[go: up one dir, main page]

RU2278254C1 - Method for electrical power production by underground coal combustion - Google Patents

Method for electrical power production by underground coal combustion Download PDF

Info

Publication number
RU2278254C1
RU2278254C1 RU2004137386/03A RU2004137386A RU2278254C1 RU 2278254 C1 RU2278254 C1 RU 2278254C1 RU 2004137386/03 A RU2004137386/03 A RU 2004137386/03A RU 2004137386 A RU2004137386 A RU 2004137386A RU 2278254 C1 RU2278254 C1 RU 2278254C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coal
drift
heat
slopes
uprise
Prior art date
Application number
RU2004137386/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Артурович Прокопенко (RU)
Сергей Артурович Прокопенко
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кузбасский государственный технический университет" (ГУ КузГТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кузбасский государственный технический университет" (ГУ КузГТУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кузбасский государственный технический университет" (ГУ КузГТУ)
Priority to RU2004137386/03A priority Critical patent/RU2278254C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2278254C1 publication Critical patent/RU2278254C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

FIELD: mining, particularly electrical power generation by underground coal combustion.
SUBSTANCE: method involves forming isolated coal blocks in seam to be burned-off by driving down-dip uprise drifts for the full seam thickness and connecting the drifts with each other by ignition drift isolated from lower coal bed with fire-resistant coating; creating fire-resistant partition walls for the full uprise drift lengths so that the partition walls are arranged in drift centers, wherein fire-resistant coating and fire-resistant partition walls are deepened in rock massif for depth equal to coal-containing rock thickness; forming sluices provided with gates in uprise drifts; forming air-supply hole and ignition drift in each coal block; drilling gas-discharge holes in uprise drift roofs so that gas-discharge holes communicate with each sluice; laying rails in each uprise drift and arranging heat-exchangers on the rails; connecting the heat-exchangers with steam turbine of electric generation plant and heat-transfer material vessel through flexible and rigid heat-resistant pipelines; combusting coal in ignition drift and supplying heat-transfer material into heat-exchangers arranged near fire front line and moved through uprise drifts from ignition drift to surface, wherein heat-exchanger movement speed is regulated on the base of heat-transfer material temperature; forming additional uprise drifts between two adjacent ones in coal block, wherein the additional uprise drifts are adapted to supply air and to move heat-exchangers in the case of heat-exchanger contact with fire front line from both sides thereof. Isolated coal block is formed by filling extreme uprise drifts with non-combustible rock. Coal is ignited from end uprise drift parts. Air is supplied to fire front line zone and gas is discharged from the zone via pipelines laid in uprise drifts.
EFFECT: increased efficiency of gas-coal deposit potential usage for marketable product obtaining and reduced product production cost.
3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу, в частности к получению электроэнергии за счет подземного сжигания угля.The invention relates to mining, in particular to the generation of electricity from underground coal combustion.

Известны различные способы подземного сжигания угля и производства электроэнергии. Так, например, известен способ подземной разработки угольных месторождений и производства электроэнергии (Заявка №94023017, опубл.10.06.1996 г.), включающий сжигание добываемого угля в стационарных подземных топках и выдачу высокотемпературных продуктов на поверхность шахты в паросиловой контур тепломеханического оборудования для производства электроэнергии.Various methods are known for underground burning coal and generating electricity. So, for example, there is a known method of underground mining of coal deposits and production of electricity (Application No. 94023017, published on June 10, 1996), including the burning of produced coal in stationary underground furnaces and the delivery of high-temperature products to the surface of the mine in a steam-powered circuit of thermomechanical equipment for electricity production .

Недостатками способа являются высокая ресурсоемкость углеэнергетического комплекса вследствие затрат на добычу угля, высокая опасность работ для людей, находящихся под землей, стационарность установки и необходимость доставки угля к ней. Все это обусловливает высокую себестоимость получаемой электрической энергии.The disadvantages of the method are the high resource intensity of the coal-energy complex due to the cost of coal mining, the high risk of work for people underground, the plant is stationary, and the need to deliver coal to it. All this determines the high cost of the received electric energy.

Ближайшим техническим решением к предлагаемому способу является способ получения электроэнергии при бесшахтной углегазификации и/или подземном углесжигании (Патент РФ №2100588, МПК 6 Е 21 В 43/295, опубл.1997.12.27), включающий формирование блоков (панелей) угля в пласте, бурение с поверхности воздухоподающих и газоотводящих скважин, последовательную дегазацию и газификацию угольных блоков, отвод метана и генераторного газа через скважины на газовую турбину электрогенератора, при этом тепло генераторного газа отводят на паровую турбину электрогенератора, а получаемую электрическую энергию передают по ЛЭП к потребителям.The closest technical solution to the proposed method is a method of generating electricity during shaftless coal gasification and / or underground coal burning (RF Patent No. 2100588, IPC 6 E 21 V 43/295, publ. 1997.12.27), including the formation of coal blocks (panels) in the formation, drilling from the surface of air supply and gas outlet wells, sequential degassing and gasification of coal blocks, removal of methane and generator gas through the wells to the gas generator’s gas turbine, while the heat of the generator gas is diverted to the steam generator turbine iterator, and the received electric energy is transmitted through power lines to consumers.

Недостатками этого способа являются:The disadvantages of this method are:

- панели пласта разделены межпанельными целиками угля шириной 3-5 м, которые также могут загореться, что приведет к неуправляемому распространению огневого фронта, преждевременному поджогу недренированной от метана панели и нарушению технологического процесса;- the seam panels are separated by interpanel pillars of coal with a width of 3-5 m, which can also catch fire, which will lead to an uncontrolled spread of the fire front, premature arson of an undrained panel from methane and disruption of the technological process;

- оставление угля в кровле и почве скважин на пластах мощностью больше 1,2 м и, как следствие, наличие условий для перехода пожара за пределы сжигаемой панели;- the abandonment of coal in the roof and soil of wells in formations with a thickness of more than 1.2 m and, as a consequence, the presence of conditions for a fire to go beyond the boundaries of the burned panel;

- тепло сжигаемого угля выводится только с генераторным газом и в значительной мере теряется на разогрев пород, рассеивание в массиве, прогрев межпанельных целиков;- the heat of the burnt coal is removed only with the generator gas and is largely lost on heating the rocks, dispersing in the array, heating the interpanel pillars;

- генераторный газ является низкокалорийным энергоносителем, что определяет высокую себестоимость получаемой электроэнергии;- generator gas is a low-calorific energy carrier, which determines the high cost of electricity produced;

- низкий коэффициент полезного действия энергетического комплекса при получении энергии, заключенной в угольных пластах, и большой расход угольного вещества в процессе производства электроэнергии;- low efficiency of the energy complex in obtaining energy contained in coal seams, and a large consumption of coal matter in the process of electricity production;

- низкий уровень использования ресурсов газоугольного месторождения, подвергаемого подземному сжиганию, вследствие отсутствия возможностей эффективного использования выжженной горной массы.- low level of use of resources of a gas-coal deposit subjected to underground burning, due to the lack of opportunities for efficient use of burnt rock mass.

Задачей изобретения является повышение эффективности использования ресурсов газоугольного месторождения для производства товарной продукции со снижением ее себестоимости.The objective of the invention is to increase the efficiency of use of resources of a gas-coal field for the production of marketable products with a decrease in its cost.

Указанная задача достигается тем, что в способе получения электроэнергии при подземном углесжигании, включающем формирование блоков угля в пласте, бурение с поверхности воздухоподающих и газоотводящих скважин, последовательную дегазацию и газификацию угольных блоков, отвод метана и генераторного газа на газовую турбину, а тепла генераторного газа - на паровую турбину электрогенератора, передачу электроэнергии потребителям, согласно изобретению блоки угля формируют проведением на всю мощность пласта по его падению уклонов, соединенных запальным штреком, изолированным от нижележащей толщи угля огнеупорным покрытием, на всем протяжении уклонов по их центру создают огнеупорные разделительные стенки, при этом огнеупорное покрытие и огнеупорные разделительные стенки создают с заглублением в породный массив на величину мощности углесодержащих пород, затем в уклонах формируют шлюзы, снабженные шлюзовыми воротами, в каждом блоке угля с поверхности бурят одну воздухоподающую скважину в кровлю запального штрека на равном удалении от уклонов, а в кровлю уклонов в каждый шлюз бурят газоотводящие скважины, по обеим сторонам огнеупорных разделительных стенок в уклонах прокладывают рельсовые дороги и размещают на них теплообменники, которые соединяют системой гибких и жестких жаростойких трубопроводов с паровой турбиной электрогенератора и резервуаром теплоносителя, после этого осуществляют розжиг угля из запального штрека и подачу теплоносителя в теплообменники, которые располагают в зоне огневого фронта, перемещая по уклонам от запального штрека к поверхности, причем скорость передвижения теплообменников контролируют по температуре теплоносителя. Кроме того, между двумя смежными уклонами в блоке угля формируют дополнительные уклоны, по которым перемещают теплообменники в условиях двустороннего контакта с огневым фронтом. После остывания массива через уклоны выжженных блоков угля осуществляют выдачу на поверхность добываемых горельников, а воздухоподающие и газоотводящие скважины используют для вентиляции подземного пространства.This task is achieved by the fact that in the method of generating electricity during underground coal burning, which includes the formation of coal blocks in the formation, drilling from the surface of air supply and gas extraction wells, sequential degassing and gasification of coal blocks, the removal of methane and generator gas to a gas turbine, and the heat of the generator gas - to a steam turbine of an electric generator, the transmission of electricity to consumers, according to the invention, coal blocks are formed by holding the slopes connected to the entire thickness of the formation by its falling x ignition drift, insulated from the underlying coal layer with a refractory coating, throughout the slopes along their center create refractory dividing walls, while the refractory coating and refractory dividing walls create with deepening into the rock mass by the amount of coal-bearing rocks, then locks are formed in the slopes, equipped with lock gates, in each coal block from the surface one air supply hole is drilled into the roof of the pilot drift at an equal distance from the slopes, and into the roof of the slopes in each slope s gas wells are drilled, rail roads are laid on slopes on both sides of the refractory dividing walls and heat exchangers are placed on them, which are connected by a system of flexible and rigid heat-resistant pipelines with a steam generator turbine and a coolant reservoir, after which coal is ignited from the ignition drift and the coolant is fed into heat exchangers, which are located in the zone of the front of fire, moving along the slopes from the firing drift to the surface, and the speed of movement of the heat exchanger The sensors are controlled by the temperature of the coolant. In addition, between two adjacent slopes in the coal block, additional slopes are formed along which heat exchangers are moved under conditions of bilateral contact with the fire front. After cooling the array through the slopes of the scorched blocks of coal, the miners are fed to the surface, and the air and gas wells are used to ventilate the underground space.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена принципиальная технологическая схема подземного сжигания угля и производства электроэнергии; на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1.The claimed technical solution is illustrated by drawings, where figure 1 presents a schematic process diagram of underground coal burning and power generation; figure 2 is a section along aa in figure 1.

Способ получения электроэнергии при подземном углесжигании осуществляют следующим образом. По падению пласта угля последовательно проходят уклоны 1 на всю его мощность и глубину 600-800 м, которые затем соединяют горизонтальной выработкой - запальным штреком 2 (фиг.1). Ширина нарезанных таким образом блоков угля 3 составляет 30-60 м и определяется необходимой производительностью теплообменников 4 (парогенераторов), мощностью пласта угля, его калорийностью, температурой горения и т.д. Для снижения трудоемкости проходческих работ при большой мощности покровных рыхлых отложений уклоны могут формироваться не с дневной поверхности, а с горизонтального штрека, пройденного по простиранию пласта под наносами. С целью предотвращения перемещения огневого фронта 5 за пределы блоков угля 3 почву штрека 2 изолируют огнеупорным покрытием 6 из кирпича, бетона, других современных негорючих материалов, как показано на фиг.2. На всем протяжении уклонов 1 по их центру создают огнеупорные разделительные стенки 7, которыми делят выработанное пространство уклонов 1 на две части. Для повышения безопасности огнеупорное покрытие 6 и огнеупорные разделительные стенки 7 создают с заглублением в породный массив на величину мощности углесодержащих пород. Это обусловлено тем, что в кровле и почве большинства пластов угля залегают слои алевролитов и аргиллитов мощностью 0.3-0,7 м. Эти породы содержат угольное вещество (до 20-40%) и могут выступить проводниками огневого фронта 5 за пределы сжигаемого блока угля 3.A method of producing electricity during underground coal burning is as follows. By the fall of the coal seam, slopes 1 successively pass through its entire thickness and depth of 600-800 m, which are then connected by a horizontal working - firing drift 2 (Fig. 1). The width of the coal blocks 3 cut in this way is 30-60 m and is determined by the required capacity of the heat exchangers 4 (steam generators), the thickness of the coal seam, its calorific value, combustion temperature, etc. To reduce the complexity of tunneling with a large thickness of loose loose sediments, slopes can be formed not from the day surface, but from a horizontal drift, passed along the strike of the formation under sediments. In order to prevent the movement of the fire front 5 outside the blocks of coal 3, the soil of the drift 2 is insulated with a refractory coating 6 of brick, concrete, and other modern non-combustible materials, as shown in Fig.2. Throughout the slopes 1 along their center create refractory dividing walls 7, which divide the worked out space of the slopes 1 into two parts. To increase safety, the refractory coating 6 and the refractory dividing walls 7 are created by deepening into the rock mass by the amount of power of coal-bearing rocks. This is due to the fact that layers of siltstones and mudstones with a thickness of 0.3-0.7 m lie in the roof and soil of most coal seams. These rocks contain coal matter (up to 20-40%) and can act as conductors of the fire front 5 beyond the limits of the burned coal block 3 .

В уклонах 1 через 100-150 м формируют шлюзы 8, снабженные шлюзовыми воротами 9, управляемыми диспетчером с поверхности, что создает условия для управления газовым потоком в подземном пространстве и поддержания режима высокой температуры. Таким образом, в недрах формируют изолированные блоки угля 3, выступающие в дальнейшем в качестве термогазогенераторов или динамичных подземных топок.In the slopes 1 through 100-150 m, locks 8 are formed, equipped with lock gates 9 controlled by a dispatcher from the surface, which creates conditions for controlling the gas flow in the underground space and maintaining the high temperature mode. Thus, insulated coal blocks 3 are formed in the bowels, which subsequently act as thermogas generators or dynamic underground furnaces.

В каждом изолированном блоке угля 3 на равном удалении от уклонов 1 в запальный штрек 2 проводят воздухоподающую выработку 10. Это может быть скважина с поверхности, скважина или уклон по пласту и т.п. В кровлю уклонов 1 в каждый шлюз 8 бурят газоотводящие скважины 11. На первых подготовленных блоках угля 3 через все эти скважины организуют дренаж метана и отвод его на электрогенератор 12. Электрогенератор 12 комплектуют двумя турбинами - газовой и паровой - с возможностью производства электроэнергии по комбинированному циклу. Для передачи производимой электроэнергии потребителям электрогенератор присоединяют к существующим сетям ЛЭП.In each insulated block of coal 3, at an equal distance from the slopes 1, an air supply 10 is conducted into the firing drift 2. This may be a surface well, a well or a gradient along the formation, etc. Gas outlet wells 11 are drilled into the roof of slopes 1 into each gateway 8. On the first prepared blocks of coal 3, methane is drained through all these wells and diverted to an electric generator 12. The electric generator 12 is equipped with two turbines - gas and steam - with the possibility of generating electricity in a combined cycle . To transfer the generated electricity to consumers, an electric generator is connected to existing power line networks.

Затем на почве уклонов 1 по обе стороны от огнестойких стенок 7 монтируют рельсовые дороги для передвижения теплообменников 4. Теплообменник 4 представляет собой цилиндрический котел на колесах (наподобие железнодорожной цистерны), перемещаемый с поверхностного диспетчерского пункта посредством, например, лебедки и превращающий поступающую в него воду в пар высокого давления.Then, on the basis of slopes 1, rail roads are mounted on both sides of the fire-resistant walls 7 to move the heat exchangers 4. The heat exchanger 4 is a cylindrical boiler on wheels (like a railway tank), moved from a surface control station by, for example, a winch and converting the water entering it in high pressure steam.

Для повышения уровня безопасности энергопроизводства возможна организация контурного (каскадного) съема тепловой энергии сжигаемого угля, когда на первом контуре - в подземном теплообменнике 4 - используют тяжелые жидкости (жидкий калий или гликоль) с температурой кипения около 600 градусов по Цельсию, отдающие тепло водяному теплоносителю через другой теплообменник, расположенный в более безопасной зоне, например на поверхности или в заглубленной камере.To increase the safety level of energy production, it is possible to organize a contour (cascade) removal of thermal energy of coal burned when heavy liquids (liquid potassium or glycol) with a boiling point of about 600 degrees Celsius are used in the primary circuit, in the underground heat exchanger 4, which transfer heat to the water coolant through another heat exchanger located in a safer area, such as on a surface or in a buried chamber.

По рельсовым дорогам в уклоны 1 двух первых блоков угля 3 на уровень запального штрека 2 спускают теплообменники 4 (ТО 1, 2, 3 и 4) и соединяют их системой жестких и гибких трубопроводов с электрогенератором 12 и резервуаром 13 теплоносителя. Парогенераторы (теплообменники), трубопроводы, рельсы, тросы, цепи и т.д. изготовляют из материалов, выдерживающих образующуюся под землей высокую температуру. В качестве средств слежения за процессом сжигания угля на огнеупорных разделительных стенках 7 устанавливают температурные датчики и другие приборы контроля.On rails in the slopes 1 of the first two blocks of coal 3, heat exchangers 4 (MOT 1, 2, 3 and 4) are lowered to the level of the firing drift 2 and connected by a system of rigid and flexible pipelines to the electric generator 12 and the coolant reservoir 13. Steam generators (heat exchangers), pipelines, rails, cables, chains, etc. made from materials that withstand the heat generated underground. As a means of monitoring the process of burning coal on the refractory dividing walls 7, temperature sensors and other monitoring devices are installed.

По завершении подготовки нескольких изолированных блоков угля 3, их предварительной дегазации и удалении фронта проходческих работ по простиранию пласта в первом изолированном блоке угля 3 из запального штрека 2 осуществляют розжиг угольного массива. Это достигают, например, поджогом нескольких дровяных костров, выложенных в запальном штреке 2 вдоль его угольной стенки, или удаленным поджогом нефтепродуктов (дизтопливо, мазут), нанесенных на угольную стенку запального штрека 2 или спущенных через воздухоподающую скважину 10.Upon completion of the preparation of several isolated coal blocks 3, their preliminary degassing and removal of the front of tunneling in the first isolated coal block 3 from the firing drift 2, the coal mass is ignited. This is achieved, for example, by setting fire to several wood bonfires laid out in the ignition drift 2 along its coal wall, or by removing arson of oil products (diesel fuel, fuel oil) deposited on the coal wall of the ignition drift 2 or launched through the air supply hole 10.

Одновременно с розжигом первого изолированного блока угля 3 организуют подачу из резервуара 13 теплоносителя в теплообменники 4 (ТО 1 и ТО 2), которые располагают в зоне огневого фронта 5, перемещая (например, с помощью лебедок) по уклонам 1 от запального штрека 2 к поверхности и контролируя скорость их передвижения по температуре теплоносителя. При снижении температуры (что означает выход теплообменника за пределы зоны огневого фронта) ускоряют или замедляют перемещение тепообменника вверх по уклону 1, обеспечивая максимальный съем тепла, выделяемого сжигаемым углем.Simultaneously with the ignition of the first insulated coal block 3, they organize the supply from the coolant reservoir 13 to the heat exchangers 4 (TO 1 and TO 2), which are located in the zone of the fire front 5, moving (for example, using winches) along the slopes 1 from the firing drift 2 to the surface and controlling the speed of their movement according to the temperature of the coolant. When the temperature decreases (which means the heat exchanger leaves the zone of the fire front), the heat exchanger is accelerated or slowed down the slope 1, providing maximum removal of heat generated by the burned coal.

Контроль за подземным паропроизводством осуществляют в наземном диспетчерском пункте, где с помощью компьютерной программы отслеживают соответствие фактических параметров процесса требуемым. Отслеживают показания температуры в различных точках сжигаемых блоков угля 3, контролируют давление и температуру в теплообменниках 4, современными средствами наблюдения ведут тепловизорную съемку массива и т.п. Оттуда же управляют процессом производства энергии путем регулирования воздухоподачи в скважины 10, передвижения теплообменников (парогенераторов) 4 по уклонам 1 вверх вслед за огневым фронтом 5, перекрытия шлюзовых ворот 9, регулирования расхода воды и т.д. Создание шлюзов 8 в уклонах 1 обеспечивает условия для сохранения высокотемпературного режима в зоне размещения теплообменников 4, а бурение газоотводящих скважин 11 в каждый шлюз 8 создает условия для управления движением газовых потоков с минимальными потерями выделяющегося тепла. Газоотводящие скважины 11 нижних шлюзов 8 используют для подачи в подземное пространство воздуха после перехода огневого фронта 5 на уровень вышерасположенных шлюзов 8. Тем самым поддерживают компактность зоны ведения работ по сжиганию угля, сокращают расход подаваемого воздуха и потери тепловой энергии.Underground steam production is monitored at a ground control station, where, using a computer program, the compliance of the actual process parameters with the required ones is monitored. The temperature readings are monitored at various points of the coal blocks 3 burned, the pressure and temperature in the heat exchangers 4 are controlled, thermal imaging imaging of the massif is carried out using modern monitoring tools, etc. From there, they control the process of energy production by regulating the air supply to the wells 10, moving heat exchangers (steam generators) 4 along the slopes 1 upwards after the fire front 5, closing the lock gates 9, regulating the flow of water, etc. The creation of locks 8 in the slopes 1 provides the conditions for maintaining a high temperature regime in the zone of placement of heat exchangers 4, and drilling gas outlets 11 into each lock 8 creates the conditions for controlling the movement of gas flows with minimal loss of heat generated. Gas exhaust wells 11 of the lower locks 8 are used to supply air into the underground space after the fire front 5 has moved to the level of the upper locks 8. Thereby, the compactness of the coal burning work area is maintained, the supply of air is reduced and the heat energy is lost.

По мере выжигания одного блока угля 3 вводят в действие следующий. При этом на соседнем с запаливаемым блоке угля 3 все подготовительные и дегазационные работы должны быть завершены, теплообменники 4 (ТО 5 и ТО 6) установлены на уровне запального штрека 2, а люди из него должны быть переведены в следующие блоки угля 3.As you burn one block of coal 3, the next is brought into action. At the same time, all preparatory and degassing work on the coal block 3 adjacent to the ignition unit must be completed, heat exchangers 4 (TO 5 and TO 6) are installed at the level of the firing drift 2, and people from it should be transferred to the following coal blocks 3.

Таким образом, помимо метана и генераторного газа, поступающих на газовую турбину электрогенератора 12, на его паровую турбину вместе с паром от охлаждения генераторного газа поступает и мощный дополнительный поток горячего пара высокого давления от подземных теплообменников 4. Это способствует повышению мощности паросиловой установки электрогенератора 12, увеличению производства электроэнергии и снижению ее себестоимости.Thus, in addition to methane and generator gas entering the gas turbine of the electric generator 12, a powerful additional stream of high pressure hot steam from underground heat exchangers 4 also comes to its steam turbine from the cooling of the generator gas. This helps to increase the power of the steam generator installation of the electric generator 12, increase electricity production and reduce its cost.

Электрогенератор 12 выполняют мобильным и передвигают в направлении подготавливаемых блоков угля 3 по простиранию пласта с соответствующим перемонтажом трубопроводов.The electric generator 12 is mobile and is moved in the direction of the prepared coal blocks 3 along the strike of the formation with the corresponding remounting of the pipelines.

Теплообменники 4 (ТО 1-6), будучи расположенными на флангах сжигаемых блоков угля 3, функционируют в условиях одностороннего контакта с огневым фронтом 5. Как следствие этого, удаленные от огня стенки теплообменников 4 прогреваются меньше, чем стенки ближерасположенные к огневому фронту 5. Повышение уровня съема тепла обеспечивают, формируя в блоках угля 3 между двумя смежными уклонами 1 дополнительные уклоны, по которым перемещают теплообменники в условиях двустороннего контакта с огневым фронтом 5 и равномерного прогрева теплообменников с обеих сторон. Это обеспечивает выдачу на поверхность теплоносителя с повышенной температурой, а при использовании воды - выдачу пара с повышенным давлением.The heat exchangers 4 (TO 1-6), located on the flanks of the burned coal blocks 3, operate under conditions of one-sided contact with the fire front 5. As a result, the walls of the heat exchangers 4 removed from the fire warm up less than the walls located close to the fire front 5. Increase heat removal levels are ensured by forming in the coal blocks 3 between two adjacent slopes 1 additional slopes along which heat exchangers move under conditions of bilateral contact with the fire front 5 and uniform heating of the heat exchangers with both sides. This ensures the issuance on the surface of the coolant with high temperature, and when using water - the issuance of steam with high pressure.

Благоприятными условиями для реализации предлагаемого способа обладают участки угольных месторождений, отработанные путем выбуривания угля скважинами или уклонами из разрезной траншеи (например, американскими выбуривающими комбайнами HWM). После завершения угледобычных работ такие участки представляют собой совокупность уклонов длиной до 300 м и шириной 2-2,5 м и угольных целиков между ними шириной 0,3-0,9 ширины уклона. В таких условиях формирование изолированных блоков угля осуществляют закладкой крайних из намеченных под блок уклонов негорючими породами. Остальные уклоны используют для подачи воздуха в зону огневого фронта и перемещения теплообменников. При этом запальный штрек может быть сформирован разрушением целиков в тупиках уклонов (например, бурением в целики шпуров и их взрыванием).Favorable conditions for the implementation of the proposed method have areas of coal deposits worked out by drilling coal with wells or slopes from a split trench (for example, American HWM drilling machines). After the completion of coal mining operations, such sections are a combination of slopes up to 300 m long and 2-2.5 m wide and pillars of coal between them with a width of 0.3-0.9 slope widths. In such conditions, the formation of isolated blocks of coal is carried out by laying the extreme of the inclinations outlined by the block as non-combustible rocks. The remaining slopes are used to supply air to the zone of the fire front and move the heat exchangers. In this case, the pilot drift can be formed by the destruction of pillars in the dead ends of slopes (for example, by drilling into the pillars of holes and blasting them).

Сокращения количества скважин и объема буровых работ на месторождении можно достичь организацией подачи воздуха в зону огневого фронта и отвода газов из нее по трубопроводам, проложенным в уклонах.Reducing the number of wells and the volume of drilling work in the field can be achieved by organizing the supply of air to the front of the fire and the removal of gases from it through pipelines laid on slopes.

В результате подземного выжигания блоков угля 3 в недрах образуется горизонт горелых пород. На месте применения предлагаемой технологии извлечения из угля энергии формируется техногенное месторождение строительного материала - горельника - с облегченными условиями для последующей его отработки: выжженный угольный пласт не подвержен выбросам газа и его выделениям в выработки, кровля пласта и выработок в результате спекания пород под влиянием высоких температур обладает высокой устойчивостью и не подвержена обрушениям, массив обладает низкой водонасыщенностью, имеются подготовленные скважины для вентиляции и выработки для транспортирования продукта на поверхность и т.д.As a result of underground burning of blocks of coal 3 in the bowels of the horizon formed of burned rocks. At the place of application of the proposed technology for extracting energy from coal, a technogenic deposit of building material - a burner - is formed with lightened conditions for its subsequent mining: a burnt coal seam is not susceptible to gas emissions and its emissions into the workings, the roof of the formation and workings as a result of sintering of rocks under the influence of high temperatures has high stability and is not prone to collapse, the massif has low water saturation, there are prepared wells for ventilation and production for ransportirovaniya product on the surface, etc.

После сжигания угля и остывания массива через уклоны 1 выжженных блоков угля 3 осуществляют выдачу на поверхность добываемых горельников, а воздухоподающие 10 и газоотводящие 11 скважины используют для вентиляции подземного пространства и создания благоприятных условий для работы людей. Таким образом, обеспечивают комплексность и безопасность освоения месторождений полезных ископаемых.After burning coal and cooling the array through slopes 1 of burned blocks of coal 3, the miners are fed to the surface, and air supply 10 and gas outlet 11 wells are used to ventilate the underground space and create favorable conditions for people to work. Thus, they ensure the comprehensiveness and safety of the development of mineral deposits.

Предлагаемый способ обеспечивает комплексное освоение угольных месторождений с использованием газовой, органической и минеральной составляющих угольного массива для выпуска товарной продукции. Это позволяет расширить товарный ассортимент и сократить затраты на функционирование эксплуатирующего месторождение производственного комплекса. Повышение эффективности использования тепловой энергии и снижение себестоимости производимой электрической энергии достигаются уменьшением потерь тепловыделения при подземном углесжигании за счет создания изолированных угольных блоков и эффективного управления движением газовоздушных потоков в подземном пространстве, а также организацией дополнительного активного съема тепловой энергии сжигаемого под землей угольного вещества. Кроме того, резко снижается техногенная нагрузка на окружающую среду, что является актуальным для территорий углеэнергетических комлексов. В процессе выжигания угля формируется техногенное месторождение горельников с облегченными условиями (отсутствие газовыделения из массива, наличие подготовленных выработок, скважин для вентиляции и т.п.) их добычи для строительных нужд.The proposed method provides a comprehensive development of coal deposits using the gas, organic and mineral components of the coal mass for the production of commercial products. This allows you to expand the product range and reduce the costs of operating the production complex operating the field. An increase in the efficiency of the use of thermal energy and a reduction in the cost of the produced electric energy are achieved by reducing heat loss during underground coal combustion by creating isolated coal blocks and efficiently controlling the movement of gas and air flows in the underground space, as well as by organizing additional active removal of thermal energy of coal material burnt underground. In addition, the technogenic load on the environment is sharply reduced, which is relevant for the territories of coal-energy complexes. In the process of burning coal, a technogenic deposit of burners is formed with lightened conditions (lack of gas emission from the massif, availability of prepared workings, ventilation wells, etc.) for their extraction for construction needs.

Социальный эффект изобретения достигается возможностью вывода из опасных условий труда большого количества персонала машинистов подземных комбайнов, ГРОЗ, электрослесарей и т.д. и высвобождения их для другой созидательной деятельности.The social effect of the invention is achieved by the possibility of withdrawing from a hazardous working environment a large number of personnel of machinists of underground combine harvesters, burrows, electrical fitters, etc. and releasing them for other creative activities.

Подземное сжигание угля выступает прорывным решением проблемы удвоения ВВП России к 2010 году, позволяя избежать добычи и транспортировки энергетического сырья из угольных пластов на ТЭС и обеспечивая выпуск с угольного месторождения экологически чистой, транспортабельной и ценной продукции - электроэнергии, а также строительного материала при резком сокращении ресурсоемкости всей системы энергопроизводства и снижении себестоимости конечных товаров.Underground coal burning is a breakthrough solution to the problem of doubling Russia's GDP by 2010, avoiding the extraction and transportation of energy raw materials from coal seams at TPPs and ensuring the release of environmentally friendly, transportable and valuable products from the coal field - electricity, as well as building material with a sharp reduction in resource consumption the entire energy production system and reducing the cost of final goods.

Предлагаемый способ может применяться в широком диапазоне горно-геологических условий, а именно на пластах энергетических углей мощностью от 1,0-1,5 м и выше, любой газообильности, прочности, зольности, на неотработанных участках шахтных полей, а также участках с некондиционными запасами для известных технологий отработки.The proposed method can be applied in a wide range of geological conditions, namely, on coal seams with a thickness of 1.0-1.5 m and above, any gas abundance, strength, ash content, on undeveloped sections of mine fields, as well as areas with substandard reserves for well-known mining technologies.

Claims (3)

1. Способ получения электроэнергии при подземном углесжигании, включающий формирование блоков угля в пласте, бурение с поверхности воздухоподающих и газоотводящих скважин, последовательную дегазацию и газификацию угольных блоков, отвод метана и генераторного газа на газовую турбину, а тепла генераторного газа - на паровую турбину электрогенератора, передачу электроэнергии потребителям, отличающийся тем, что блоки угля формируют проведением на всю мощность пласта по его падению уклонов, соединенных запальным штреком, изолированным от нижележащей толщи угля огнеупорным покрытием, на всем протяжении уклонов по их центру создают огнеупорные разделительные стенки, при этом огнеупорное покрытие и огнеупорные разделительные стенки создают с заглублением в породный массив на величину мощности углесодержащих пород, затем в уклонах формируют шлюзы, снабженные шлюзовыми воротами, в каждом блоке угля проходят воздухоподающую выработку в запальный штрек, а в кровлю уклонов в каждый шлюз бурят газоотводящие скважины, в уклонах прокладывают рельсовые дороги и размещают на них теплообменники, которые соединяют системой гибких и жестких жаростойких трубопроводов с паровой турбиной электрогенератора и резервуаром теплоносителя, после этого осуществляют розжиг угля из запального штрека и подачу теплоносителя в теплообменники, которые располагают в зоне огневого фронта, перемещая по уклонам от запального штрека к поверхности, причем скорость передвижения теплообменников контролируют по температуре теплоносителя.1. A method of generating electricity during underground coal burning, including the formation of coal blocks in the formation, drilling from the surface of air supply and gas extraction wells, sequential degassing and gasification of coal blocks, removal of methane and generator gas to a gas turbine, and heat of the generator gas to a steam turbine of the generator, transmission of electricity to consumers, characterized in that the coal blocks are formed by holding the slopes connected to the ignition drift isolated from of the underlying coal seam with a refractory coating, throughout the slopes along their center create refractory dividing walls, while the refractory coating and refractory dividing walls are created by deepening into the rock mass by the amount of coal-bearing rocks, then in the slopes form locks equipped with lock gates, in each a block of coal passes the air supply to the pilot drift, and gas outlet wells are drilled into the roof of slopes in each airlock, rail tracks are laid in slopes and placed on them heat exchangers that connect the system of flexible and rigid heat-resistant pipelines with a steam turbine of the electric generator and a coolant reservoir, then they ignite the coal from the ignition drift and supply heat to the heat exchangers located in the zone of the fire front, moving along slopes from the ignition drift to the surface, and the speed the movement of the heat exchangers is controlled by the temperature of the coolant. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что между двумя смежными уклонами в блоке угля формируют дополнительные уклоны, по которым подают воздух и перемещают теплообменники в условиях двустороннего контакта с огневым фронтом.2. The method according to claim 1, characterized in that between the two adjacent slopes in the coal block additional slopes are formed along which air is supplied and heat exchangers are moved under conditions of bilateral contact with the fire front. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что формирование изолированного блока угля осуществляют закладкой крайних уклонов негорючими породами, розжиг угля осуществляют из тупиковых частей уклонов, а подачу воздуха в зону огневого фронта и отвод газов из нее производят по трубопроводам, проложенным в уклонах.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the formation of an isolated coal block is carried out by laying the extreme slopes of non-combustible rocks, ignition of coal is carried out from the dead ends of the slopes, and air is supplied to the front of the fire area and gases are removed from it through pipelines laid in biases.
RU2004137386/03A 2004-12-21 2004-12-21 Method for electrical power production by underground coal combustion RU2278254C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004137386/03A RU2278254C1 (en) 2004-12-21 2004-12-21 Method for electrical power production by underground coal combustion

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004137386/03A RU2278254C1 (en) 2004-12-21 2004-12-21 Method for electrical power production by underground coal combustion

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2278254C1 true RU2278254C1 (en) 2006-06-20

Family

ID=36714187

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004137386/03A RU2278254C1 (en) 2004-12-21 2004-12-21 Method for electrical power production by underground coal combustion

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2278254C1 (en)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2370649C1 (en) * 2008-04-07 2009-10-20 Институт угля и углехимии Сибирского отделения Российской Академии Наук (ИУУ СО РАН) Method for integrated development of coal deposit area
RU2370643C1 (en) * 2008-04-14 2009-10-20 Институт угля и углехимии Сибирского отделения Российской Академии Наук (ИУУ СО РАН) Method of integrated opening of coal deposit
RU2390634C1 (en) * 2009-03-02 2010-05-27 Институт угля и углехимии Сибирского отделения Российской Академии Наук (ИУУ СО РАН) Procedure for complex development of coal deposit
RU2391508C1 (en) * 2009-03-06 2010-06-10 Институт угля и углехимии Сибирского отделения Российской Академии Наук (ИУУ СО РАН) Complex development method of coal field
RU2392432C1 (en) * 2009-02-24 2010-06-20 Учреждение Российской академии наук Институт угля и углехимии Сибирского отделения РАН (ИУУ СО РАН) Complex development method of coal field
RU2392431C1 (en) * 2009-02-24 2010-06-20 Институт угля и углехимии Сибирского отделения Российской Академии Наук (ИУУ СО РАН) Complex development method of coal field
RU2415262C1 (en) * 2010-02-11 2011-03-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Procedure for gasification of hydrocarbons for production of electric power and carbonic nano materials
RU2423608C1 (en) * 2010-02-11 2011-07-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Procedure for gasification of hydrocarbons for production of hydrogen and synthesis gas
CN111827956A (en) * 2020-08-13 2020-10-27 安徽理工大学 Mine underground coal and coal gangue power generation electric furnace and gasification method
GB2590626A (en) * 2019-12-20 2021-07-07 Univ Cranfield Geothermal power plant
CN119466562A (en) * 2024-09-30 2025-02-18 中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司 A capsule-type heat energy extraction method for coalfield fire areas

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2003790C1 (en) * 1990-09-17 1993-11-30 Смешанное научно-техническое товарищество по разработке техники и технологии дл подземной электроэнергетики "Техноподземэнерго" Process of mining coal seam and complex of equipment for its implementation
RU2065039C1 (en) * 1992-05-20 1996-08-10 Днепропетровский горный институт Method for underground gasification of minerals
RU2096626C1 (en) * 1995-11-03 1997-11-20 Московский государственный горный университет Method and device for utilization of mine methane-air mixture
RU2100588C1 (en) * 1995-10-31 1997-12-27 Васючков Юрий Федорович Method of electric energy generation in shaftless underground coal gasification and/or underground coal burning
RU2185508C2 (en) * 2000-08-21 2002-07-20 Адамович Борис Андреевич Method of constructing power generated plant in underground combustion of coal

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2003790C1 (en) * 1990-09-17 1993-11-30 Смешанное научно-техническое товарищество по разработке техники и технологии дл подземной электроэнергетики "Техноподземэнерго" Process of mining coal seam and complex of equipment for its implementation
RU2065039C1 (en) * 1992-05-20 1996-08-10 Днепропетровский горный институт Method for underground gasification of minerals
RU2100588C1 (en) * 1995-10-31 1997-12-27 Васючков Юрий Федорович Method of electric energy generation in shaftless underground coal gasification and/or underground coal burning
RU2096626C1 (en) * 1995-11-03 1997-11-20 Московский государственный горный университет Method and device for utilization of mine methane-air mixture
RU2185508C2 (en) * 2000-08-21 2002-07-20 Адамович Борис Андреевич Method of constructing power generated plant in underground combustion of coal

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2370649C1 (en) * 2008-04-07 2009-10-20 Институт угля и углехимии Сибирского отделения Российской Академии Наук (ИУУ СО РАН) Method for integrated development of coal deposit area
RU2370643C1 (en) * 2008-04-14 2009-10-20 Институт угля и углехимии Сибирского отделения Российской Академии Наук (ИУУ СО РАН) Method of integrated opening of coal deposit
RU2392432C1 (en) * 2009-02-24 2010-06-20 Учреждение Российской академии наук Институт угля и углехимии Сибирского отделения РАН (ИУУ СО РАН) Complex development method of coal field
RU2392431C1 (en) * 2009-02-24 2010-06-20 Институт угля и углехимии Сибирского отделения Российской Академии Наук (ИУУ СО РАН) Complex development method of coal field
RU2390634C1 (en) * 2009-03-02 2010-05-27 Институт угля и углехимии Сибирского отделения Российской Академии Наук (ИУУ СО РАН) Procedure for complex development of coal deposit
RU2391508C1 (en) * 2009-03-06 2010-06-10 Институт угля и углехимии Сибирского отделения Российской Академии Наук (ИУУ СО РАН) Complex development method of coal field
RU2415262C1 (en) * 2010-02-11 2011-03-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Procedure for gasification of hydrocarbons for production of electric power and carbonic nano materials
RU2423608C1 (en) * 2010-02-11 2011-07-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Procedure for gasification of hydrocarbons for production of hydrogen and synthesis gas
GB2590626A (en) * 2019-12-20 2021-07-07 Univ Cranfield Geothermal power plant
CN111827956A (en) * 2020-08-13 2020-10-27 安徽理工大学 Mine underground coal and coal gangue power generation electric furnace and gasification method
CN119466562A (en) * 2024-09-30 2025-02-18 中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司 A capsule-type heat energy extraction method for coalfield fire areas

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102383772B (en) Well drilling type oil gas preparing system through gasification and dry distillation of oil shale at normal position and technical method thereof
RU2278254C1 (en) Method for electrical power production by underground coal combustion
RU2209315C2 (en) Method of mining of outburst-prone and gassy coal seams
CN103790563A (en) Method for extracting shale oil gas by oil shale in-situ topochemical method
CN114412434B (en) Underground in-situ fluidized mining method for deep coal resources
CN114837648B (en) Power coal underground in-situ controllable combustion heat production and carbon burial integrated system and method
CN110159245A (en) Distribution note exhaust passage narrow strips coal underground gasifying furnace production system and method
CN117888862B (en) In-situ large-area drilling and furnace construction for coal gasification and simultaneous mining of kerosene and/or coalbed methane
Olness et al. Historical development of underground coal gasification
CA1134262A (en) Process and apparatus for the underground gasification of coal and carbonaceous materials
RU2358102C1 (en) Method of operation of blow wells of underground gas producer
WO2018225052A1 (en) Method for energy recovery through combustion in-situ of solid fuel
US20130061592A1 (en) Process for Maximization and Optimization of Coal Energy
Saptikov History of UCG development in the USSR
RU2003790C1 (en) Process of mining coal seam and complex of equipment for its implementation
RU2383728C1 (en) Method for underground gasification
RU2382879C1 (en) Underground gasification method
CN105114051B (en) Underground coal gasification furnace and gasification process
CN104712305B (en) A kind of underground gasification furnace and gasification process
RU2381356C1 (en) Method for underground gasification
RU2385412C1 (en) Underground gasification method
RU2027854C1 (en) Method and complex for exploitation of coal deposits
CN115110920B (en) Coal resource utilization method based on heat exchange
CN116242182A (en) Construction method of artificial underground heat storage system based on coal underground in-situ combustion
RU2023145C1 (en) Method for heat generation at field with residual oil

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20061222