Подземная газификация Раковского буроугольного месторождения Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 662.76

Б.И. Кондырев, Н.А. Николайчук, А.В. Белов, И.В. Гребенюк

КОНДЫРЕВ Борис Иванович - доктор технических наук, профессор кафедры горного дела и комплексного освоения георесурсов Инженерной школы (Дальневосточный федеральный университет, Владивосток). НИКОЛАЙЧУК Николай Артемович - кандидат технических наук, доцент кафедры горного дела и комплексного освоения георесурсов Инженерной школы (Дальневосточный федеральный университет, Владивосток). БЕЛОВ Алексей Викторович - кандидат технических наук, доцент кафедры горного дела и комплексного освоения георесурсов Инженерной школы (Дальневосточный федеральный университет, Владивосток). ГРЕБЕНЮК Игорь Владимирович - заведующий сектором анализа и контроля результатов НИОКР Инженерной школы (Дальневосточный федеральный университет, Владивосток). E-mail: dsi_fentu@mail.ru

© Кондырев Б.И., Николайчук Н.А., Белов А.В., Гребенюк И.В., 2012

Подземная газификация

Раковского буроугольного месторождения

Перспективным для Приморского края является разработка угольных месторождений способом подземной газификации углей. Применение технологии подземной газификации на Раковском буроугольном месторождении дает возможность обеспечивать ресурсами близлежащие энергетические объекты. Новые конструкции подземных газогенераторов и технологические решения позволяют повысить характеристики производимого газа, коэффициент полезного действия процесса газификации.

Ключевые слова: подземная газификация угля, буроугольное месторождение, подземный газогенератор, принципиальная схема, технологические решения, энергетика.

Underground gasification of Rakovskoe brown coal deposit. Boris I. Kondyrev, Nikolay A. Nikolaychuk, Alexey V. Belov, Igor V. Grebenyuk - School of Engineering (Far Eastern Federal University, Vladivostok). The use of underground coal gasification technology in coal deposits of the Primorsky Territory is perspective. Using the underground coal gasification technology in the Rakovsky brown coal depositwill providere sources to nearby energy facilities.New constructions of underground gasifier and technological solutions in underground coal gasification can improve the characteristics of produced gas and the efficiency of the gasification process. Key words: underground coal gasification, brown coal deposit, underground gasifier, principal scheme, technological solutions, power industry

ДВФУ совместно с ОАО «Газпром промгаз» выполнен анализ горно-геологических условий угольных месторождений Дальневосточного региона, выявлен ряд первоочередных месторождений для строительства станций «Подземгаз», которые могут вырабатывать электроэнергию или снабжать газом крупные энергетические объекты (ТЭЦ, ГРЭС).

Одним из таких месторождений в Приморском крае является Раковское буроугольное месторождение, его исследование проведено по изученным геологическим материалам в соответствии с требованиями Временных критериев пригодности угольных месторождений для подземной газификации, разработанных лабораторией подземной газификации углей в Институте горного дела им. А. А. Скочинского.

Раковское буроугольное месторождение расположено в освоенном угольной промышленностью районе с развитой инфраструктурой, где имеются потребители энергетического газа, получаемого в процессе подземной газификации углей (ПГУ), в перспективе потребителем будет в том числе проектируемая Уссурийская ТЭЦ.

В результате анализа установлены запасы угля по пластам II, III, 111н, IV, залегающим ниже границы открытой добычи и пригодным для подземной газификации. Запасы угля по этим пластам для ПГУ составляют 69,2 млн т по категории С и 17,6 млн т по категории С2, что обеспечивает работу станции «Подземгаз» на необходимый амортизационный срок при любой мощности.

Принципиальная схема предприятия подземной газификации углей представлена на рисунке.

Для опытно-промышленного предприятия ПГУ на Раковском буроугольном месторождении выбран подземный газогенератор нового технического уровня, разработанный в ОАО «Газпром промгаз». В новой технологии ПГУ реализуется направленный подвод окислителя к раскаленной реакционной поверхности угольного пласта, что обеспечивает более высокий температурный уровень и выход СО. Кроме того, устойчивость и стабильность процесса газообразования обусловлена перемещением (по мере выгазования

угольного пласта) реакционного канала пос-

Компрессорный цех . ' Здание электростанции

тоянных геометрических параметров.

В новой технологии ПГУ практически невозможны неадекватные потоки окислителя в выработанном пространстве подземного газогенератора, а следовательно, элементы дожигания сформировавшегося газа ПГУ и снижение теплоты его сгорания. В традиционной (старой) технологии процесс ПГУ часто сопровождается этими неблагоприятными явлениями, отсюда наблюдалась неустойчивость технологического процесса [1-3].

Опытно-промышленный газогенератор

включает серию параллельных наклонно-

направленных газоотводящих и дутьевых

Принципиальная схема предприятия подземной газификации углей

скважин, пересекаемых на горизонте первоначального канала газификации наклонно-

горизонтальной скважиной. Для предварительного осушения участка газификации и водоотлива из выга-зованного пространства газогенератора в процессе его эксплуатации пробурены специальные дренажные и водоотливные вертикальные скважины. Положение статического уровня подземных вод на участке газификации контролируется с помощью гидронаблюдательных скважин.

В новой технологии предусмотрен перенос точки подвода дутья к реакционной зоне угольного пласта (снизу вверх) по мере его выгазования. На фрагменте подземного газогенератора, состоящего из одной дутьевой и двух газоотводящих скважин (в плоскости пласта), можно проиллюстрировать способ эксплуатации дутьевых скважин.

Дутьевые и газоотводящие скважины бурят направленно по угольному пласту (независимо от угла его залегания - от горизонтального до крутопадающего). Эти скважины располагают параллельно друг другу и поочередно. Расстояние между скважинами обусловлено прежде всего мощностью газифицируемого угольного пласта. Скважины бурят вне зоны сдвижения покрывающего горного массива, т.е. в лучшем варианте - со стороны почвы угольного пласта.

Дутьевые скважины обсаживают колонной на всю длину и используют для направленного подвода дутья непосредственно к огневому забою реакционной поверхности угольного пласта. Контролируемое взаимодействие окислительного дутья с огневым забоем угольного пласта благоприятствует надежному и управляемому процессу выгазования угольного пласта.

По мере выгазования угольного пласта, начиная от поперечной горизонтальной скважины к входу дутьевой скважины в угольной пласт, колонна дутьевой скважины при противоточном перемещении очага горения ликвидируется, и зона взаимодействия окислительного дутья с раскаленной поверхностью переносится в зону с нетронутым углем. Таким образом, зону взаимодействия перемещают вдоль дутьевой скважины по мере выгазования угольного пласта, обеспечивая тем самым направленный подвод дутья к огневому забою (без неуправляемых обводных потоков окислителя в подземном генераторе).

Контроль над выгазованием угольного пласта между дутьевыми и газоотводящими скважинами осуществляют по количеству поданного дутья, следовательно - и выгазованного угля. Последний равномерно распределяют между упомянутыми скважинами.

Новая технология ПГУ обеспечивает более высокую устойчивость и стабильность процесса газообразования, повышенный КПД газификации, снижение количества и объема бурения эксплуатационных скважин, возможность управления процессом термических реакций внутри пласта.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кондырев Б.И., Белов А.В., Николайчук Н.А., Гребенюк И.В. Технико-экономические предложения по строительству опытно-промышленного предприятия ПГУ в Приморском крае на Раковском буроугольном месторождении. Технико-экономические предложения. Владивосток: ДВГТУ, 2010.

2. Кондырев Б.И., Жуков А.В., Белов А.В., Гребенюк И.В. Исследование физико-химических процессов скважинных технологий добычи угля: монография. Владивосток: Изд-во Дальневост. гос. техн. ун-та, 2008. 123 с.

3. Zorya A., Karasevich A., Kreinin E. Underground coal gasification its application for production of difficult to recover fuels // Proc. of conf. "Intern. Gas Union World", 2009, Jun. 3-5. N. 5. P. 4294-4305.