початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2100588

СПОСІБ ОДЕРЖАННЯ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ ПРИ бесшахтной углегазіфікаціі І / АБО ПІДЗЕМНОМУ УГЛЕСЖІГАНІІ

Ім'я винахідника: Васючков Ю.Ф .; Воробйов Б.М.
Ім'я патентовласника: Васючков Юрій Федорович; Воробйов Борис Михайлович
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1995.10.31

Винахід відноситься до гірської промисловості і може бути використано для прямого, на місці залягання вугільних пластів, отримання електричної енергії при експлуатації метаноносності родовищ вугілля шляхом спільного метанодренажа і газифікації вугілля в масиві. Забезпечує підвищення ефективності отримання електро-і / або теплової енергії за рахунок спільного використання теплосодержания метану і генераторного газу. Досягається і збільшення коефіцієнта використання теплової енергії вугілля. Здійснюють формування панелей-блоків вугілля. Новим є те, що одночасно з газифікацією та / або спалюванням вугілля на одних панелях на інших прилеглих панелях здійснюють дегазацію з відсмоктуванням метану. Отриманий при цьому метан змішують з генераторним газом перед подачею на газову турбіну з електрогенератором. Панелі вугільного масиву послідовно піддають спочатку дегазації, а потім газифікації.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до гірської промисловості і може бути використано для вироблення електричної енергії. Спосіб може бути ефективно застосований при експлуатації вугільних родовищ з кондиційним і некондиційними запасами при досить високій газоносності (більше 8 10 м ³ / т) вугільних пластів.

Відомі два технологічно які пов'язані способу бесшахтной метанодренажа шляхом буріння свердловин з поверхні і бесшахтной підземної газифікації вугілля в масиві. У першому випадку метан отриманий з свердловин, використовується як газоподібне паливо, а в другому випадку генераторний газ для побутових цілей і вироблення електроенергії на теплових станціях.

Недоліками відомих способів є великі витрати і низька продуктивність праці (висока трудомісткість і, отже, висока собівартість енергії). Крім того, обидва відомих способу характеризуються невеликим коефіцієнтом корисної дії отримання та використання енергії, укладеної у вугільних пластах, так як в першому випадку при дренажі метану використовується тільки енергія метану, а в другому випадку не використовується тільки енергія метану, а в другому випадку не використовується газ метан як носій енергії. А генераторний газ є низькокалорійним, що вимагає великих капітальних витрат.

Пропонований метод може застосовуватися в широкому діапазоні гірничо-геологічних умов:

• пласти з енергетичним вугіллям;
• вугільні пласти із середньою і високою газоносністю;
• пласти потужністю 0,4 0,5 м і вище;
• помірна обводненість родовища;
• помірна нарушенность родовища, особливо небажані диз'юнктивні порушення (скиди, викиди);
• досить щільні товщі покривають порід;
• вугілля високозольні;
• вугілля з високим вмістом сірки;
• ділянки вугільних родовищ; непредусматріваемие до обробки традиційними методами (шахтами або кар'єрами);
• решту запасів вугілля на закритих шахтах (запобіжні цілики, невідпрацьовані ділянки шахтних полів, ділянки шахтних полів з некондиційними запасами).

Таким чином, пропонований комбінований метод може знайти застосування на пластах середньої і підвищеної газоносності (по метану), відпрацювання яких, з тих чи інших міркувань, не може бути проведена традиційними методами через недостатню потужність пластів вугілля, високий вміст сірки, високої зольності вугілля і ін. тобто даний метод може знайти застосування для відпрацювання забалансових вугілля, які в даний час не можуть бути відпрацьовані традиційними методами з достатнім економічним ефектом.

Відомий спосіб отримання електричної енергії при підземної газифікації вугілля, що є найбільш близьким до заявленого і тому взятий за прототип, що полягає в бурінні свердловин у вугільний масив, подачі дуття і газифікації вугілля в масиві, відсмоктування продуктивного газу газифікації та подачі його на газову турбіну, що приводить в дію електрогенератор.

Недоліками відомого способу є низький коефіцієнт корисної дії (низька повнота вилучення енергії з газоносної товщі і її використання), великі витрати на виробництво електроенергії і мала продуктивність праці, наслідком чого є висока собівартість отриманої електроенергії.

Метою винаходу є підвищення ефективності отримання та використання енергії, укладеної у вугільних пластах кондиційних і некондиційних запасів за рахунок підвищення повноти вилучення енергії з вугленосної товщі при одночасному зниженні витрат.

Це досягається тим, що одночасно використовуються два енергоносія: метан вугленосних товщ і генераторний газ, який є додатковим носієм теплової енергії; крім того, використовується комбінований цикл вироблення електроенергії, при якому поєднуються газова (на базі метану і генераторного газу) і парова (працює від тепла газів) турбіни, що працюють на один загальний електрогенератор.

Суть методу полягає в органічному і технологічному об'єднанні технології дегазації вугільних пластів з поверхні і підземної газифікації вугілля в масиві. Обидва процеси здійснюються безперервно і поєднані в часі; дегазації вугільного масиву передує його газифікації.

Дренаж метану здійснюється через свердловини, пробурені з поверхні з подальшим використанням цих свердловин для газифікації вугілля в масиві. Таким чином, пропонується бесшахтной технологія використання енергії, укладеної в вугіллі і породах, що вміщають.

В результаті дегазації (на першій стадії) з вугільного масиву відкачується метан, а на другий здійснюється газифікація вугільного масиву з отриманням енергетичного газу. Обидва продукти метан і генераторний газ - використовуються в суміші для вироблення електроенергії на тепловій електростанції.

Перша стадія комплексного процесу дренаж метану здійснюється з поверхні через свердловини (вертикальні, похилі і горизонтальні) із застосуванням стимулювання метаноотдачі шляхом різних методів (гідророзрив пласта, кислотна обробка і т.п.).

Друга стадія газифікація вугілля ведеться за методом потоку з використанням по можливості раніше пробурених для метано-каптажних свердловин як для розпалювання, так і для з'єднання збійки-каналу газифікації і для подачі дуття і відведення генераторного газу.

технологічні схеми

Комбінована технологія формується з трьох базових технологічний рішень: метаноотсос з поверхні, підземна углегазіфікаціі і підземне спалювання вугілля. Можливі комбінаційні поєднання представлені в таблиці.

Технологічна схема II пропонується в якості основної, так як складові базові технологічні рішення метанодренаж з поверхні і підземна углегазіфікаціі є кожна по собі найбільшою мірою апробовані в промисловості. Тому патентна заявка розглядається в основному для даної комбінованої технологічної схеми. Технологічні параметри і послідовність робіт наводяться для II комбінованої технологічної схеми для експлуатації пологопадающих пластів (10 25 ^o) середньої потужності, при цьому весь комплекс робіт ведеться тільки через свердловини, пробурені з поверхні (бесшахтной метод).

Принципова схема розкрою шахтного поля і відпрацювання панелей у шахтному полі показана на фіг. 1. Як кордонів панелей по простяганню приймаються вугільні цілики шириною 3 5 м (на фіг. 1 не показані) або диз'юнктивні порушення (скиди, взброси, зрушення). Ширина панелі по простяганню може коливатися в межах 50 80 м, а по падінню 100 150 м. Ці розміри повинні уточнюватися в кожному конкретному випадку залежно від конкретних гірничо-геологічних умов.

Початковий період розвитку робіт в поверсі / крилі шахтного поля показаний на фіг. 2. У цей період 1-я панель дегазується через свердловини, пробурені з поверхні. Метан з вугільної товщі по трубопроводу відсмоктується і використовується в газовій турбіні для вироблення електроенергії. Перша панель повністю підготовлена ​​до відсмоктування метану шляхом гідрорасчлененія або фізико-хімічної обробки пласта вугілля для інтенсифікації метаноотдачі. Після завершення дегазації 1-й панелі тут почнеться підготовка земному газогенератора, а у 2-й панелі таким же чином буде вестися метаноотсос.

Схема підготовки та відпрацювання панелей при нормальному розвитку робіт показана на фіг. 3, де

1 дутьевая свердловина газифікованими панелі;

2 газовідвідна свердловина (генераторний газ) газифікованими панелі;

3 метаноотводящая свердловина дегазіруемой підготовлюваної панелей;

4 збійка початковий розжіговий канал;

5 зустрічні забої збійки розжігового каналу;

6 свердловини в процесі буріння;

7 вогневої забій підземного газогенератора;

8 шлак зола;

9 дутьевой трубопровід;

10 газоотводящий трубопровід;

11 метано-дренажний трубопровід;

12 магістральний трубопровід змішаного газу (метан + генераторний газ). Після вигазовиванія n-2 панелі процес углегазіфікаціі проводиться в n-1 панелі. Дуття в вогневої забій 7 подається по дутьевой свердловині 1, а газогенераторний газ відводиться по свердловині 2. Процес газифікації вугілля панелі n-1 проводиться за традиційною технологією безперервної бесшахтной газифікації вугілля в масиві.

У суміжній n-й панелі ведеться метаноотсос через дві похилі метаноотводящіе свердловини 3. При цьому використовується традиційна технологія дренажу метану через похилі свердловини, пробурені з поверхні. Дренується метан надходить в збірний трубопровід 11. В цей же трубопровід надходить метан з n + 1 панелі, де проводиться освіта розжігового каналу зустрічними забоями 5. В n + 2 панелі буряться дві похилі свердловини 6 по пласту вугілля.

При синхронному (у часі) вигазовиванія панелі n-1 і дегазації вугілля в панелі n до моменту завершення газифікації панелі n-1 завершується дегазація вугілля n-й панелі; цей ідеальний випадок дозволить мати одну панель в процесі газифікації та одну суміжну панель в процесі дегазації. В іншому випадку необхідно провести розрахунок кількості панелей, що знаходяться в одночасній газифікації та відповідної кількості дегазіруемих панелей.

Метаноотводящіе свердловини 3 після завершення дренажу можуть бути використані в газифікованими панелі в якості дутьевой- і газовідвідної, що призведе до значного зниження витрат на буріння і облаштування свердловин. Таким чином, підземна газифікація вугілля в масиві і метанодренаж через свердловини поверхні перевірені й освоєні в промисловому масштабі, що є гарантією успішного застосування пропонованого винаходу.

Принципова технологічна схема бесшахтной спільного метану-дренажу і углегазіфікаціі в масиві показана на фіг. 4, де

2 обладнання механічного очищення газу;

3 обладнання хімічної очистки газу;

4 газова турбіна;

5 парова турбіна;

6 електрогенератор;

7 димосос;

8 повітродувка;

9 буровий верстат (похиле буріння);

10 початковий розжіговий канал (збійка);

11 вогневої забій підземного газогенератора;

12 зустрічні забої розжігового каналу;

13 дутьевая свердловина;

14 газоотводная свердловина;

15 метаноотводящая свердловина;

16 похилі свердловини по пласту в період буріння;

17 похилі свердловини підготовлюваний панелі;

18 міжпанельний цілик;

19 лінія електропередачі (до споживача);

20 трубопровід для подачі дуття від повітродувки;

21 трубопровід для відведення генераторного газу;

22 трубопровід для подачі пари до турбіни;

23 газопровід (метан + генераторний аз);

24 трубопровід холодної води;

25 трубопровід для відведення каптованого метану.

На схемі (фіг. 4) представлені: n-2 панель дегазувати і углегазіфіцірована; n-1 панель в стадії газифікації; n-я панель в стадії дегазації (дренаж каптованого метану); n + 1 розжігового каналу, для освіти вогневого забою підземного газогенератора; в період дегазації ця збійка дозволяє забезпечувати більш глибоку ступінь дегазації панелі; n + 2 панель в стадії буріння двох похилих свердловин з поверхні.

Підземна газифікація вугілля в n-1 ведеться за традиційною технологією. Дуття від повітродувки 8 по трубопроводу 20 подається через Дуттьовий свердловину 13 в вогневої забій 11. Генераторний газ відводиться по свердловині 14, а потім по трубопроводу 21 до теплообмінника 1. Охолоджений газ змішується з каптованого метаном, що надходять по газопроводу 25. Дренаж метану здійснюється одночасно в n-й і n + 1 панелях. Змішаний газ (генераторний газ + метан) проходить спочатку механічну очистку в пристрої 2, а потім хімічну очистку в 3. Облагороджений таким чином змішаний газ по газопроводу 23 подається в газову турбіну 4, яка спільно з паровою турбіною 5 приводить в дію електрогенератор 6. Електроенергія від генератора по лінії електропередачі 19 подається споживачам. Димовідвід від газової турбіни здійснюється димососом 7. Вода до теплообмінника 1 подається по трубопроводу 24. Утворений в теплообміннику пар по трубопроводу 22 подається до парової турбіни 5.

Спосіб здійснюється шляхом одночасного метаноотсоса і підземної газифікації вугілля в масиві; отриманий таким чином змішаний газ (метан + генераторний газ) з високою теплотворною здатністю використовується в газовій турбіні. Тепло, що відбирається від генератора газу, використовується для утворення пари, який використовується в паровій турбіні, що працює в тандемі з газовою турбіною. Принцип двухстадийной обробки панелей (1-я стадія метаноотсос, а 2-я стадія підземна углегазіфікаціі) дозволить істотно підвищити коефіцієнт корисної дії отримання електроенергії бесшахтной способом за пропонованою технологією; при цьому створюється можливість істотно знизити вартість одиниці електроенергії. Крім того, пропонована технологія отримання електроенергії є екологічно чистою. Соціальний ефект досягається відсутністю людей, що працюють під землею (бесшахтной метод).

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Спосіб отримання електроенергії при бесшахтной углегазіфікаціі і / або підземному углесжіганіі, що включає газифікацію та / або спалювання вугілля в масиві і відведення генераторного газу на газову турбіну з електрогенератором, що відрізняється тим, що одночасно з газифікацією та / або підземним спалюванням на одних експлуатованих участках- панелях вугільного масиву, на інших прилеглих панелях здійснюють дегазацію з відсмоктуванням метану, при цьому отриманий в результаті метан змішують з генераторним газом перед подачею на газову турбіну, а панелі вугільного масиву послідовно піддають спочатку дегазації, а потім газифікації.

2. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що тепло генераторного газу, отримане від охолодження останнього після виведення з вугільного масиву, відводять на парову турбіну і здійснюють вироблення електроенергії з комбінованого циклу з використанням газової та парової турбін, що працюють на один електрогенератор.

3. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що в масив вугілля бурять свердловини з поверхні і використовують їх спочатку як дегазаційні для відсмоктування метану, а потім для подачі дуття в вогневої забій підземного газогенератора і відведення генераторного газу.

4. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що відсмоктування метану та газифікації піддають некондиційні запаси вугілля для підвищення ступеня використання вугільних родовищ як джерело невідновлюваної енергії.

Версія для друку
Дата публікації 14.02.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів