RU2287056C1 - Method for electric power generation in situ - Google Patents
Method for electric power generation in situ Download PDFInfo
- Publication number
- RU2287056C1 RU2287056C1 RU2005114939/03A RU2005114939A RU2287056C1 RU 2287056 C1 RU2287056 C1 RU 2287056C1 RU 2005114939/03 A RU2005114939/03 A RU 2005114939/03A RU 2005114939 A RU2005114939 A RU 2005114939A RU 2287056 C1 RU2287056 C1 RU 2287056C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- mixture
- methane
- generator
- coal
- Prior art date
Links
Landscapes
- Industrial Gases (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для получения электрической энергии при эксплуатации угольных месторождений с кондиционными и некондиционными запасами при достаточно высокой их газоносности (более 8-10 м3/т).The invention relates to the mining industry and can be used to produce electrical energy during the operation of coal deposits with conditioned and substandard reserves with a sufficiently high gas content (more than 8-10 m 3 / t).
Известен способ газификации угля с последующей выработкой электроэнергии, включающий получение генераторного газа и синтезированного метана, которые являются энергоносителями для получения электроэнергии [1].There is a method of gasification of coal with subsequent generation of electricity, including producing generator gas and synthesized methane, which are energy carriers for generating electricity [1].
Недостатком этого способа является то, что этот энергоноситель содержит значительное количество диоксида углерода, что снижает его энергетическую ценность.The disadvantage of this method is that this energy carrier contains a significant amount of carbon dioxide, which reduces its energy value.
Известен способ получения электроэнергии на месте залегания угольных пластов, включающий бурение нагнетательных и газоотводящих скважин, дегазацию пластов путем отсоса метана через скважины на одном участке пласта с одновременной углегазификацией в подземном газогенераторе на другом участке пласта, механическую и химическую очистку генераторного газа, смешение очищенного газа с дегазационным метаном и выработку электроэнергии в парогазотурбинном генераторе комбинированного цикла [2].A known method of generating electricity at a bed of coal seams, including drilling injection and gas wells, degassing the seams by sucking methane through the wells in one section of the formation with simultaneous gasification in an underground gas generator in another section of the formation, mechanically and chemically cleaning the generator gas, mixing the purified gas with degassing methane and power generation in a combined cycle gas turbine generator [2].
Недостатками данного способа являются:The disadvantages of this method are:
- невысокая теплота сгорания газового топлива, направляемого в газопаровую турбину;- low heat of combustion of gas fuel sent to a gas-steam turbine;
- выброс в атмосферу окислов азота;- emission of nitrogen oxides into the atmosphere;
- выброс в атмосферу диоксида углерода;- emission of carbon dioxide into the atmosphere;
- низкая степень полезного использования энергии угля в месте его залегания;- low degree of beneficial use of coal energy in the place of its occurrence;
- отсутствие комплексного использования получаемого газового топлива.- lack of integrated use of the resulting gas fuel.
Задачей изобретения является повышение эффективности использования энергии угля и метана, содержащегося в нем, за счет удаления из смеси генераторного газа и дегазационного метана негорючих компонентов, а также значительное уменьшение выбросов в атмосферу газов, образующихся при сжигании угля.The objective of the invention is to increase the efficiency of energy use of coal and methane contained in it, by removing non-combustible components from the mixture of generator gas and degassing methane, as well as a significant reduction in the emissions of gases from the combustion of coal.
Это достигается тем, что в способе получения электроэнергии на месте залегания угольных пластов, включающем бурение нагнетательных и газоотводящих скважин, дегазацию пластов путем отсоса метана через скважины на одном участке пласта с одновременной углегазификацией в подземном газогенераторе на другом участке пласта, механическую и химическую очистку генераторного газа, смешение очищенного газа с дегазационным метаном и выработку электроэнергии в парогазотурбинном генераторе, из очищенного генераторного газа получают водород в щелочной среде и в присутствии карбонила металла в низкотемпературном водородном реакторе, затем полученную смесь на выходе из этого реактора обогащают дегазационным метаном с последующей обработкой этой смеси водяным паром при температуре 800-900°С и в присутствии никелевого катализатора в высокотемпературном водородном реакторе, после чего смесь газов охлаждают в теплообменнике, пропускают через фильтр с оксидом кальция и направляют в парогазотурбинный генератор, в который подают через смеситель пар из теплообменников.This is achieved by the fact that in the method of generating electric power at the bed of coal seams, which includes drilling injection and gas discharge wells, degassing of the seams by suction of methane through the wells in one section of the formation with simultaneous gasification in an underground gas generator in another section of the formation, mechanical and chemical cleaning of the generating gas , mixing purified gas with degassing methane and generating electricity in a steam-gas turbine generator, hydrogen is obtained from the purified generator gas in in the presence of the medium in the presence of metal carbonyl in a low-temperature hydrogen reactor, then the resulting mixture at the outlet of this reactor is enriched with degassing methane, followed by treatment with water vapor at a temperature of 800-900 ° C and in the presence of a nickel catalyst in a high-temperature hydrogen reactor, after which the mixture gases are cooled in a heat exchanger, passed through a filter with calcium oxide and sent to a steam-gas-turbine generator, into which steam from heat exchangers is supplied through a mixer.
Кроме того, для повышения теплоты сгорания газовой смеси, полученной на выходе фильтра, ее нагревают до температуры 1800-1900°С с получением аммиака и последующей его утилизацией.In addition, to increase the calorific value of the gas mixture obtained at the outlet of the filter, it is heated to a temperature of 1800-1900 ° C to produce ammonia and its subsequent disposal.
На чертеже показана принципиальная технологическая схема получения электрической энергии на месте залегания угольных пластов.The drawing shows a schematic flow diagram of the production of electrical energy at the bed of coal seams.
Способ получения электроэнергии на месте залегания угольных пластов осуществляют следующим образом.The method of generating electricity at the bed of coal seams is as follows.
На одном участке газоносных угольных пластов осуществляют дегазацию с отсосом метана через скважины 1, пробуренные с поверхности, а на другом их участке одновременно осуществляют газификацию угля в подземном газогенераторе. Процесс подземной газификации проводят через нагнетательные 2 и газоотводящие 3 скважины. Полученный сырой генераторный газ (СГГ), имеющий температуру 1000-1500°С, охлаждают до атмосферной температуры, равной 15-25°С, посредством теплообменника 4 и направляют на механическую очистку от минеральных примесей в циклон 5. Далее осуществляют химическую очистку генераторного газа в два этапа: получение сероводорода (Н2S) в реакторе 6 при температуре 150-200°С путем реакции:In one section of the gas-bearing coal seams, gas is degassed with suction of methane through wells 1 drilled from the surface, and in the other section, gasification of coal in the underground gas generator is simultaneously carried out. The process of underground gasification is carried out through injection 2 and gas outlet 3 wells. The obtained crude generator gas (SGH), having a temperature of 1000-1500 ° C, is cooled to atmospheric temperature equal to 15-25 ° C, by means of a heat exchanger 4 and sent for mechanical purification of mineral impurities into the cyclone 5. Next, the generator gas is chemically cleaned in two stages: obtaining hydrogen sulfide (H 2 S) in the reactor 6 at a temperature of 150-200 ° C by the reaction:
и выделение серы из сероводорода за счет охлаждения его в теплообменнике 7, и соединение с кислотной жидкостью в абсорбере 8. Затем генераторный газ при температуре 30-40°С направляют в низкотемпературный водородный реактор (НВР) 9, где в щелочной среде и в присутствии карбонила металла [Ме(СО)Π] происходит реакция окиси углерода с водой:and the allocation of sulfur from hydrogen sulfide by cooling it in the heat exchanger 7, and the connection with the acidic liquid in the absorber 8. Then the generator gas at a temperature of 30-40 ° C is sent to a low-temperature hydrogen reactor (HBP) 9, where in an alkaline medium and in the presence of carbonyl metal [Me (СО) Π ] carbon monoxide reacts with water:
Далее осуществляют смешение полученного газа с дегазационным метаном путем подключения метановой линии к выходу реактора НВР 9, при этом смесь содержит следующие компоненты: N2, Н2, CH4 и СО2.Next, the resulting gas is mixed with degassing methane by connecting a methane line to the outlet of the HBP 9 reactor, while the mixture contains the following components: N 2 , H 2 , CH 4 and CO 2 .
Для трансформации метана в водород эту смесь подвергают воздействию водяным паром при температуре 800-900°С в присутствии никелевого катализатора в высокотемпературном водородном реакторе (ВВР) 10, в котором происходит реакция:To transform methane into hydrogen, this mixture is exposed to steam at a temperature of 800-900 ° C in the presence of a nickel catalyst in a high-temperature hydrogen reactor (WWR) 10, in which the reaction occurs:
На выходе ВВР 10 имеет место смесь, состоящая из N2, Н2 и СО2, которую охлаждают до температуры 20-30°С в теплообменнике 11. Полученную смесь при температуре 20-30°С направляют в фильтр 12 с оксидом кальция (негашеной известью), в котором происходит реакция поглощения диоксида углерода и образование карбоната кальция:At the outlet of WWR 10 there is a mixture consisting of N 2 , H 2 and CO 2 , which is cooled to a temperature of 20-30 ° C in a heat exchanger 11. The resulting mixture at a temperature of 20-30 ° C is sent to a filter 12 with calcium oxide (quick lime), in which the reaction of absorption of carbon dioxide and the formation of calcium carbonate takes place:
который идет в отход.which goes to waste.
Из теплообменников 4, 7, 11 пар поступает в смеситель 13 и далее в паротурбинный генератор 14 для производства электроэнергии. Газовую смесь из выхода фильтра 12, состоящую из водорода (более 80%) и азота (менее 20%), направляют в газотурбинный генератор 15, образующий с паротурбинным генератором 14 энергетический блок 16. Водородный энергоноситель обладает высокой теплотворной способностью, что позволяет значительно увеличить выработку электрической энергии.From the heat exchangers 4, 7, 11, the steam enters the mixer 13 and then to the steam turbine generator 14 to produce electricity. The gas mixture from the outlet of the filter 12, consisting of hydrogen (more than 80%) and nitrogen (less than 20%), is sent to a gas turbine generator 15, which forms an energy block 16 with a steam turbine generator 14. The hydrogen energy carrier has a high calorific value, which can significantly increase production electrical energy.
Для очистки водородно-азотной смеси от азота с выхода из фильтра 12 ее направляют в реактор-нагреватель (РН) 17, в котором под действием температуры, равной 1800-1900°С, происходит реакция с получением аммиака:To purify the hydrogen-nitrogen mixture from nitrogen from the exit from the filter 12, it is sent to a reactor-heater (PH) 17, in which under the influence of a temperature equal to 1800-1900 ° C, a reaction occurs to produce ammonia:
Для удаления аммиака из смеси с водородом ее охлаждают до температуры 20-30°С посредством холодильника-утилизатора (ХУ) 18 и направляют в реактор 19, в котором при наличии воды аммиак переходит в водный аммиак (нашатырный спирт) по реакции:To remove ammonia from a mixture with hydrogen, it is cooled to a temperature of 20-30 ° C by means of a recovery cooler (ХУ) 18 and sent to a reactor 19, in which, in the presence of water, ammonia passes into aqueous ammonia (ammonia) by the reaction:
который идет в утилизацию. Полученный водород из реактора 19 направляют в газотурбинный генератор 15 и на химические реакции в реакторы 6 и 17.which goes to recycling. The resulting hydrogen from the reactor 19 is sent to the gas turbine generator 15 and for chemical reactions in the reactors 6 and 17.
Таким образом, описанный способ позволяет повысить эффективность использования природной энергии угля и метана, содержащегося в нем, с 8-10 до 27-30%, а также уменьшить выбросы вредных и парниковых газов (NOx, SOx, СО2 и СН4) в атмосферу до международных экологических стандартов.Thus, the described method allows to increase the efficiency of using natural energy of coal and methane contained in it, from 8-10 to 27-30%, as well as reduce emissions of harmful and greenhouse gases (NO x , SO x , CO 2 and CH 4 ) into the atmosphere to international environmental standards.
Источники информацииInformation sources
1. Авт.св. №1800010 по пл. Е 21 В 43/295. Бюл. №9 от 07.09.93.1. Auto No. 1800010 on the square E 21 B 43/295. Bull. No 9 on 09/07/93.
2. Патент РФ №2100588 по пл. Е 21 В 43/295. Бюл. №36 от 27.12.97 (прототип).2. RF patent No. 2100588 on the square. E 21 B 43/295. Bull. No. 36 dated 12/27/97 (prototype).
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005114939/03A RU2287056C1 (en) | 2005-05-17 | 2005-05-17 | Method for electric power generation in situ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005114939/03A RU2287056C1 (en) | 2005-05-17 | 2005-05-17 | Method for electric power generation in situ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2287056C1 true RU2287056C1 (en) | 2006-11-10 |
Family
ID=37500820
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005114939/03A RU2287056C1 (en) | 2005-05-17 | 2005-05-17 | Method for electric power generation in situ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2287056C1 (en) |
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102080526A (en) * | 2011-01-17 | 2011-06-01 | 河南理工大学 | Method for extracting gas from bedding level fractured well of ground coal seam roof |
CN102080518A (en) * | 2011-01-17 | 2011-06-01 | 河南理工大学 | Method for extracting gas from coal seam roof complex branched well |
CN101539027B (en) * | 2009-04-24 | 2011-06-15 | 北京化工大学 | Device for treating low concentration methane in ventilation air methane (VAM) of coal mine and method thereof |
CN102296982A (en) * | 2011-05-15 | 2011-12-28 | 太原理工大学 | Method for electrochemically strengthening desorption and seepage of coal gas |
RU2443857C1 (en) * | 2010-08-24 | 2012-02-27 | Открытое Акционерное Общество "Газпром Промгаз" | Method to produce hydrogen during underground coal gasification |
CN102493832A (en) * | 2011-11-16 | 2012-06-13 | 新汶矿业集团有限责任公司 | Method for safely generating power by aid of unstable gas sources |
CN102562131A (en) * | 2010-12-24 | 2012-07-11 | 上海攀极投资有限公司 | Coal mine gas comprehensive application system and application method thereof |
CN102808644A (en) * | 2012-07-17 | 2012-12-05 | 西安科技大学 | Coal and gas co-mining method based on mining fissure elliptic paraboloid zone |
CN102817631A (en) * | 2012-08-20 | 2012-12-12 | 山西煤炭运销集团科学技术研究有限公司 | Method for draining gas of upper adjacent layer of mine |
CN103556980A (en) * | 2013-10-30 | 2014-02-05 | 新奥气化采煤有限公司 | Coal underground gasification method |
WO2014187172A1 (en) * | 2013-05-24 | 2014-11-27 | 中国矿业大学 | Mine area distributed combined cooling heating power energy system for extracting gas for coal mine |
RU2539055C1 (en) * | 2013-12-10 | 2015-01-10 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) | Coal gasification complex |
WO2018035733A1 (en) * | 2016-08-24 | 2018-03-01 | 中为(上海)能源技术有限公司 | Production well apparatus for underground coal gasification and use thereof |
WO2018170830A1 (en) * | 2017-03-23 | 2018-09-27 | 陈信平 | Method for increasing production of coal bed gas by injecting high temperature air |
CN114506817A (en) * | 2022-03-03 | 2022-05-17 | 西南石油大学 | Gas reservoir in-situ conversion hydrogen production method using geothermal energy for auxiliary heating |
RU2816145C1 (en) * | 2023-07-06 | 2024-03-26 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Method for underground coal gasification with electric power generation |
-
2005
- 2005-05-17 RU RU2005114939/03A patent/RU2287056C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
КРЕЙНИН Е.В. и др. Подземная газификация угольных пластов, М., Недра, 1982, с.110-111. * |
Cited By (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101539027B (en) * | 2009-04-24 | 2011-06-15 | 北京化工大学 | Device for treating low concentration methane in ventilation air methane (VAM) of coal mine and method thereof |
RU2443857C1 (en) * | 2010-08-24 | 2012-02-27 | Открытое Акционерное Общество "Газпром Промгаз" | Method to produce hydrogen during underground coal gasification |
CN102562131B (en) * | 2010-12-24 | 2015-02-04 | 上海攀极投资有限公司 | Coal mine gas comprehensive application system and application method thereof |
CN102562131A (en) * | 2010-12-24 | 2012-07-11 | 上海攀极投资有限公司 | Coal mine gas comprehensive application system and application method thereof |
CN102080518B (en) * | 2011-01-17 | 2012-08-22 | 河南理工大学 | Method for extracting gas from coal seam roof complex branched well |
CN102080518A (en) * | 2011-01-17 | 2011-06-01 | 河南理工大学 | Method for extracting gas from coal seam roof complex branched well |
CN102080526A (en) * | 2011-01-17 | 2011-06-01 | 河南理工大学 | Method for extracting gas from bedding level fractured well of ground coal seam roof |
CN102296982B (en) * | 2011-05-15 | 2013-05-08 | 太原理工大学 | Method for electrochemically strengthening desorption and seepage of coal gas |
CN102296982A (en) * | 2011-05-15 | 2011-12-28 | 太原理工大学 | Method for electrochemically strengthening desorption and seepage of coal gas |
CN102493832A (en) * | 2011-11-16 | 2012-06-13 | 新汶矿业集团有限责任公司 | Method for safely generating power by aid of unstable gas sources |
CN102808644A (en) * | 2012-07-17 | 2012-12-05 | 西安科技大学 | Coal and gas co-mining method based on mining fissure elliptic paraboloid zone |
CN102817631A (en) * | 2012-08-20 | 2012-12-12 | 山西煤炭运销集团科学技术研究有限公司 | Method for draining gas of upper adjacent layer of mine |
CN102817631B (en) * | 2012-08-20 | 2014-11-05 | 山西煤炭运销集团科学技术研究有限公司 | Method for draining gas of upper adjacent layer of mine |
WO2014187172A1 (en) * | 2013-05-24 | 2014-11-27 | 中国矿业大学 | Mine area distributed combined cooling heating power energy system for extracting gas for coal mine |
US9605512B2 (en) | 2013-05-24 | 2017-03-28 | China University Of Mining And Technology | Mine area distributed combined cooling heating power energy system for extracting gas for coal mine |
CN103556980A (en) * | 2013-10-30 | 2014-02-05 | 新奥气化采煤有限公司 | Coal underground gasification method |
CN103556980B (en) * | 2013-10-30 | 2016-06-01 | 新奥气化采煤有限公司 | Underground coal gasification method |
RU2539055C1 (en) * | 2013-12-10 | 2015-01-10 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) | Coal gasification complex |
WO2018035733A1 (en) * | 2016-08-24 | 2018-03-01 | 中为(上海)能源技术有限公司 | Production well apparatus for underground coal gasification and use thereof |
WO2018170830A1 (en) * | 2017-03-23 | 2018-09-27 | 陈信平 | Method for increasing production of coal bed gas by injecting high temperature air |
CN114506817A (en) * | 2022-03-03 | 2022-05-17 | 西南石油大学 | Gas reservoir in-situ conversion hydrogen production method using geothermal energy for auxiliary heating |
CN114506817B (en) * | 2022-03-03 | 2023-01-31 | 西南石油大学 | Gas reservoir in-situ conversion hydrogen production method using geothermal energy for auxiliary heating |
RU2816145C1 (en) * | 2023-07-06 | 2024-03-26 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Method for underground coal gasification with electric power generation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2287056C1 (en) | Method for electric power generation in situ | |
JP6960930B2 (en) | Systems and methods for electricity production, including methanogenesis | |
CN107758617B (en) | Method for producing hydrogen by using biogas biomass | |
Iordanidis et al. | Autothermal sorption-enhanced steam reforming of bio-oil/biogas mixture and energy generation by fuel cells: concept analysis and process simulation | |
CN103242134A (en) | Pyrolysis gasification and purification method of household garbage | |
CN101397122A (en) | Polygenerations systeme | |
CN101874977B (en) | Method and system for recovering high-purity CO2 from gasification gas | |
CN102642810B (en) | Combined process for preparing Fischer-Tropsch synthetic oil raw material gas by utilizing coke-oven gas | |
CN103898265A (en) | System device and method for modifying coke oven gas to directly reduce iron ore | |
JP2011068891A (en) | Carbon capture cooling system and method | |
CN111547678A (en) | Method and system for preparing methanol by full-component thermal catalysis of marsh gas | |
CN112811454A (en) | System and method for comprehensively utilizing sulfur-containing flue gas and fly ash of boiler | |
CN111482068A (en) | Method for sustainable energy production in a power plant comprising solid oxide fuel cells | |
JP4030846B2 (en) | Methanol production method and apparatus | |
KR101441491B1 (en) | Intergrated gasification combined cycle coupled fuel cells system and gas supplying method thereto | |
WO2004060544A2 (en) | Use of a chemical solvent to sepatate co2 from a h2s-rich stream | |
CN1869165A (en) | Bifuel reforming multifunction energy system and its method | |
KR20140038672A (en) | Igcc with co2 removal system | |
CN112811440A (en) | System and method for preparing ammonium sulfate by using boiler sulfur-containing flue gas | |
CN107013201A (en) | The method generated electricity using underground coal gasification(UCG) product gas | |
JP2010235915A (en) | Gas refining facilities and power generation system | |
CN214456891U (en) | System for utilize boiler to contain sulfur flue gas system ammonium sulfate | |
CN107964426A (en) | A kind of fossil fuel hydrogen production process of carbon dioxide zero discharge | |
RU2196733C1 (en) | Method of production of ammonia | |
CN114988364B (en) | Power generation system based on natural gas hydrogen production and fuel cell technology |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140518 |