RU2065039C1 - Method for underground gasification of minerals - Google Patents
Method for underground gasification of minerals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2065039C1 RU2065039C1 SU5066317A RU2065039C1 RU 2065039 C1 RU2065039 C1 RU 2065039C1 SU 5066317 A SU5066317 A SU 5066317A RU 2065039 C1 RU2065039 C1 RU 2065039C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- steam
- heat
- generator
- energy
- Prior art date
Links
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых путем подземной газификации угля, сланца, серы и других продуктивных пластов. The invention relates to the field of mining and can be used in the development of mineral deposits by underground gasification of coal, shale, sulfur and other productive formations.
Известен способ газификации угольных пластов с помощью вертикальных, наклонных и наклонно-горизонтальных скважин. В недрах образуется угольный газ, который поступает на поверхность по другим таким же скважинам (Подземная газификация угольных пластов / Е.В.Крейнин и др. М. Недра, 1982. 151 с.). A known method of gasification of coal seams using vertical, deviated and deviated horizontal wells. Coal gas is formed in the bowels, which enters the surface through other similar wells (Underground gasification of coal seams / E.V. Kreinin et al. M. Nedra, 1982. 151 p.).
К недостаткам способа относится непостоянство состава образующегося газа и его низкая калорийность. The disadvantages of the method include the inconstancy of the composition of the resulting gas and its low calorie content.
По своей технической сущности и достигаемому результату наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ подземной газификации угля, включающий бурение скважин, их сбойку, газификацию угля. Эффективность способа достигается путем образования изоляционной зоны, после чего в одни скважины подают инертный газ, а из других откачивают пластовую воду до полного ее вытеснения из изолированной зоны, затем остатки газа удаляют из зоны (а.с. СССР N 1428764, E 21 B 43/295). By its technical nature and the achieved result, the closest to the proposed technical solution is the method of underground coal gasification, including drilling wells, their shutdown, coal gasification. The effectiveness of the method is achieved by forming an insulating zone, after which inert gas is supplied to some wells, and formation water is pumped out from others until it is completely displaced from the isolated zone, then the remaining gas is removed from the zone (AS USSR N 1428764, E 21 B 43 / 295).
Недостатком известного способа является относительно невысокая теплота сгорания газа (2,8-3,2 МДж/м3), что и предопределяет его низкие потребительские свойства, отсутствие трансформация энергии из одного вида в другой.The disadvantage of this method is the relatively low heat of combustion of the gas (2.8-3.2 MJ / m 3 ), which determines its low consumer properties, the lack of energy transformation from one type to another.
Целью изобретения является повышение эффективности подземной газификации путем трансформации энергии и интенсификации процесса подземной газификации. The aim of the invention is to increase the efficiency of underground gasification by transforming energy and intensifying the process of underground gasification.
Поставленная цель достигается тем, что в известную технологическую схему подземной газификации угля в соответствии с данным изобретением вводят газовую турбину с паро- и электрогенераторами, паронагреватель, теплопункты с рекуперативными теплообменниками, аэротурбинные установки, электролизер, газгольдер, при этом пар из парогенератора направляют в паронагреватель для нагрева воды и после догрева газами ГТУ ее подают для производства ценнейших продуктов питания путем обогрева грунта, орошения сельхозкультур в открытом грунте и для разведения рыб, используют энергию горячего воздушного потока в вытяжной башне для производства электроэнергии пропеллерными аэротурбинными установками, размещаемыми в индивидуальных воздуховодах, после этого электрический ток от аэроустановок или от электрогенератора ГТУ направляют в электролизер для получения кислорода и водорода, откуда кислород, а также горячий воздух и пар из парогенератора направляют в подземный газогенератор для интенсификации процесса ПГУ, образующиеся при этом газы смешивают вместе с водородом в газгольдере, и на этой основе обеспечивают стабильный состав газа с высокой теплотой сгорания. This goal is achieved by the fact that in a known technological scheme of underground coal gasification in accordance with this invention, a gas turbine with steam and electric generators, a steam heater, heat stations with recuperative heat exchangers, air turbine units, an electrolyzer, a gas holder are introduced, while steam from the steam generator is sent to the steam heater for water heating and after gas heating with gas turbines it is served for the production of valuable food by heating the soil, irrigation of crops in the open field and for fish breeding, use the energy of the hot air stream in the exhaust tower to generate electricity with propeller aero-turbine units placed in individual air ducts, after which the electric current from the air units or from the gas turbine generator is sent to the electrolyzer to produce oxygen and hydrogen, from which oxygen and hot air and steam from the steam generator is sent to an underground gas generator to intensify the CCGT process, the gases formed in this case are mixed together with hydrogen in the gas hold re, and on this basis provide a stable gas composition with high calorific value.
Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что предлагаемый способ отличается от известного тем, что введение в известную технологическую схему ПГУ газовой турбины с парогенератором обеспечивает получение пара, который направляют по двум линиям, одна из них служит для подогрева воды в парогенераторе, другая для подачи пара в подземный газогенератор. Далее нагретая паром вода догревается в первом теплопункте в рекуперативных теплообменниках за счет утилизации тепловой энергии дымовых газов ГТУ и подается для эффективного обогрева грунта, орошения и рыбопроизводства. Одновременно с этим в данном теплопункте дымовыми газами ГТУ осуществляют нагрев воздуха, который поступает в вытяжную башню по всему периметру. В башне устанавливают одну или несколько тепличных аэротурбинных пилотных электроустановок, пропеллеры которых вращаются движущимся горячим потоком воздуха. Одновременно во втором теплопункте утилизируется теплота газов подземной газификации угля для дополнительного подогрева воздуха, который подают также в двух направлениях: первое в вытяжную башню, второе - в подземный газогенератор. Образованная электрогенератором аэротурбинной установки электроэнергия в электролизере разлагает воду на кислород и водород. Кислород вместе с горячим воздухом направляют в подземный газогенератор вместе с паром из парогенератора ГТУ для интенсификации процесса ПГУ. Сюда же подают и дымовые газы ГТУ, а не в атмосферу, как это имеет место в известных способах. Водород из электролизера направляют в газгольдер, где смешивают его с газом ПГУ. Смешение газов обеспечивает подачу газа потребителя с постоянной концентрацией горючих компонентов и с высокой теплотой сгорания газа. A comparative analysis of the proposed solution with the prototype shows that the proposed method differs from the known one in that the introduction of a gas turbine with a steam generator into the well-known technological scheme of a CCGT unit provides steam that is sent along two lines, one of which serves to heat water in the steam generator, the other to supply steam into an underground gas generator. Further, the water heated by steam is heated in the first heat point in recuperative heat exchangers due to the utilization of the thermal energy of the flue gases of the gas turbine unit and is supplied for efficient soil heating, irrigation and fish production. At the same time, in this heat point flue gases GTU carry out heating of the air that enters the exhaust tower around the perimeter. One or several greenhouse aeroturbine pilot electrical installations are installed in the tower, the propellers of which rotate with a moving hot air stream. At the same time, the heat of the underground coal gasification gases is utilized in the second heat point for additional heating of the air, which is also supplied in two directions: the first to the exhaust tower, the second to the underground gas generator. Electricity generated by the electric generator of the aeroturbine plant decomposes water into oxygen and hydrogen. Oxygen together with hot air is sent to an underground gas generator together with steam from a gas turbine generator to intensify the CCGT process. GTU flue gases are also supplied here, and not to the atmosphere, as is the case with known methods. Hydrogen from the electrolyzer is sent to a gas tank, where it is mixed with CCGT gas. Gas mixing provides a consumer gas supply with a constant concentration of combustible components and with high heat of gas combustion.
Вышеприведенное позволяет утверждать, что заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна". The above suggests that the inventive method meets the criteria of the invention of "novelty."
Сравнение заявляемого технического решения с известными техническими решениями показывает, что трансформация энергии, утилизация теплоты отходящих газов и интенсификация процесса ПГУ (чего нет у прототипа) предопределяет принципиально новый подход к решению проблемы повышения теплотворной способности газа ПГУ ее стабильным составом горючих компонентов, использованием энергии горючего воздуха для преобразования в электрическую и на этой основе получение кислорода и водорода. Таким образом, в данной области техники и технологии выявлены признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия". A comparison of the claimed technical solution with known technical solutions shows that energy transformation, utilization of the heat of the exhaust gases and the intensification of the CCGT process (which the prototype does not have) predetermines a fundamentally new approach to solving the problem of increasing the calorific value of CCGT gas by its stable composition of combustible components, the use of combustible air energy for conversion to electrical and on this basis the production of oxygen and hydrogen. Thus, in the given field of engineering and technology, features have been identified that distinguish the claimed technical solution from the prototype and therefore they provide the claimed technical solution with the criterion of "significant differences".
Изобретение иллюстрируется схемой, где воздушный компрессор 1, вал газотурбинной установки (ГТУ) 2, газообразное (жидкое) топливо 3, камера сгорания ГТУ (парогенератор) 4, газотурбинная установка 5, электрогенератор 6, водяной пар для интенсификации процесса ПГУ 7, водяной пар для нагрева воды 8, паронагреватель 9, теплопункт для утилизации теплоты газа ГТУ 10, рекуперативные воздухонагреватели 11, теплопункт для утилизации отходящих газов ПГУ 12, подземный газогенератор 13, тепличная аэротурбинная пилотная электроустановка 14, электроэнергия аэротурбинной установки 15, пропеллерный аэроагрегат с электрогенератором 16, электроэнергия генератора газовой турбины 17, электролизер 18, газосборник (газгольдер) 19, ДГ дымовые газы, ГВ горячий воздух, НВ нагретая вода, ГВКД горячее воздушно-кислородное дутье, О2 кислород, Н2 водород.The invention is illustrated by the scheme where the air compressor 1, the shaft of the gas turbine installation (GTU) 2, gaseous (liquid) fuel 3, the combustion chamber of the gas turbine (steam generator) 4, the gas turbine installation 5, the electric generator 6, water vapor to intensify the CCGT process 7, water vapor for water heating 8, a steam heater 9, a heat point for utilizing the heat of gas from a gas turbine 10, recuperative air heaters 11, a heat point for utilizing exhaust gas from a CCGT 12, an underground gas generator 13, a greenhouse aero turbine pilot plant 14, electric power aero Urbina Fitting 15, propeller aeroagregat with electric generator 16, the electric power generator of the gas turbine 17, the electrolytic cell 18, gas collector (gas-holder) 19, DW flue gases HS hot air, IR, heated water, GVKD hot air oxygen blast, O 2 oxygen, H 2 hydrogen.
В известной технологии подземной газификации углей образующиеся газы обладают низкими потребительскими свойствами, отсутствует трансформация энергии и утилизация теплоты, что не создает предпосылок для ее тиражирования. In the well-known underground coal gasification technology, the generated gases have low consumer properties, there is no energy transformation and heat recovery, which does not create the prerequisites for its replication.
Вместе с тем, метод ПГУ позволяет эффективно использовать новые технологические схемы, дополняющие и резко повышающие КПД газификации. Достигается это путем ввода в структурную схему ПГУ на поверхности земли газотурбинной установки с парогенератором и электрогенератором, работающим на одном валу с воздушным компрессором и газовой турбиной. At the same time, the CCGT method allows the efficient use of new technological schemes that complement and sharply increase the gasification efficiency. This is achieved by introducing a gas turbine unit with a steam generator and an electric generator operating on the same shaft with an air compressor and gas turbine into the CCGT structural diagram.
Для повышения эффективности ПГУ предусматривают создание циклов, в которых используют комбинацию двух рабочих тел (веществ), причем теплота, отводимая в одном цикле, используется в другом. To increase the efficiency of CCGTs, it is planned to create cycles in which a combination of two working fluids (substances) is used, and the heat removed in one cycle is used in another.
Отработавшие в газовой турбине продукты сгорания имеют довольную высокую температуру (1023 К), и поэтому дальнейшая утилизация теплоты продуктов сгорания осуществляется в парогенераторе, в рекуперативных водонагревателях и воздухоподогревателях, из которых воздух направляют в вытяжную башню для трансформации энергии горячего воздушного потока в электроэнергию на пропеллерных аэроагрегатах. Парогенератор служит для выработки пара, который направляют в подземный газогенератор и паронагреватель. Нагретая вода НВ догревается в теплопункте 10 и направляется на полив сельхозугодий. The products of combustion spent in a gas turbine have a rather high temperature (1023 K), and therefore further heat recovery of the products of combustion is carried out in a steam generator, in recuperative water heaters and air heaters, from which air is sent to an exhaust tower to transform the energy of the hot air stream into electricity to propeller air units . The steam generator is used to generate steam, which is sent to an underground gas generator and a steam heater. Heated HB water is heated in heat point 10 and is sent to irrigate farmland.
Теплопункты оборудуют рекуперативными теплообменниками, которые в общем случае характеризуются стационарными процессами передачи тепла от охлаждаемого теплоносителя нагреваемому. Heat stations are equipped with recuperative heat exchangers, which are generally characterized by stationary processes of heat transfer from the cooled coolant to the heated.
Теплопункт 10 предназначен также и для утилизации теплоты газов ГТУ, нагретый здесь воздух служит для трансформации энергии движущего потока в электроэнергию в вытяжной башне, где установлена одна или несколько пропеллерных аэротурбинных установок. Горячий воздух в башне обтекает корпус и опоры аэроагрегата, натекает на лопасти пропеллера и вращает его. Пройдя рабочее колесо, воздух попадает по вытяжной трубе в атмосферу. Heat point 10 is also intended for the utilization of the heat of gas from gas turbines, the air heated here serves to transform the energy of the moving stream into electricity in an exhaust tower, where one or more propeller aero-turbine units are installed. Hot air in the tower flows around the body and supports of the air unit, flows onto the propeller blades and rotates it. Having passed the impeller, air enters the atmosphere through an exhaust pipe.
В теплопункте 12 также утилизируется теплота газа ПГУ для подогрева воздуха, который поступает частично в аэроагрегат, а также подземный газогенератор. In heat point 12, the heat of CCGT gas is also utilized to heat the air, which partially enters the air unit, as well as the underground gas generator.
Нагрузкой пропеллерного аэроагрегата является электролизер, где вода разлагается под действием электрического тока на водород и кислород. Горячий воздух смешивают с кислородом и направляют в подземный газогенератор. The load of the propeller unit is an electrolyzer, where water decomposes under the influence of an electric current into hydrogen and oxygen. Hot air is mixed with oxygen and sent to an underground gas generator.
Газ ПГУ из подземного газогенератора поступает в газгольдер (газосборник), где перемешивается с водородом, далее потребителю подают газ со стабильным составом горючих компонентов и с высокой теплотой сгорания. Одновременно в подземный газогенератор направляют дымовые ГТУ (СО2), где под действием высокой температуры и контакта с раскаленным углеродом диссоциируются на горячие газы СО и О2.CCGT gas from an underground gas generator enters a gas holder (gas collector), where it is mixed with hydrogen, then the consumer is supplied with gas with a stable composition of combustible components and with high heat of combustion. At the same time, flue gas turbines (СО 2 ) are sent to the underground gas generator, where, under the influence of high temperature and contact with hot carbon, they dissociate into hot gases СО and О 2 .
Подача в подземный газогенератор горячего воздуха, кислорода, пара, диссоциация дымовых газов ГТУ, трансформация энергии, направление потребителю стабильного газа ПГУ с высокими потребительскими свойствами существенно повышает эффективность подземной газификации полезных ископаемых, обеспечивая при этом достижение поставленной цели. The supply of hot air, oxygen, steam, gas turbine flue gas dissociation to the underground gas generator, energy transformation, supplying stable CCGT gas with high consumer properties to the consumer significantly increases the efficiency of underground gasification of minerals, while achieving this goal.
Пример выполнения изобретения. An example embodiment of the invention.
Атмосферный воздух поступает в компрессор газотурбинной установки (ГТУ) 1, сжимается и подается в камеру сгорания 4, являющуюся также высоконапорным парогенератором, так как в камере сгорания расположены поверхности пароводяной части цикла 1, давление в камере сгорания выше атмосферного и равно давлению, развиваемому компрессором ГТУ. В камеру сгорания подается газообразное (газ ПГУ) или жидкое топливо 3. Образовавшиеся газообразные продукты сгорания вначале отдают теплоту поверхностям нагрева пароводяной части цикла, а затем поступают в газовую турбину 4, где расширяются на лопатках турбины и производят электроэнергию в генераторе 6. Atmospheric air enters the compressor of the gas turbine unit (GTU) 1, is compressed and fed into the combustion chamber 4, which is also a high-pressure steam generator, since the surfaces of the steam-water part of cycle 1 are located in the combustion chamber, the pressure in the combustion chamber is higher than atmospheric and equal to the pressure developed by the gas turbine compressor . Gaseous (CCGT gas) or liquid fuel 3 is supplied to the combustion chamber. The resulting gaseous products of combustion first give off heat to the heating surfaces of the steam-water part of the cycle, and then enter the gas turbine 4, where they expand on the turbine blades and produce electricity in the generator 6.
Из парогенератора 4 пар направляют по двум линиям. По линии 7 пар поступает в подземный газогенератор 13, повышая при этом КПД процесса ПГУ. По линии 8 пар нагревает воду в паронагревателе 9, частично конденсируется и вместе с подогретой до 40-50oС водой поступает в теплопункт 10 для дальнейшего нагрева. Теплопункт состоит из необходимого количества рекуперативных воздухонагревателей 11, которые утилизируют теплоту газов ГТУ. Нагретая в этом теплопункте вода до температуры 85-150oС далее направляется для использования в сельскохозяйственном производстве.From the steam generator 4 pairs are sent in two lines. On line 7, the steam enters the underground gas generator 13, while increasing the efficiency of the CCGT process. On line 8, the steam heats the water in the steam heater 9, partially condenses, and together with the water heated to 40-50 o enters the heat point 10 for further heating. The heat point consists of the required number of recuperative air heaters 11, which utilize the heat of the gas from the gas turbine. Heated in this heat point water to a temperature of 85-150 o With then sent for use in agricultural production.
Опыты по утилизации термальных промышленных стоков показали, что увеличение температуры почвы на 3.4oС повышает урожайность картофеля на 70% и сахарной свеклы более чем на 100% на 4.5oС томатов на 80% на 1.2oС яровой пшеницы на 10% Кукуруза прорастает при температуре почвы 7.8oС на 22-й день, при 15.17oС на 12-й день, при температуре 23.25oС на 5-й день.Experiments on the utilization of thermal industrial effluents showed that increasing the temperature of the soil by 3.4 ° C increases the yield of potatoes by 70% and sugar beets by more than 100% by 4.5 ° C of tomatoes by 80% by 1.2 ° C of spring wheat by 10% Corn grows when soil temperature of 7.8 o C on the 22nd day, at 15.17 o C on the 12th day, at a temperature of 23.25 o C on the 5th day.
Благоприятные температурные условия в теплицах с помощью нагретой воды создаются посредством орошения через фильтр-капиллярные увлажнители, обогрева почвы через поверхность специальных трубопроводных сетей и воздуха при помощи радиаторов. Favorable temperature conditions in greenhouses with the help of heated water are created by irrigation through filter capillary humidifiers, heating the soil through the surface of special pipeline networks and air using radiators.
Весьма перспективным направлением применения нагретых вод является обогрев ими грунта и орошение сельскохозяйственных культур в открытом грунте. A very promising area of application of heated waters is their heating of the soil and irrigation of crops in the open ground.
На основании многолетних исследований рекомендуется термальные (нагретые) воды применять:
в засушливой зоне, где сумма отрицательных температур не превышает 300oС, круглогодично для орошения и обогрева почвы (это позволит значительно удлинить период вегетации, особенно для многолетних трав);
в зонах периодических засух и переувлажнений для повышения теплообеспеченности различных сельскохозяйственных культур (обогрев почвы и орошение теплой водой обеспечат здесь хорошую защиту от заморозков);
в зоне избыточного увлажнения для промывки дренажных систем и регулирования снеготаяния на полях (поскольку в этой зоне сумма эффективных температур не всегда достаточна для получения высоких урожаев, тепловые мелиорации здесь наиболее эффективны, особенно при выращивании овощных и зерновых культур).Based on many years of research, it is recommended to use thermal (heated) water:
in the arid zone, where the sum of negative temperatures does not exceed 300 o C, year-round for irrigation and heating of the soil (this will significantly extend the growing season, especially for perennial grasses);
in areas of periodic droughts and waterlogging to increase the heat supply of various crops (soil heating and irrigation with warm water will provide good protection against frost);
in the excess humidification zone for flushing drainage systems and regulating snow melting in the fields (since in this zone the sum of effective temperatures is not always sufficient to obtain high yields, heat reclamation is most effective here, especially when growing vegetables and grain crops).
Таким образом, искусственные термальные воды, образуемые при эксплуатации газогенераторного предприятия "Подземгаз" важнейший ресурс развития прогрессивного земледелия. Использование термальной воды для рыборазведения позволяет значительно продвинуть рыбное хозяйство на новый уровень. Thus, the artificial thermal waters generated during the operation of the Podzemgaz gas generator enterprise are an important resource for the development of progressive agriculture. The use of thermal water for fish farming can significantly advance fisheries to a new level.
На основе термальной воды можно создать энергобиологический комплекс, в который входят: рыбохозяйственный блок; блок защищенного грунта, включающий теплицы, работающие на низкопотенциальном тепле; блок открытого грунта, который наряду с производством продуктов питания дополнительно охлаждает сбросную воду; блок очистки и утилизации отходов. Based on thermal water, you can create an energy-biological complex, which includes: fishery unit; block of protected ground, including greenhouses operating on low potential heat; open ground block, which along with food production additionally cools waste water; waste treatment and disposal unit.
Продукты сгорания ПГ из газовой турбины 5 проходят через теплопункт 10, состоящий из необходимого числа рекуперативных воздухонагревателей 11 и далее направляются в подземный газогенератор 13. Здесь дымовые газы (СО2) под воздействием высокой температуры диссоциируются и, контактируя с раскаленным углеродом, переходят в монооксид углерода
2CO2 _→ 2CO+O2 (1)
CO2 + C 2CO + O2. (2)
Возврат дымовых газов ГТУ в подземный генератор улучшает экологическую обстановку в регионе.GHG combustion products from a gas turbine 5 pass through a heat point 10, consisting of the required number of recuperative air heaters 11, and then go to an underground gas generator 13. Here, flue gases (CO 2 ) dissociate under the influence of high temperature and, in contact with hot carbon, pass into carbon monoxide
2CO 2 _ → 2CO + O 2 (1)
CO 2 + C 2CO + O 2 . (2)
The return of flue gases from gas turbines to an underground generator improves the environmental situation in the region.
Вал ГТУ 2 соединяет компрессор, турбину и электрогенератор 6. A GTU shaft 2 connects a compressor, a turbine, and an electric generator 6.
В теплопункте 10 кроме догрева воды для полива производится нагрев воздуха в воздухонагревателях 11 дымовыми газами ГТУ. Одновременно с этим в теплообменнике 12 также утилизируется теплота отходящих газов ПГУ из подземного газогенератора 13. Горячий воздух ГВ с температурой порядка 80-200oС с обоих теплообменников направляется в тепличную аэротурбинную пилотную электроустановку 14. Она представляет собой башню высотой 200-500 м с переменным сечением. В зауженном месте башни устанавливается пропеллерный аэроагрегат 16, вырабатывающий электроэнергию за счет движения воздушного потока, возникающего в высокой трубе (многократно усиленный эффект тяги в обычном дымоходе). Скорость потока, а следовательно, и энергия будут возрастать при подаче в трубу горячего воздуха. Поставив в башне один аэроагрегат с диаметром пропеллера 50-100 м, можно получить мощность 300-700 кВт за счет создания тяги. Движущийся воздух вращает пропеллер аэроагрегата и его генератор.In heat point 10, in addition to reheating water for irrigation, air is heated in air heaters 11 with flue gases of gas turbines. At the same time, the heat of the CCGT exhaust gases from the underground gas generator 13 is also utilized in the heat exchanger 12. Hot air of hot water with a temperature of the order of 80-200 ° C is sent from both heat exchangers to the greenhouse aeroturbine pilot electrical installation 14. It is a tower 200-500 m high with a variable section. In the narrowed place of the tower, a propeller air unit 16 is installed, which generates electricity due to the movement of the air flow arising in the high pipe (the amplified draft effect in a conventional chimney is multiplied). The flow rate and, consequently, the energy will increase when hot air is supplied to the pipe. By installing one aircraft unit with a propeller diameter of 50-100 m in the tower, you can get a power of 300-700 kW by creating traction. Moving air rotates the propeller of the aircraft and its generator.
Выработка электроэнергии может быть увеличена за счет установки в башне не одного аэроагрегата, а, например, 10-20 агрегатов мощностью по 10 МВт. Агрегаты располагают в башне в индивидуальных воздуховодах. Высота такой башни может быть до 500-600 м, диаметр у ее основания 150-200 м, диаметр цилиндрического участка башни 10-15 м. Electricity generation can be increased by installing in the tower not only one unit, but, for example, 10-20 units with a capacity of 10 MW. Units are located in a tower in individual air ducts. The height of such a tower can be up to 500-600 m, the diameter at its base is 150-200 m, the diameter of the cylindrical section of the tower is 10-15 m.
Башни высотой 200-300 м и диаметром 10-20 м могут быть запроектированы разборными, состоящими из отдельных секций, изготовляемых в заводских условиях и доставляемых любым видом транспорта, в том числе и грузовыми вертолетами, к месту их установки. Towers with a height of 200-300 m and a diameter of 10-20 m can be designed collapsible, consisting of separate sections, manufactured in the factory and delivered by any means of transport, including cargo helicopters, to the place of their installation.
Выработанная в аэротурбинных агрегатах электроэнергия 15 поступает в электролизер 18, где вода под действием электрического тока разлагается на кислород и водород. При необходимости электроэнергия поступает в электролизер и от электрогенератора 6. Кислород направляется в подземный генератор 13 для интенсификации процесса ПГУ. Одновременно из теплопункта 12 горячий воздух ГВ частично направляется в подземный газогенератор 13, смешиваясь с кислородом. Смесь горячего воздушно-кислородного дутья ГВКД значительно повышает эффективность процесса ПГУ. Electricity 15 generated in aeroturbine units enters the electrolytic cell 18, where water is decomposed into oxygen and hydrogen by the action of an electric current. If necessary, electricity is also supplied to the electrolyzer from the generator 6. Oxygen is sent to the underground generator 13 to intensify the CCGT process. At the same time, from the heat point 12, the hot air of the hot water is partially sent to the underground gas generator 13, mixing with oxygen. A mixture of hot air-oxygen blasting GVKD significantly increases the efficiency of the CCGT process.
Отходящий газ подземного газогенератора, отдав тепло в теплопункте 12, поступает в газосборник (газгольдер) 19. Сюда же подается водород из электролизера 18. The waste gas of the underground gas generator, having given heat in the heat point 12, enters the gas collector (gas holder) 19. Hydrogen is also supplied from the electrolyzer 18 to this.
Применение в данной технологической схеме газгольдера диктуется нестабильностью процесса ПГУ, в результате чего возможны колебания (в основном в сторону снижения) состава газа ПГУ и, следовательно, его теплотворной способности. В газгольдере происходит смешение и накопление газа ПГУ, сюда же подается водород, резко повышающий теплотворную способность газа ПГУ. Из газгольдера обеспечивается бесперебойная подача высококалорийного газа ПГУ потребителям с постоянной концентрацией горючих компонентов. The use of a gas holder in this technological scheme is dictated by the instability of the CCGT process, as a result of which fluctuations (mainly in the direction of decreasing) of the CCGT gas composition and, consequently, its calorific value are possible. The gas tank mixes and accumulates CCGT gas, hydrogen is also supplied here, which sharply increases the calorific value of CCGT gas. An uninterrupted supply of high-calorie gas from CCGT to consumers with a constant concentration of combustible components is provided from the gas tank.
При необходимости водород из электролизера может сжигаться в водородном двигателе, соединенном с генератором электрического тока, питающим нагрузку. If necessary, hydrogen from the electrolyzer can be burned in a hydrogen engine connected to an electric current generator that feeds the load.
Преимущества данного изобретения очевидны. The advantages of this invention are obvious.
Применение предложенной технологической схемы позволит максимизировать производство электроэнергии, уменьшать потребление органического топлива тепловыми электростанциями. Application of the proposed technological scheme will maximize the production of electricity, reduce the consumption of organic fuel by thermal power plants.
Эксплуатация аэротурбинных пилотных электроустановок намного дешевое и проще, чем солнечных электростанций, поэтому, не дожидаясь XXI века, уже сейчас следует приступить к реализации поставленной проблемы. The operation of aero-turbine pilot electrical installations is much cheaper and simpler than solar power plants, therefore, without waiting for the 21st century, we should now begin to implement this problem.
Использование теплопунктов и аэротурбинных электроустановок в предлагаемой технологической схеме является наиболее эффективным способом утилизации тепловой энергии газов ГТУ и подземного газогенератора. Эффективность преобразования механической энергии в аэроагрегатах в электрическую составляет обычно 95% а потери электрической энергии при передаче не превышают 5-10%
Совершенно очевидно, что развитие аэротурбинной энергетики будет стимулировать прогресс во всей электроэнергетике на основе получения дешевого электрического тока. При этом энергия газовой турбины и аэроагрегата используется непосредственно на месте, а ее излишки подаются в энергосистему. Применение газо-аэроэнергетических систем в настоящее время остается актуальным, и можно ожидать, что в будущем их значение возрастает. Их использование в комплексе со станцией "Подземгаз" экономически оправдано там, где дороже другие источники энергии (например, нефть), оно основано на принципиально других подходах, чем использование энергии от стабильных и интенсивных источников. При этом весь процесс может быть легко автоматизирован.The use of heat points and aero-turbine electrical installations in the proposed technological scheme is the most effective way to utilize the thermal energy of gas from a gas turbine and an underground gas generator. The efficiency of converting mechanical energy in air units to electrical energy is usually 95% and the loss of electrical energy during transmission does not exceed 5-10%
It is quite obvious that the development of aeroturbine energy will stimulate progress in the entire electric power industry on the basis of obtaining cheap electric current. At the same time, the energy of the gas turbine and the air unit is used directly on the spot, and its excess is fed into the power system. The use of gas-aeroelectric systems currently remains relevant, and we can expect that in the future their value will increase. Their use in conjunction with the Podzemgaz station is economically justified where other sources of energy (for example, oil) are more expensive, it is based on fundamentally different approaches than using energy from stable and intense sources. Moreover, the entire process can be easily automated.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5066317 RU2065039C1 (en) | 1992-05-20 | 1992-05-20 | Method for underground gasification of minerals |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5066317 RU2065039C1 (en) | 1992-05-20 | 1992-05-20 | Method for underground gasification of minerals |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2065039C1 true RU2065039C1 (en) | 1996-08-10 |
Family
ID=21615177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5066317 RU2065039C1 (en) | 1992-05-20 | 1992-05-20 | Method for underground gasification of minerals |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2065039C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2487252C1 (en) * | 2012-02-10 | 2013-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Горизонт Инжиниринг" | Plant to increase reservoir recovery and heat recuperation of exhaust gas from gas-turbine unit of petroleum industry enterprise |
| CN109252842A (en) * | 2018-10-29 | 2019-01-22 | 邓晓亮 | Overcritical underground coal gasification(UCG) output mixed gas trilogy supply electricity generation system |
| CN115467648A (en) * | 2022-08-31 | 2022-12-13 | 西安石油大学 | Microwave energy coal underground anaerobic gasification method |
-
1992
- 1992-05-20 RU SU5066317 patent/RU2065039C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Е.В.Крейнин и др. Подземная газификация угольных пластов, М.: Недра, 1982, с.151. 2. Авторское свидетельство СССР N 1428764, кл. E 21B 43/295, 1988. * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2487252C1 (en) * | 2012-02-10 | 2013-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Горизонт Инжиниринг" | Plant to increase reservoir recovery and heat recuperation of exhaust gas from gas-turbine unit of petroleum industry enterprise |
| CN109252842A (en) * | 2018-10-29 | 2019-01-22 | 邓晓亮 | Overcritical underground coal gasification(UCG) output mixed gas trilogy supply electricity generation system |
| CN109252842B (en) * | 2018-10-29 | 2024-04-12 | 邓晓亮 | Mixed gas triple power generation system produced by underground supercritical coal gasification |
| CN115467648A (en) * | 2022-08-31 | 2022-12-13 | 西安石油大学 | Microwave energy coal underground anaerobic gasification method |
| CN115467648B (en) * | 2022-08-31 | 2024-04-05 | 西安石油大学 | Underground non-oxygen gasification method for coal by microwave energy |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6446385B1 (en) | Greenhouse system with co-generation power supply, heating and exhaust gas fertilization | |
| RU2239754C2 (en) | Method of conversion of solar energy into electrical energy by photosynthesis | |
| JP5852576B2 (en) | Systems and methods for sustainable economic development through integrated full spectrum production of renewable energy | |
| US6984305B2 (en) | Method and apparatus for sustainable energy and materials | |
| US9231267B2 (en) | Systems and methods for sustainable economic development through integrated full spectrum production of renewable energy | |
| US20090019853A1 (en) | Method and Arrangement for Energy Conversion in Stages | |
| US20130240369A1 (en) | Systems and methods for sustainable economic development through integrated full spectrum production of renewable energy | |
| WO2009104813A1 (en) | Method of converting solar heat energy | |
| CN105221363A (en) | Middle low temperature underground heat and biological fuel gas combined generating system and cost of electricity-generating computational methods | |
| CN105542870A (en) | System for coproducing charcoal, gas, fluid and oil from biomass and production method | |
| RU2065039C1 (en) | Method for underground gasification of minerals | |
| WO2008127691A2 (en) | Electric power station with co2 sink | |
| JP2003269113A (en) | Combined energy system | |
| GB2553758A (en) | A design of an efficient power generation plant | |
| CN108395907B (en) | Biomass cold-hot electric carbon-gas fertilizer multi-product intelligent output system | |
| RU2310793C2 (en) | Underground power generating complex | |
| CN204454924U (en) | The coal gas comprehensive utilization manganese slag prefabrication system of environment-protecting clean | |
| US20240102403A1 (en) | Process for utilizing waste heat and carbon dioxide from the production of low, neutral, and/or negative carbon intensity hydrogen from electrolysis | |
| US20240200017A1 (en) | Integrated process for the sustainable and autonomous co2-emission-free production of hydrogen and related system | |
| Yantovski | Solar energy conversion through seaweed photosynthesis and zero emissions power generation | |
| CN1132843A (en) | Water-decomposing fuel producing method and equipment | |
| Schubert et al. | Renewable Energy and Water System (REWS) at Musco Family Co. Olive Plant | |
| Sipilä et al. | Long-term cogeneration and biomass strategies for reducing CO2 emissions in Finland | |
| CN204400861U (en) | Coal gas comprehensive utilization manganese slag prefabrication system | |
| Manikandan et al. | A review on the various environmental imapcts of renewable energy technologies |