ПОДЗЕ́МНАЯ ГАЗИФИКА́ЦИЯ
-
Рубрика: Технологии и техника
-
Скопировать библиографическую ссылку:
ПОДЗЕ́МНАЯ ГАЗИФИКА́ЦИЯ, метод разработки месторождений твёрдых горючих полезных ископаемых (уголь, сланцы) путём перевода их в газообразное состояние в месте залегания; осуществляется с помощью воздуха, кислорода, водяного пара или их смесей при высокой темп-ре. Осн. продуктом П. г. угля является горючий газ (состоит в осн. из CO и H2); сланцев и битумов – горючий газ, жидкое топливо, смолы, масла, фенолы и др. продукты.
П. г. включает прогрев залежи, процесс горения, механич. растрескивание и обрушение пород вследствие температурного воздействия в зависимости от состава залежи, горно-геологич. условий и др. П. г. позволяет поддерживать процесс без подвода теплоты извне за счёт экзотермич. реакций части горючих компонентов залежи с кислородом дутья (автотермичность). По способу вскрытия и подготовки залежи к П. г. различают шахтные, скважинные и комбиниров. схемы. Осн. оборудование, применяемое при П. г.: компрессоры и воздуходувки для подачи дутья в залежь, скрубберы и циклоны для очистки и обеспыливания газа, конденсаторы для получения жидких и твёрдых продуктов.
П. г. угля (ПГУ) относится к нетрадиц. экологически чистым технологиям разработки угольных пластов и сжигания угля. В угольном подземном месторождении бурят скважины; через одну из них пласт поджигают (напр., горящим коксом, электровоспламенителем) и к раскалённой угольной поверхности подводится окислитель через систему дутьевых скважин, а образующийся горючий газ отводится через систему газоотводящих скважин. Газ ПГУ перерабатывается на комплексном энергохимич. предприятии (рис.). После очистки газ используется на ТЭС и на химич. заводе. При ПГУ можно получать газ с теплотой сгорания 4,6–5,4 МДж/м3 на возд. дутье, 6,7 МДж/м3 с применением дутья, обогащённого кислородом (концентрация кислорода 65%), и до 10–11 МДж/м3 на чистом технич. кислороде (98%).
Применение ПГУ в отличие от традиц. способов добычи и переработки угля снижает вредное воздействие на окружающую среду в осн. за счёт отсутствия в отходящих продуктах твёрдых частиц (зола и несгоревший уголь) и существенно меньших количеств экологически вредных компонентов (NОх, SО2 и СО2).
ПГУ впервые реализована в нач. 1930-х гг. в СССР; в 1940–95 в СССР и РФ на 5 пром. предприятиях, эксплуатирующих подмосковный и ангренский бурые угли, донецкий и кузнецкий каменные угли, и 2 опытных предприятиях, работающих на тощих каменных и высоковлажных бурых углях, всего было газифицировано ок. 15 млн. т угля и получено более 50 млрд. м3 газа.
В нач. 21 в. развитие ПГУ обусловлено значит. запасами углей, отработка которых традиц. способами неэффективна (напр., глубоко залегающие угольные пласты или оставленные запасы угольных шахт, в т. ч. закрывающихся). Совр. конструкции дутьевых и газоотводящих скважин, а также управляемая система выгазовывания (отработки) угольного пласта позволяют устойчиво и стабильно получать газ с более высокой (по сравнению с ранее применяемой технологией ПГУ) теплотой сгорания на воздушном и кислородном дутье, повысить степень выгазовывания угольного пласта до 90–95%, снизить утечки газа из подземного газогенератора до 5%, достичь 80% кпд газификации, минимизировать экологич. воздействие на подземную гидросферу, получать газообразный энергоноситель по себестоимости в 1,5–2 раза меньше, чем условное топливо на угольных шахтах. Предусматривается строительство в Кузбассе опытно-пром. предприятия П. г. производительностью по газу 3–4 млрд. м3/год (выгазовывание угля 400– 500 т условного топлива в год), работающего по новой управляемой и контролируемой технологии на всех её стадиях.
Идея П. г. углей выдвинута Д. И. Менделеевым в 1888, в Великобритании эксперименты в этой области проводились в 1910–15 У. Рамзаем. В США П. г. и подземная перегонка сланцев впервые опробована в 1910 (П. г. сланцев и битумов осуществляется с 1980-х гг.).
В нач. 21 в. устойчивая и долгосрочная тенденция роста цен на углеводородное сырьё на мировом рынке способствует развитию ПГУ, прежде всего, для стран, не располагающих необходимыми ресурсами нефти и газа, со значит. запасами углей – США, КНР, Индия, Австралия и др. См. также Нетрадиционная энергетика.