RU2748170C1 - Установка для подземной газификации топлива - Google Patents
Установка для подземной газификации топлива Download PDFInfo
- Publication number
- RU2748170C1 RU2748170C1 RU2020134532A RU2020134532A RU2748170C1 RU 2748170 C1 RU2748170 C1 RU 2748170C1 RU 2020134532 A RU2020134532 A RU 2020134532A RU 2020134532 A RU2020134532 A RU 2020134532A RU 2748170 C1 RU2748170 C1 RU 2748170C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- fuel
- supply line
- pipes
- generator
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 238000002309 gasification Methods 0.000 title claims abstract description 27
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 127
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 claims description 23
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 17
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims description 11
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 5
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 abstract description 6
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 abstract description 6
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 4
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 39
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 12
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 11
- PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 2-(3-bromo-2-fluorophenyl)acetic acid Chemical compound OC(=O)CC1=CC=CC(Br)=C1F PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 2
- 238000004868 gas analysis Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,5-dimethylphenyl)-1,3-thiazol-2-amine Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C=2N=C(N)SC=2)=C1 MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005562 fading Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000012261 resinous substance Substances 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/02—Fixed-bed gasification of lump fuel
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/295—Gasification of minerals, e.g. for producing mixtures of combustible gases
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S20/00—Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
- F24S20/40—Solar heat collectors combined with other heat sources, e.g. using electrical heating or heat from ambient air
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
- Y02P80/20—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications using renewable energy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Geology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Изобретение относится к горной промышленности, а именно к устройствам для выработки тепловой и электрической энергии по месту их генерации путем преобразования твердых углеводородных топлив, к которым относятся ископаемые угли, в газообразное топливо за счет осуществления внутрипластовой подземной огневой газификации. Установка для подземной газификации топлива дополнительно содержит солнечный коллектор, размещенный на линии подачи питательной воды, датчик-радиометр с встроенным в него узлом отключения солнечного коллектора, компьютеризированный блок управления. Блок управления соединен электрическими связями с датчиками температуры, давления, газоанализаторами, расходомерами, с датчиком-радиометром с встроенным в него узлом отключения солнечного коллектора, а также со стартер-генератором и с газовыми горелками-воспламенителями. Техническим результатом является снижение расхода топлива для подземной газификации при запуске установки, последующей ее работы на переменных режимах и обеспечение регулирования процесса для получения качественного углеводородного состава газообразных продуктов. 1 ил.
Description
Изобретение относится к горной промышленности, а именно к устройствам для выработки тепловой и электрической энергии по месту их генерации путем преобразования твердых углеводородных топлив, к которым относятся ископаемые угли, в газообразное топливо за счет осуществления внутрипластовой подземной огневой газификации. Установка предназначена для эксплуатации в удаленных от промышленных центров районах залегания твердых углеводородных топлив, для которых транспортировка этих топлив экономически не рентабельна.
Аналогом является энергетическая установка с подземной газификацией угля, содержащая газогенератор с дутьевым вентилятором, первый электрогенератор, связанный с валом газовой турбины, перед которой расположен узел газоочистки, второй электрогенератор, связанный с валом паровой турбины, при этом на входе и выходе газогенератора размещены, соответственно дымосос и котел-утилизатор, причем выход дымовых газов газогенератора связан с входом котла-утилизатора скважиной (трубопроводом), по которой поступают дымовые газа (авторское свидетельство SU №1740708, МПК F01K 23.06, 15.06.1992).
Аналогом является энергетическая установка для подземной газификации топлива, содержащая газовую турбину (детандер), связанную с потребителями ее мощности (компрессором, электрогенератором), теплообменник (котел-утилизатор) и паротурбинную установку, при этом газовая турбина (детандер) установлена непосредственно на выходе газов из газификатора, а теплообменник (котел-утилизатор) и паротурбинная установка расположены после газовой турбины по ходу газов (патент на полезную модель RU №57422, МПК F17D 1/07, 10.10.2006).
Прототипом является установка для подземной газификации топлива, содержащая газовую турбину, стартер-генератор, воздушный компрессор с линией всасывания атмосферного воздуха и линией подачи воздуха, парогенератор, газоочиститель с линией подачи газа потребителю, газоотводящие и дутьевые трубы, закрепленные в скважинах, при этом газовая турбина соединена со стартер-генератором, воздушным компрессором, парогенератором, и, при помощи линии отвода газа, с газоотводящими трубами, причем парогенератор соединен с газоочистителем и, при помощи линии подачи пара, с дутьевыми трубами, а на линии отвода газа и линии подачи пара установлены электроприводные задвижки, газовый ресивер, линию подачи топливного газа, байпасную трубу, наклонно-горизонтальные трубы, расположенные вне границы зоны сдвижения пород топлива, гибкие трубы, расположенные внутри наклонно-горизонтальных труб, и газовые горелки-воспламенители вторичного розжига газифицируемого топлива, причем каждая гибкая труба соединена одним концом с газовой горелкой вторичного розжига газифицируемого топлива, установленной с возможностью перемещения, а другим концом с линией подачи топливного газа, при этом внутритрубное пространство наклонно-горизонтальных труб соединено, при помощи линии подачи воздуха, с выходом нагнетательной стороны воздушного компрессора, газовый ресивер соединен при помощи байпасной трубы с линией подачи газа потребителю и линией подачи топливного газа, которая соединена с внешней газовой магистралью с электроприводной задвижкой, а на байпасной трубе установлены электроприводные задвижки (патент на изобретение RU №2595126, МПК F17D 1/07, 29 июня 2016).
Недостатками аналогов и прототипа являются:
1. Значительный расход топлива на поддержание процесса подземной газификации угля при запуске установки и последующей ее работы на переменных режимах.
2. Невозможность регулирования процесса газификации для получения качественного углеводородного состава газообразных продуктов газификации.
Задачей изобретения является разработка установки для подземной газификации топлива, в которой устранены недостатки аналогов и прототипа.
Техническим результатом является снижение расхода топлива для подземной газификации при запуске установки, последующей ее работы на переменных режимах и обеспечение регулирования процесса для получения качественного углеводородного состава газообразных продуктов.
Технический результат достигается тем, что установка для подземной газификации топлива, содержащая газовую турбину, стартер-генератор, воздушный компрессор с линией всасывания атмосферного воздуха и линией подачи воздуха, парогенератор с линией питательной воды, газоочиститель с линией подачи газа потребителю, газоотводящие и дутьевые трубы, закрепленные в скважинах, при этом газовая турбина соединена со стартер-генератором, воздушным компрессором, парогенератором, и, при помощи линии отвода газа, с газоотводящими трубами, причем парогенератор соединен с газоочистителем и, при помощи линии подачи пара, с дутьевыми трубами, а на линии отвода газа и линии подачи пара установлены электроприводные задвижки, газовый ресивер, линию подачи топливного газа, байпасную трубу, наклонно-горизонтальные трубы, расположенные вне границы зоны сдвижения пород топлива, гибкие трубы, расположенные внутри наклонно-горизонтальных труб, и газовые горелки вторичного розжига газифицируемого топлива, причем каждая гибкая труба соединена одним концом с газовой горелкой вторичного розжига газифицируемого топлива, установленной с возможностью перемещения, а другим концом с линией подачи топливного газа, при этом внутритрубное пространство наклонно-горизонтальных труб соединено, при помощи линии подачи воздуха, с выходом нагнетательной стороны воздушного компрессора, газовый ресивер соединен при помощи байпасной трубы с линией подачи газа потребителю и линией подачи топливного газа, которая соединена с внешней газовой магистралью с электроприводной задвижкой, а на байпасной трубе установлены электроприводные задвижки согласно настоящему изобретению, дополнительно содержит солнечный коллектор с датчиком-радиометром со встроенным в него узлом отключения солнечного коллектора, компьютеризированный блок управления, соединенный электрическими связями датчиками температуры, давления, газоанализаторами, расходомерами, с датчиком-радиометром с встроенным в него узлом отключения солнечного коллектора, а также со стартер-генератором и с газовыми горелками-воспламенителями.
Сущность изобретения поясняется чертежом на фиг. 1, где изображена предлагаемая установка для подземной газификации топлива.
На чертеже, фиг. 1, цифрами обозначены следующие элементы и узлы:
1 - угольный пласт (газифицируемый участок топлива),
2 - газоотводящая труба,
3 - дутьевая труба,
4 - граница зоны сдвижения пород топлива,
5 - наклонно-горизонтальная труба,
6 - горелка-воспламенитель вторичного розжига газифицируемого,
7 - газовая турбина,
8 - воздушный компрессор,
9 - стартер-генератор,
10 - парогенератор,
11 - газоочиститель,
12 - газовый ресивер,
13 - электроприводные задвижки,
14 - гибкая труба,
15 - линия отвода газа,
16 - байпасная труба,
17 - линия подачи топливного газа,
18 - линия подачи воздуха,
19 - линия подачи газа потребителю,
20 - внешняя газовая магистраль,
21 - линия всасывания атмосферного воздуха,
22 - линия питательной воды,
23 - линия подачи пара,
24 - солнечный коллектор,
25 - солнечное излучение,
26 - компьютеризированный блок управления,
27 - соединения электрической связи,
28 - датчики температуры,
29 - датчики давления,
30 - газоанализаторы,
31 - расходомеры,
32 - датчик-радиометр с встроенным в него узлом отключения солнечного коллектора.
На чертеже, фиг. 1, для удобства изображения показан фрагмент с газифицируемым участком топлива (угольного пласта 1) с условной границей 4 зоны сдвижения пород топлива. Газифицируемый участок угольного пласта 1 состоит, например, из двух скважин с газоотводящими трубами 2, двух скважин с дутьевыми трубами 3, двух скважин с наклонно-горизонтальными трубами 5. На практике число скважин и шаг между скважинами с трубами 2, 3 и 5 в направлениях по горизонтальной плоскости выбирается исходя из мощности и толщины угольного пласта 1 с заранее обусловленным возможным обрушением пород и с размерами выгазованного пространства, определяемого по границам 4 зоны сдвижения пород топлива.
Газовая турбина 7 соединена с электрогенератором 9, воздушным компрессором 8, парогенератором 10, и, при помощи линии 15 отвода газа, с газоотводящими трубами 2.
Парогенератор 10 соединен с газоочистителем 11 и, при помощи линии 23 подачи пара, с дутьевыми трубами 3.
На линиях подачи и отвода газа, пара и воздуха установлены электроприводные задвижки 13, первичные датчики температуры 28, давления 29, газового анализа 30 и расхода 31.
Отличием предлагаемой установки для подземной газификации топлива является то, что она дополнительно содержит солнечный коллектор 24, с помощью которого за счет солнечной энергии 25 происходит дополнительный нагрев питательной воды 22, подаваемой в парогенератор 10 и снижается расход тепловой энергии на получение пара 23.
Отличием предлагаемой установки является наличие компьютеризированного блока управления 26, соединенного электрическими связями 27 с первичными датчиками электрического сигнала по температуре 28, давлению 29, газовому анализу 30 и расходу 31, а также со стартер-генератором 9 и газовой горелкой-воспламенителем 6, с электроприводными задвижками 13 и с датчиком-радиометром 32 с встроенным в него узлом отключения солнечного коллектора, которые обеспечивают получение положительного конечного технического результата.
Газовый ресивер 12 служит для накопления собственного газа и его использования через байпасную трубу 16 и линию 17 подачи топливного газа в наклонно-горизонтальные трубы 5, расположенные вне границы 4 зоны сдвижения пород топлива, гибкие трубы 14, расположенные внутри наклонно-горизонтальных труб 5, в газовые горелки-воспламенители 6 вторичного розжига газифицируемого топлива.
Каждая гибкая труба 14 соединена одним концом с газовой горелкой 6 вторичного розжига газифицируемого топлива, установленной с возможностью перемещения, а другим концом с линией 17 подачи топливного газа.
Внутритрубное пространство наклонно-горизонтальных труб 5 соединено, при помощи линии 18 подачи воздуха, с выходом нагнетательной стороны воздушного компрессора 8.
Газовый ресивер 12 соединен при помощи байпасной трубы 16 с линией 19 подачи газа потребителю и линией 17 подачи топливного газа.
Линия 17 подачи топливного газа соединена с внешней газовой магистралью 20 с электроприводной задвижкой 13.
Электрогенератор 9 выполнен с возможностью осуществления функции стартер - генератора для пуска и кратковременной работы в приводном режиме.
Взаимодействие элементов и узлов следующее.
Через газоотводящие скважины 2 удаляются газообразные продукты из реакционной зоны угольного пласта 1.
Дутьевые скважины 3 служат для подачи по линии 23 перегретого пара от парогенератора 10 в зону термохимической реакции при газификации угольного пласта 1.
Газоотводящие трубы 2 и дутьевые трубы 3 на надземном участке обвязаны между собой транспортирующими трубами с электроприводными задвижками 13, которые служат для обеспечения требуемых технологических параметров газификации по температуре, давлению и газодинамике дутьевых и газоотводящих потоков.
Наклонно-горизонтальная труба 5 служит для размещения в ней гибкой трубы 14 с перемещаемой газовой горелкой-воспламенителем 6 вторичного розжига газифицируемого топлива, которая предназначена для воспламенения угля в нижней части угольного пласта 1 за счет сжигания определенного количества собственного газа, поступающего из газового ресивера 12 по байпасной трубе 16 при частичном потухании основной реакционной зоны.
От воздушного компрессора 8 по линии 18 подается воздух во внутритрубное пространство наклонно-горизонтальной трубы 5 для реакции окисления угля.
Факел от газовой горелки-воспламенителя 6 имеет выход к угольному пласту 1. При недостатке собственного газа топливный газ в газовую горелку-воспламенитель 6 может быть подан от внешней газовой магистрали 20 через электроприводную задвижку 13 по трубе линии 17 подачи топливного газа.
Газовая турбина 7 служит для отсасывания продуктов горения из реакционной зоны через газоотводящие трубы 2 при первоначальном пуске установки.
При установившемся режиме работы газовая турбина 7 выполняет функцию турбодетандера, преобразуя избыточное давление внутрипластового горения, составляющего около 3,5 МПа, в механическую энергию вращения, которая преобразуется стартер-генератором 9 в электроэнергию и передается потребителям.
Стартер-генератор 9, при работе в режиме пуска, служит для первоначального раскручивания вала газовой турбины 7 и вала воздушного компрессора 8. После выхода установки на рабочий режим стартер-генератор 9 генерирует электроэнергию во внешнюю электросеть.
Парогенератор 10 (на чертеже показана упрощенная прямоточная схема) служит для превращения поступающей по линии 22 питательной воды в перегретый водяной пар, подаваемый по линии 23 непосредственно для осуществления реакции газификации угольного пласта 1, при этом часть водяного пара подается и внешним потребителям.
Питательная вода 22 при достаточном количестве солнечной энергии 25 проходит через солнечный коллектор 24, где происходит ее подогрев и экономится энергия топлива, необходимая для превращения воды в пар. При недостаточном количестве солнечной энергии 25, коллектор 24 отключается при помощи блока управления 26 и системы 32.
Газоочиститель 11 служит для очистки и охлаждения получаемого при газификации топлива (угля) от вредных твердых и смолистых веществ и газообразных включений перед подачей по линии 19 вырабатываемого газа потребителям.
Газовый ресивер 12 служит для накопления и аккумуляции вырабатываемого топливного газа для собственных нужд.
Установка для подземной газификации топлива работает следующим образом.
На начальной стадии производят бурение серии скважин с газоотводящими трубами 2, дутьевыми трубами 3 и наклонно-горизонтальными трубами 5 на всем предназначенном для выгазовывания участке угольного пласта 1. Скважины с трубами 2 и 3 заканчиваются угольными стволами без обсадных труб (на чертеже угольные стволы условно не показаны). Затрубное пространство тампонируется.
На первом подготовительном этапе запуска установки производят отжатие влаги из угольного пласта 1, при котором через скважины с трубами 2 осуществляют откачку грунтовой воды и одновременно нагнетают сжатый воздух в скважины с трубами 3 и 5. После осушки посредством термогазохимического воздействия проводят фильтрационную сбойку скважин, то есть получение микротрещин в угольном пласте 1 и между скважинами с трубами 2, 3 и 5.
Основой термогазохимического воздействия является организация прогрева и активизация трещинообразования в угольном пласте 1 раскаленными газами, получаемыми в ходе реакции окисления угля кислородосодержащим веществом, в качестве которого используется аммиачная селитра, на обрабатываемом участке прискважинной зоны в радиусе до 20 м.
Высокая растворимость аммиачной селитры в воде, составляющая 363 грамма на 100 граммов воды при 32°С, при тепловом эффекте горения 335 ккал/кг и кислородном балансе +20% делает нечувствительной зону горения аммиачной селитры к присутствию воды. При сгорании 1 кг аммиачной селитры образуется 419 л высших окислов азота. Кроме достижения термогазового разрыва угольного пласта 1 продуктами горения аммиачной селитры, углерод топлива (угольного вещества) вступает в реакцию с кислородом образуя окись углерода и углекислый газ. Растворение двуокиси азота в воде образует азотную кислоту, а уголь, погруженный в нее, ярко разгорается.
Фильтрационную сбойку скважин с трубами 2 и 3, осуществляют закачиванием пересыщенного раствора аммиачной селитры в угольный пласт 1 через трубы 2, 3 и размещением в угольном пласте 1 электрической спирали с напряжением 12…24 В для нагрева кристаллов аммиачной селитры. Кристаллизация происходит в течение трех суток. При подаче напряжения на электрическую спираль происходит нагрев аммиачной селитры и при 200°С начинается реакция горения кристаллов селитры с нарастанием давления в микроканалах угольного пласта 1 между скважинами с трубами 2 и 3.
Скорость горения кристаллов аммиачной селитры при атмосферном давлении составляет 0,08 сек. Скорость нарастания давления 61…132 МПа /сек. За очень короткий промежуток времени происходит полное выгорание аммиачной селитры с образованием большого количества микротрещин в тлеющем угле. При подаче от воздушного компрессора 8 воздуха в смеси с паром от парогенератора 10, или без него в зависимости от режима, через дутьевые трубы 3 и одновременном отсосе продуктов газификации из угольного пласта 1 происходит выход на расчетный режим работы с температурой в зоне термохимической реакции около 1000°С и с давлением 3,5 МПа. После выхода на расчетный режим газовая турбина 7 функционально работает как турбодетандер с генерированием электрической энергии электрогенератором 9.
При дестабилизации параметров газодутьевых потоков из-за высокой зольности локального участка угольного пласта 1 и получения низкокалорийного газа газоанализатор на газоотводящей трубе 2 выдает электрический сигнал на пульт управления (на чертеже газоанализатор не показан). С пульта управления подаются электрические сигналы на электроприводные задвижки 13 и на газовые горелки-воспламенители 6 для подачи собственного газа и дутьевого воздуха для воспламенения газа и прожига дополнительной реакционной зоны в угольном пласте 1 около скважин с газоотводящими трубами 2.
При помощи этого обеспечивается вторичный розжиг газифицируемого топлива, по сравнению с известными установками, в которых отсутствуют газовые горелки-воспламенители 6. При полном внезапном потухании реакционной зоны из-за обрушения пород в известных установках не имеется узлов для повторного быстрого воспламенения угля и прожига реакционного канала в толще пласта.
Установка имеет для повторного воспламенения наклонно-горизонтальные трубы 5, расположенные вне границы 4 зоны сдвижения пород при обрушении. Трубы 5 позволяют выполнить быстрое повторное воспламенение и прожиг реакционного канала путем дополнительной подачи собственного топливного газа из газового ресивера 12 и дополнительной подачи воздуха от компрессора 8 при работе стартер-генератора 9 в пусковом режиме.
Продольное перемещение газовых горелок-воспламенителей 6 по трубам 5 обеспечивает непрерывный прожиг реакционного канала в угольном пласте 1 (на чертеже узел продольного перемещения газовых горелок-воспламенителей 6 не показан).
По показаниям газоанализатора 30 при получении некондиционного газа с низкой теплотой сгорания или с отклонениями химического состава от регламентированного, по компьютерной команде блока 26 в газовую горелку-воспламенитель 6 из ресивера 12 с помощью открытия соответствующих задвижек 13 подается избыточное количество собственного газа, а в дутьевые трубы 3 подается по линии 23 избыточное количество перегретого водяного пара. При этом температурная зона ведения процесса газификации сдвигается в область высоких температур и давлений с получением кондиционного газа. Этим достигается положительный технический результат.
Для предотвращение затухания термохимической реакции газификации топлива (угля) применены газовые горелки-воспламенители 6 вторичного розжига газифицируемого топлива, размещенные в наклонно-горизонтальных трубах 5, соединенные посредством гибких труб 14 и труб линии 17 подачи топливного газа с газовым ресивером 12 собственного газа и с внешней газовой магистралью 20. Вторичный розжиг осуществляется по компьютерной команде блока 26 за счет сжигания собственного газа в газовых горелках-воспламенителях 6, а при отсутствии собственного топливного газа за счет сжигания топливного газа от внешней газовой магистрали 20.
Стартер-генератор 9, выполненный с возможностью осуществления по компьютерной команде блока 26 кратковременной работы в приводном режиме, позволяет без потерь механической энергии и угольного вещества в автоматическом режиме переводить газовую турбину 7 и воздушный компрессор 8 из пускового состояния в штатное рабочее состояние. Этим достигается положительный технический результат, так как в противном случае при недостатке отсоса из газифицируемого слоя топлива происходит замедление и, как конечная стадия, затухание горения, а при избытке отсоса происходит полное сгорание угольного вещества, и продукты сгорания не представляют собой энергетической топливной ценности.
Газовый ресивер 12 позволяет накапливать собственный топливный газ после газификации и по байпасной трубе 16 по команде блока 26 путем регулировочных электроприводных задвижек 13 поддерживать стабильность калорийности получаемого газа при горении в слое угольного вещества.
Расположение наклонно-горизонтальных труб 5 вне границ 4 зоны сдвижения горных пород предотвращает потухание факела из-за обрушения угольного пласта. При обрушении угольного пласта заявляемая установка по компьютерной команде блока 26 переводится в режим повторного розжига, то есть увеличивается количество подаваемого воздуха в зону горения, а при необходимости при понижении температуры в зоне газификации подается собственный топливный газ из газового ресивера 12 или из внешней газовой магистрали 20.
Claims (1)
- Установка для подземной газификации топлива, содержащая газовую турбину, стартер-генератор, воздушный компрессор с линией всасывания атмосферного воздуха и линией подачи воздуха, парогенератор, газоочиститель с линией подачи газа потребителю, газоотводящие и дутьевые трубы, закрепленные в скважинах, при этом газовая турбина соединена со стартер-генератором, воздушным компрессором, парогенератором, и, при помощи линии отвода газа, с газоотводящими трубами, причем парогенератор соединен с газоочистителем и, при помощи линии подачи пара, с дутьевыми трубами, а на линии отвода газа и линии подачи пара установлены электроприводные задвижки, газовый ресивер, линию подачи топливного газа, байпасную трубу, наклонно-горизонтальные трубы, расположенные вне границы зоны сдвижения пород топлива, гибкие трубы, расположенные внутри наклонно-горизонтальных труб, и газовые горелки-воспламенители вторичного розжига газифицируемого топлива, причем каждая гибкая труба соединена одним концом с газовой горелкой-воспламенителем вторичного розжига газифицируемого топлива, установленной с возможностью перемещения, а другим концом с линией подачи топливного газа, при этом внутритрубное пространство наклонно-горизонтальных труб соединено, при помощи линии подачи воздуха, с выходом нагнетательной стороны воздушного компрессора, газовый ресивер соединен при помощи байпасной трубы с линией подачи газа потребителю и линией подачи топливного газа, которая соединена с внешней газовой магистралью с электроприводной задвижкой, а на байпасной трубе установлены электроприводные задвижки, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит солнечный коллектор, размещенный на линии подачи питательной воды, датчик-радиометр с встроенным в него узлом отключения солнечного коллектора, компьютеризированный блок управления, соединенный электрическими связями с датчиками температуры, давления, газоанализаторами, расходомерами, с датчиком-радиометром с встроенным в него узлом отключения солнечного коллектора, а также со стартер-генератором и с газовыми горелками-воспламенителями.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020134532A RU2748170C1 (ru) | 2020-10-20 | 2020-10-20 | Установка для подземной газификации топлива |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020134532A RU2748170C1 (ru) | 2020-10-20 | 2020-10-20 | Установка для подземной газификации топлива |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2748170C1 true RU2748170C1 (ru) | 2021-05-20 |
Family
ID=75919734
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020134532A RU2748170C1 (ru) | 2020-10-20 | 2020-10-20 | Установка для подземной газификации топлива |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2748170C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU138082U1 (ru) * | 2013-09-27 | 2014-02-27 | Валерий Григорьевич Лурий | Установка для газификации твердого топлива |
RU2595126C1 (ru) * | 2015-06-29 | 2016-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") | Установка для подземной газификации топлива |
RU2655034C1 (ru) * | 2017-07-25 | 2018-05-25 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) | Устройство для исследования внутрипластового горения и парогравитационного дренажа |
CN110469832A (zh) * | 2013-01-07 | 2019-11-19 | 玻点太阳能有限公司 | 用于选择性地从太阳能集热器和加热器生产蒸汽用于包括提高石油采收率过程的系统和方法 |
CN111119822A (zh) * | 2019-12-04 | 2020-05-08 | 太原理工大学 | 煤层加热及煤粉清除方法 |
-
2020
- 2020-10-20 RU RU2020134532A patent/RU2748170C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110469832A (zh) * | 2013-01-07 | 2019-11-19 | 玻点太阳能有限公司 | 用于选择性地从太阳能集热器和加热器生产蒸汽用于包括提高石油采收率过程的系统和方法 |
RU138082U1 (ru) * | 2013-09-27 | 2014-02-27 | Валерий Григорьевич Лурий | Установка для газификации твердого топлива |
RU2595126C1 (ru) * | 2015-06-29 | 2016-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") | Установка для подземной газификации топлива |
RU2655034C1 (ru) * | 2017-07-25 | 2018-05-25 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) | Устройство для исследования внутрипластового горения и парогравитационного дренажа |
CN111119822A (zh) * | 2019-12-04 | 2020-05-08 | 太原理工大学 | 煤层加热及煤粉清除方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2595126C1 (ru) | Установка для подземной газификации топлива | |
AU2011230790B2 (en) | Lean-fuel intake gas turbine | |
JP5130459B2 (ja) | 石炭熱分解ガス化炉の操業方法 | |
JP5063538B2 (ja) | ガスタービンの燃料供給方法 | |
EP4135878B1 (en) | A carbon dioxide capture system comprising a compressor and an expander and a method of using such a system | |
JP5627724B2 (ja) | ガス化炉の起動方法、ガス化炉及びガス化複合発電設備 | |
RU2748170C1 (ru) | Установка для подземной газификации топлива | |
US20140202365A1 (en) | Combustion apparatus with direct firing system | |
US2828605A (en) | Method of generating combustion gases by burning a gaseous combustible mixture | |
JP6422689B2 (ja) | ガス化炉設備、ガス化複合発電設備、およびガス化炉設備の起動方法 | |
EP2784145A1 (en) | Gasification reactor | |
RU199334U1 (ru) | Горелочное устройство для экологически чистой растопки котлов | |
RU2393354C1 (ru) | Способ комплексного использования шахтного метана, вентиляционной струи, углеводородных отходов угледобычи и устройство для его осуществления (варианты) | |
GB190418329A (en) | Turbines Driven by Combustion Products. | |
JP6556639B2 (ja) | ガス化システム及びガス化システムの運転方法 | |
WO2011156871A1 (en) | Indirectly fired gas turbine assembly | |
RU2277638C1 (ru) | Способ и устройство для получения электроэнергии путем использования конденсированных топлив | |
JP6656942B2 (ja) | グランドフレア、ガス化設備およびガス化複合発電設備ならびにグランドフレアの制御方法 | |
KR100234154B1 (ko) | 석탄가스화기 시스템 | |
CN103119367B (zh) | 燃烧装置 | |
US418275A (en) | cornell | |
RU139274U1 (ru) | Комплекс для газификации угля | |
JP2023109424A (ja) | グランドフレア、ガス化設備およびグランドフレアの運転方法 | |
RU2054599C1 (ru) | Способ растопки котлоагрегата | |
RU2052134C1 (ru) | Теплоэлектростанция |