Способ зажигания твердого топлива, например сланца,в процессе его подземной переработки

 

<н686629

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (6) ) Дополнительный н патенту— (22) Заявлено 250775 (21) 21б2239/23-2б

Свюз Свветскни

Свцналнстнческнк

Республик (5Ц М. Ил. (23) Приоритет- (32) 2б,07. 74

С 10 У 5/00

С 10 В 57/20

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (31) 492593 (33) США

Опублиновано150 9,79 Бюллетень Ж 3 4

Дата опубликования оиисаиия1509,79 (63) УДКб22.278 (088. 8) Иностранец

Роберт С.Бартон 3-ий (США) (72) Автор изобретения

Иностранная фирма Оксидентал Петролеум Корпорейшн (CtIIA ) (71} Заявитель (54) СПОСОБ ЗАЖИГАНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА, НАПРИМЕР.СЛАНИЯ, В ПРОЦЕССЕ ЕГО

ПОДЗЕМНОЯ ПЕРЕРАБОТКИ

Изобретение относится к области подземной переработки твердого топлива, в частности к способам его зажигания в процессе подземной переработки.

Известен способ зажигания твердого топлива в процессе его подземной переработки, включающий бурение скважины в пласте, размещение в ней горелки и сжигание смеси газообразного топлива и окислителя в горелке (1) .

Однако при использовании известного способа происходит перегрев горелки,что приводит к снижению эффективности ее работы и тем самым к увеличению времени зажигания сланца в скважине, Целью изобретения является интенсификация процесса и обеспечение устойчивой работы горелки.

Укаэанная цель достигается тем, что в низу скважины создают нагнетательную камеру, поперечное сечение. которой больше поперечногО сечения скважины, и в процессе сжигания газообразного топлива и окислителя в горелке в скважину нагнетают окисляющий газ.

Наличие нагнетательной камеры, которая охватывает горелку, обеспечивает относительно низкую скорость вблизи горелки нагнетаемого воздушного потока, улучшая тем самьм теплоотдачу от. горелки к этому воздуху для ее охлаждения, что позволяет горелке работать при более высоких внутренних температурах и лучшем использовании газообразного топлива; при этом пониже скорость нагнетаемого воздуха . позволяет улучшить процесс смешения воздуха с продуктами сгорания и получить высокие температуры при устойчивом факеле и максимальном использовании тепла, получаемого от газообразного топлива

B результате этого горелка может работать с большей тепловой мощностью, чем при;, использовании ранее известных способов, кроме того, поскольку получаются более высокие температуры факела, то вблизи горелки осуществляется более эффективное воспламенение горючегс сланца.

На чертеже представлен вертикальный разрез пласта и дана верхняя часть объема реторты.

686 6 29

Объем реторты 1 заполнен частицами горючего сланца, раздробленного взрывом.

Выше потолка 2 объема реторты 1 расположен покров 3 - неразрушенная порода. Толщина этого покрова произвольна и может составлять несколько десятков или сотен метров.

Через покров 3 к верхушке кучи раздробленíoro сланца тянется цилиндрическая скважина 4..Эта скважина может быть выполнена до Или после взрыва, образующего кучу раздробленного сланца, но обычно ее делают после взрыва. Скважина может быть выполнена обычными способами бурения и расширена до требуемого размера. В случае проницаемости покрова

3 скважина 4 может быть укреплена стальной трубой.

У нижнего конца скважины 4 образуют нагнетательную камеру 5, поперечное сечение которой больше поперечного сечения скважины. Нагнетательная камера 5 сообщается внизу с верхушкой кучи раздробленного сланца. Эта камера может продолжаться на некоторое расстояние ниже потолка

2 в кучу сланца, но обычно основную часть нагнетательной камеры выполняют в покрове 3, представляющем собой неразрушенную породу так, чтобы камера оставалась незамкнутой такая нагнетательная камера может быть выполнена до взрыва, производимого с целью получения кучи раздробленного сланца, однако заранее выполненная камера может разрушиться во время взрыва, поэтому предпочтительнее выполнять ее после взрыва. Обычно для выполнения нагнетательиой камеры 5 в нижнюю часть скважины 4 опускают обычный инструмент для расширения скважины и расширяют камеру, увеличивая ее диаметр. Например, при диаметре скважины, равном 25 см, обычными инструментами может бить выполнена камера диаметром 43-68 см.

Высота камеры должна быть достаточной для размещения в ней горелки

6 и должна гарантировать, что частицы раздробленного сланца не заблокируют нижний конец камеры настолько, что затормозят прохождение через него поступающего в зону горения воздуха.

После выполнения камеры горелку б опускают вниз через скважину 4 в нагнетательную камеру 5, например, при помощи троса 7, соединенного с лебедкой 8, расположенной выше покрова 3. Предпочтительно, когда горелка размещена почти полностью в нагнетательной камере 5 и не закупоривает скважину 4, препятствуя прохождению сквозь нее воздуха.

Однако, если диаметр горелки не очень велик, верхняя часть ее может быть расположена в скважине, не слишком сокращая при этом воздушный поток.

Воздух подается через скважину 4 в кучу сланца от любой обычной воздуходувки 9, показанной на чертеже схематично. для обеспечения работы ropелки б к ней подсоединена идущая вверх по скважине 4 подсобная цепь

10 наземного питания. Окислитель, например сжатый воздух,и газообразное топливо, например горючий газ, подаются от источников 11, 12 вниз по шлангам 13, 14, расположенным в цепи 10, к горелке.

B качестве газообразного топлива обычно могут быть использованы пропан, бутан, природный гаэ, газ, полученный при сухой перегонке горючего сланца, или другие горючие вещества, как,например, нефть.

В качестве окислителя для горелки 0 и/или в качестве газа, нагнетаемого в скважину, могут быть использованы обогащенный кислородом воздух или смесь с отходящим при перегонке газом.

Горелка снабжена обычным датчиком пламени 15, сигнализирующим, что зажигание газообразного топлива произошло и что идет нагрев горючего сланца. Горелка может быть так

30 же снабжена термопарами, соединенными через цепь 10 наземного питания с их измерительной схемой 16.

Такие термопары указывают на температуру у нижнего конца горелки, ЯЯ где имеет место самый сильный нагрев.

Это дает возможность определить, когда нужно уменьшить подачу окислителя и газообразного.топлива в горелке, чтобы снизить скорость

40 теплообразования и/или, если нужно, увеличить количество воздуха, нагнетаемого вниз по скважине вокруг горелки, для обеспечения дополнительного охлаждения и предотвращения перегрева горелки.

Горелка б направляет сильное пламя, выходящее иэ ее нижнего конца, на верхушку кучи раздробленного сланца, Работа горелки продолжается до тех пор, пока значительный объем горючего сланца не будет нагрет выше его температуры воспламенения, когда горение кучи сланца не станет самоподдерживающимся. Огромное количество тепла, выделяемого при го рении сланца, быстро бы вывело из строя горелки и элементы внутри нее, если бы не было обеспечено ее охлаждение. Поэтому после осуществления зажигания сланца от воздухоб© дувки 9 вниз в скважину нагнетается воздух для охлаждения горелки б и поддержания ее при температуре безопасной работы.

Возможно так же направлять некоторую часть окислителя от источника

68Г> 629

Формула изобрет

15 !3

Ю

11

Под пи сн ое 1 ираж 609

ЦНИИПИ Заказ 5365/57

Фили л ППП Ïàòåíò!31 г. Ужгород/ ул. Про оектная 4

11 в верхнюю часть горелки б для охлаждения ее внутренней полости.

Этот дополнительный охлаждающий гаэ выходит через отверстие или отверстия 17 в нижней части горелки в зону, окружающую горелку.

Этот газ смешивается с воздухом, нагнетаемым вниз по скважине 4.

Это внутреннее и наружное охлаждение горелки значительно снижает внутреннюю температуру ее.

Следует отметить, что воздух, подаваемый вниз по скважине 4 вокруг горелки, несет с собой кислород для горения углеродистого вещества в горючем сланце, нагреваемом горелкой. Он несет также тепло от пламени горелки внутрь кучи частиц сланца для нагревания значительного объема. После того, как горение сланца в реторте становится самоподдерживающимся, горелку можно выключить или вытащить иэ скважины, а перегонку проводить нормальным образом, подавая воздух или другой гаэ вниз по скважине.

Способ зажигания твердого топлива, например сланца, в процессе его подземной переработки, включающий бурение скважины э пласте, размещение в ней горелки, сжигание смеси газообразного топлива и

10 окислителя в горелке, о т л и ч а юшийся тем, чт-,. с целью интенсификации процесс,;: обеспечения устойчивой работы горелки, в низу скважины создают нагнетательную каме15 ру, поперечное сечение которой больше поперечного сечения скважины, и в процессе сжигания газообразного топлива и окислителя в скважину нагнетают окисляющий газ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Патент США Р Зб28929, кл. 48-210, 21.1Ã2.71,