volgen, omdat deze de weg met de minste stromingsweer-stand tussen het toevoer- en het afvoerboorgat is.

10 Door in een eerder stadium de vergassing af te breken en vervolgens de ruimte te vullen, al of nie't samen met het omkeren van de vergassingszin bij het begin van vergassing in de volgende gaskamer, kan het vergassingsfront worden gestuurd, en kan het worden gedwongen om iedere gewenste vorm en/of stand aan te 15 nemen.

Dit voortijdig afbreken van het vergassingsfront in een zich ontwikkelende gaskamer, en het vervolgens vullen van deze kamer, kan bijvoorbeeld gewenst of noodzakelijk zijn, wanneer tengevolge van de vergassing instortingen van het dak optreden, die 20 ontoelaatbare verzakkingen aan het maaiveld dreigen te veroorzaken, welke verzakkingen door het tijdig vullen van de gaskamer kunnen worden voorkomen.

Ook kan het gewenst zijn aan het vergassingsfront een bepaalde stand te geven, waardoor dit front een bestaand of een te 25 vormen spleetsysteem of voorkeursrichting van de doorlatendheid in de kool op een zodanige wijze aansnijdt, dat het vergassingsproces optimaal verloopt.

De werkwijze volgens de uitvinding heeft als kenmerk, dat in opeenvolgende gaskamers het vergassen wordt onderbroken en 30 de kamer wordt gevuld, al of niet samen met het omkeren van de vergassingszin in de eerstvolgende te vergassen kamer, om het vergassingsfront hellingopwaarts in een bepaalde gewenste richting en stand en volgens een bepaalde gewenste vorm bij te sturen, met vermijding van ontoelaatbare verzakkingen aan het maaiveld.

35 De uitvinding zal in het onderstaande nader worden toege licht aan de hand van drie voorbeelden, die in de figuren 1..3 . schematisch zijn verduidelijkt.

In fig. 1 is een doorsnede door een koollaag evenwijdig aan de helling ervan weergegeven. Twee boorgaten 1 en 2 strekken 8201003 > - if - zich., zoals in de oudere aanvrage 77 10 184 is beschreven, in de richting van een koollaag 3 uit. Hellingafwaarts is tussen deze beide boorgaten een verbinding tot stand gebracht door middel van een derde boorgat k, dat vanaf het oppervlak gekromd naar de 5 steenkoollaag 3 is geboord, en dat de beide gaten 1 en 2 snijdt of kruist, tijdens het wegbranden van een eerste gaskamer 3 met voorwaartse vergassing vanuit het boorgat 1 blijkt, dat aan het maaiveld verzakkingen kunnen optreden, die ontoelaatbaar dreigen te worden op het tijdstip, dat de voorste begrenzing van de gas-10 kamer 3 tot een punt 6 is gevorderd. Derhalve wordt de vergassing onderbroken, en wordt de kamer 3 °P de wijze, di^ in de oudere aanvrage 80 06 ^85 is beschreven, met een korrelvormig, materiaal gevuld.

Het is nu de bedoeling, dat het vergassingsfront dwars 13 op de beide boorgaten 1 en 2 de helling wordt opgedreven. Daartoe keert men, na het wegpersen van de vloeistof, wanneer met vloeistof als drager is gevuld, de vergassingszin om, en brandt men met voorwaartse vergassing vanuit het boorgat 2 de. kortere gaskamer 5’ weg. Na het vullen hiervan en het wederom wegpersen 20 van de vloeistof keert men de vergassingszin wederom om, en brandt men vanuit het boorgat 1 de gaskamer 7 weg. Deze zal weer gevuld moeten worden, wanneer verzakkingen aan het maaiveld ontoelaatbaar dreigen te worden. Daarna wordt in tegengestelde zin de kamer 7*weggebrand.

25 Op deze wijze worden vervolgens eveneens de kamers 8,,9' vergast, waarbij de pijlen in de kamers de vergassingszin aangeven. Het zal duidelijk zijn,’ dat op deze wijze het vergassingsfront zich in hoofdzaak evenwijdig aan zichzelf en dwars op de boringen 1 en 2 hellingopwaarts verplaatst. De vorm en de uit-30 gestrektheid van de gevulde 'holle ruimte, alsmede van de laatste in bedrijf zijnde gaskamer, kunnen met behulp van geofysische metingen op ieder gewenst tijdstip worden bepaald.

Fig. 2 toont een doorsnede door een koollaag evenwijdig aan de helling ervan. Er zijn weer twee boorgaten 1 en 2 aanwezig, 35 die zich in de richting van de koollaag 3 uitstrekken. Helling-afwaarts is tussen bei'de wederom een verbinding tot stand gebracht door middel van een derde boorgat dat vanaf de oppervlakte gekromd naar de steenkoollaag 3 is geboord, en dat de beide gaten 1 en 2 snijdt of kruist.

8201003 ·* . w - - 5 -

Men wil nu het vergassingsfront hellingopwaarts evenwijdig aan de richting Van een onderbroken dubbele pijl 1$ verplaatsen. Dit kan men bijvoorbeeld verwezenlijken door de eerste . gaskamer 5 vanuit bet boorgat 1 tot nabij bet afvoergat 2 te ver-5 gassen, deze kamer vervolgens te vullen, en daarna de vloeistof weg te persen. Daarna wordt de overblijvende gaskamer 5' vanuit bet boorgat 2 in tegengestelde zin weggebrand. Vervolgens wordt / de vergassingszin weer omgekeerd, en worden de gaskamers 7·*10 < achtereenvolgens op de afgebeelde wijze weggebrand en gevuld.

10 Daarna wordt de vergassingszin weer omgekeerd, en worden de kamers 11#*15pp de aangegeven wijze· weggebrand en gevuld. De na bet vullen overblijvende kanalen van de opeenvolgende kamers 11··!5» die een verbinding met bet boorgat 1 vormen, zullen naar een opening in dit boorgat zijn gericht, zoals bij 17 is aangegeven, en 15 dus geleideli jk langer worden. Tenslotte kan doorbraak naar een "hóger ga't 18 optreden,' dat in het’ boorgat 1 aanwezig is of wordt gevormd, hetgeen ook door de verbranding zelf teweeg kan worden gebracht.

Fig. 3 toont een doorsnede door een koollaag evenwijdig 20 aan de helling ervan. Er zijn weer twee boorgaten 1 en 2 geboord, die zich in de richting van de koollaag 3 uitstrekken. Helling-afwaarts is weer een verbinding tussen beide boorgaten 1 en 2 tot stand gebracht door een derde boorgat dat vanaf de oppervlakte gekromd naar de steenkoollaag 3 is geboord, en dat beide gaten 1 25 en 2 snijdt of kruist. De beide boorgaten 1 en 2 treden de kool-v laag bij 19 binnen. Men wil de vergassing nu hellingopwaarts tot ‘ voorbij de verbindingslijn van de punten 19 laten doorgaan. Dit kan worden teweeggebracht door de gaskamers, in bet geschetste voorbeeld 5·«11» om beurten van beide kanten weg te branden en te 30 vullen, waarbij ervoor wordt gezorgd, dat zij elkaar gedeeltelijk overlappen.

I ' i ~ 8201003

Claims

1. Werkwijze voor het ondergronds vergassen van steen- of bruinkool in een hellende kolenlaag, waarbij twee boorgaten vanaf het aardoppervlak in de koollaag worden geboord, die in de kool-laag met de helling van deze laag neerwaarts worden voortgezet, 5 en aan het benedeneinde met elkaar in verbinding worden gesteld, waarna de kool wordt ontstoken, waarbij verder door toevoer van een zuurstofhoudend gas door een van de boorgaten en afvoer van de verbrandingsgassen door het andere boorgat het verbrandings-en vergassingsfront zich hellingopwaarts gaat voortplanten, ter-10 wijl ervoor wordt gezorgd, dat de boorgaten met de holle ruimte achter het verbrandingsfront in verbinding blijven, en waarbij de holle ruimte bij tussenpozen met een vulling wordt opgevuld, die door een van de boorgaten wordt toegevoerd, welk vulmateriaal in een dragerstof wordt gesuspendeerd, welke suspensie door de 15 boorgaten en de holle ruimte wordt gevoerd, en wel met een zodanige concentratie en doorvoersnelheid, dat het vulmateriaal bij vermindering van de stroomsnelheid bij_het binnentreden’.van. de holle_ ruimte uit de suspensie] zal neerslaan, waarbij hei doorvoeren van deze suspensie Wordt vbortgëzet, totdat de holle 20 ruimte 'geheel met het vulmateriaal is gevuld, met uitzondering van een kanaal.aan de bovenzijde van deze ruimte nabij het kool-front, waarna zonodig de dragerstof in de gevulde kamer tot een gewenst peil wordt weggeperst, met het kenmerk, dat met het jbij tussenpozen vullen van de holle ruimte niet wordt gewacht tot 25 ideze zich tot aan of nabij het afvoerboorgat heeft uitgebreid, maar dat dit vullen op een eerder tijdstip gebeurt.

2. Werkwijze volgens conclusie 1,, met het kenmerk, dat na het vullen de vergassingszin wordt omgekeerd.

3· Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, 30 dat het tijdstip van vullen zodanig wordt gekozen, dat daarmede ontoelaatbare verzakkingen aan het maaiveld worden vermeden.

4. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het'tijdstip van vullen en het eventueel omkeren van de ver-gassingszin zodanig wordt gekozen, dat het vergassingsfront een bepaalde gewenste stand en vorm aanneemt. 8201003