Способ газификации угля

 

Изобретение позволяет повысить .эффективность газификации за счет обеспечения возможности получения газа высокой теплотворной способности. В верхней части газоотводящей скважины формируют газогенераторную колонну соосно с эксплуатационной колонной. В межтрубный зазор обсадной и эксплуатационной колонн подают воду и отводят пар. В качестве источника кислорода и водорода используют щелочной электролизер, Из исходящего газа в блоке очистки отбирают диоксид углерода . Выделяют из него оксид углерода. Последний вместе с водородом, подаваемым от электролизера, подают Б газогенерациоиную колонну, где при подводе тепла от эксплуатационной колонны осуществляют синтез метана. Синтезированный метан смешивают с исходящим газом, очищенным от диоксида углерода, и подают потребителю . 1 з.п, ф-лы, 1 ил. . ел С

С0103 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Е 21 В 43/295

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4924116/03 (22) 18.03.91 (46) 07.03,93. Бюл. N. 9 (71) Дальневосточный политехнический институт им. В.В.Куйбышева (72) Б.И.Кондырев, М.И.Звонарев и В.Б.Кондырев (56) Патент СССР

N 652899,,кл. С 10 J 5/00, 1976.

Авторское свидетельство СССР

N. 1719625, кл. Е 21 В 43/295, 1990. (54) СПОСОБ ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЯ (57) Изобретение позволяет повысить эффективчость газификации за счет обеспечения возможности получения газа высокой теплотворной способности, В верхней част11

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной газификации угля, Цель изобретения — повышение эффек тивности газификации за счет обеспечения возможности получения газа высокой теплотворной способности.

Для достижения цели по способу газификации угля, включающему подачу в подземный газогенератор через подающую скважину дутья иэ пара и кислорода и отвод исходящего газа по газоотводящей скважине с выработкой пара путем отбора тепла исходящего газа в межтрубном зазоре между стенками обсадной трубы и эксплуатационной колонны. по которой отводят исходящий газ, из исходящего газа отбирают диоксид углерода, осуществляют каталитический синтез метана, при этом из отобран„„5U 1800010 А1 газоотводящей скважины формируют газогенераторную колонну соосно с эксплуатационной колонной. В межтрубный зазор обсадной и эксплуатационной колонн подают воду и отводят пар. В качестве источника кислорода и водорода используют щелочной электролизер, Из исходящего газа в блоке очистки отбирают диоксид углеродэ. Выделяют из него оксид углерода.

Последний вместе с водородом, подаваемым от электролизера, подают в газогенерационную колонну, где при подводе тепла от эксплуатационной колонны осуществляют синтез метана. Синтезированный метан смешивают с исходящим газом, очищенным от диоксида углерода, и подают потребителю. 1 з.п, ф-лы, 1 ил.

I ного диоксида углерода получают оксид уг- * лерода, который одновременно с водоро- Q() дом подают в гаэогенерационную колонну, {" которую выполняют в виде герметичной емкости и размещают на верхнем участке газоотводящей скважины с возможностью подвода к ним тепла от эксплуатационной колонны, а синтезированный метан вводят в поток исходящего газа, лишенного диоксида углерода. Кислород, подавасмый в подземный газогенератор, производят путем ъ электролиза воды под давлением 5-7 МПэ предпочтительно в щелочных электролизах. при этом водород, одновременно получаемый в процессе электролиза, используют для синтеза метана.

На чертеже показана схема реализации заявленного способа газификации.

1800010

Способ осуществляется в следующем порядке, С поверхности 1 до угольного пласта 2 бурят сеть вертикальных скважин 3 и 4, которые затем сбивают друг с другом и обсаживают трубами 5. На дутьевых скважинах

3 размещают оголовки с патрубками, обеспечивающими подвод различных компонентов дутья. В газоотводящих скважинах 4 размещают эксплуатационную колонну 6 с зазором 7 между колонной 6 и обсадной трубой 5. Этот зазор изолируют от атмосферы и пространства подземного газогенератора 8. Подземный газогенератор 8 формируют известным образом, Бурят сеть дутьевых 3 и газоотводящих 4 скважин (с поверхности 1 до угольного пласта 2), Скважины 4 бурят диаметром 600 мм до кровли угольного пласта, после чего заглубляют в последний диаметром 300 — 350 мм.

Верхнюю часть скважины на участке размещения газогенераторной колонны 9

-выполняют расширенной до 1000 мм. Скважину обсаживают трубой 5 диаметром 500 мм с тампонажем затрубного пространства (на нижнем торце обсадной трубы закрепляют фланец, проходное сечение которого

250-300 мм). В скважину опускают эксплуатационную колонну труб диаметром 250300 мм до упора во фланец, после центровки эксплуатационной колонны соосНО с обсадной трубой фиксируют нижний торец. эксплуатационной колонны на поверхности фланца, например, сваркой или жаростойким скрепляющим составом.

В этом же порядке скрепляют с обсадной трубой состав гвзогенераторной колонны 9.. Межтрубный зазор 7 выполняют с каналами (патрубками) подвода воды 13 и отвода пара 14, а гаэогенераторную колонну 9 — с каналами подвода компонентов синтеза,15, выходные отверстия которых размещены в нижней части колонны 9, и отвода синтез-газа 16, приемное отверстие которого размещено в верхней части колон-. ны 9.

На поверхности земли монтируют рабо. чую сеть. размещают плазмотрон 11, блок

12 очистки газа. электролизер 10, источник

17 воды, которые связывают следующим образом.

Источник 17 воды связывают с патрубком 13 подачи воды межтрубного зазора 7. патрубок отвода пара которого связывают с дутьевой скважиной 3.

Электролиэер 10 выходом "по кислороду" связывают с дутьевой скважиной 3, а выходом "по водороду" — с одним иэ каналов

15 газотенераторной колонны 9 подвода компонентов синтеза.

Выход эксплуатационной колонны 6 связывают с блоком 12 очистки газа, на вы;оде которого установлен компрессор 18, а один из выходов блока 12 очистки (по диоксиду углерода) связан с плазмотроном 11.

Выход плазмотрона 11 (по оксиду углерода) связан с вторым каналом 15 газогенераторной колонны 9, Выходной канал 16 газогенераторной колонны 9 через турбосепаратор 19 связан с трубопроводом

20 отвода газа — продукта газификации, В качестве потребителя газа — продукта газификации показана энергетическая установка

21. содержащая камеру 22 сгорания, газовую турбину 23, на валу которой установлен турбогенератор 24, Выход газовой турбины

23 связан с котлом-утилизатором 25, включенным в паротурбинный контур, содержащий паровую турбину 26 с генератором 27 и конденсатором 28, Кроме того, на чертеже показан компрессор 29.

Процесс газификации осуществляют известным образом с подачей дутья в скважину 3 и отводом газа через скважину 4, Отводимый газ отдает тепло эксплуатационной колонне 6, которое отбирается водой, подаваемой от источника 17 в межтрубный зазор 7, Вырабатывающийся при атом пар используют в качестве дутья в скважину 3.

Кислородную составляющую дутья получают в электролизере 10 под давлением 5

МПа, после чего подают в скважину 3. ВодоIl род, получаемый одновременно с этим, используют в качестве исходного компонента для синтеза метана.

Синтез метана начинают после того, как газогенераторная колонна прогреется до

250 — 300 С, а подземный газогенератор выйдет на стабильный режим работы. При необходимости ускорения процесса прогрева газогенераторной колонны 9 временно снижают интенсивность отвода тепла, например, уменьшением объемов подаваемой воды и т.п, Из отводимого по скважине 4 газа — продукта газификации отбирают диоксид углерода (COz), из которого в плазмотроне 11 получают оксид углерода (второй KQMnoнент, потребный для синтеза метана). В зависимости от давления в потоке СО на выходе плазмотрона его компремируют до получения такого же давления, как и давление подаваемого водорода, указанные компоненты (H2 и СО) подают в нижнюю часть газогенераторной колонны 9. Синтезированный метан отводят через канал 16, размещенный в верхней части газогенераторной колонны. В турбосепараторе 19 (вал которого связан с генератором

27) отделяется СН4 от воды. одновременно

1800010 давление отходящего СН4 уменьшается до межтрубном зазоре между стенками обслддавления, равного давлению в потоке отво- ной трубы и эксплуатационной колонны, пп димого (очищенного от COz) газа — продукта которой отводят исходящий газ. о т л и ч а югазификации (который сжимают в компрес- шийся тем, что, с целью повышения соре 18), после отбора СОр для повышения 5 эффективности газификации за счет обеспе.пропускной способности трубопровода 20. чения возможности получения газа высокой

Газ, образованный смешиванием синтези- теплотворной способности, из исходящего рованного метана и газа-продукта газифи- газа отбирают диоксид углерода, осуществкации, очищенного от СОр, сжигают в ляют каталитический синтез метана, при камере 22 сгорания (компрессор 29 обеспе- 10 этом из отобранного диоксида углерода чивает подвод к камере 22 сгорания доста- получают оксид углерода, которую одновреточного объема воздуха), Образующиеся менно с водородом подают в газогенераципри этом газы срабатывают в газовой турби- онную колонну, которую выполняют в виде не 23 (с выработкой электроэнергии). Тепло герме Фчной емкости и размещают на верхгазов, прошедших газовую турбину 23, от- .15 нем участке гаэоотводящей скважины с,возбирается в котле-утилизаторе с выработкой можностью подвода к ней тепла от пара, который затем срабатывает в паровой эксплуатационной колонны, а синтезиротурбине 26 (также с выработкой электро- — ванный метан вводят в поток исходящего энергии). .газа, лишенного диоксида углерода.

20 2, Способ по и. 1, отл и ч а ю щи и с я

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я тем, что кислород. подаваемый в подземный

1. Способ газификации угля, включав-. газогенератор; производят путем электрощий подачу в подземный газогенератор че- : лизаводыподдавлением5-7МПа, предпочерез подающую скважину дуться иэ пара и . тительно в щелочных электролизерах, при кислорода и отвод исходящего газа по газо- 25 этом водород, одновременно получаемый в отводящей скважине с выработкой пара пу- процессе электролиза, используют для синтем отбора тепла исходящего газа в теза метана, 1800010

° Ю МОЮ Ю ффВ ° Ю

Тие () Составитель Г.Чумакова

Техред М.Моргентал Корректор С. Шекмар

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, .101

Заказ 1143 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5