RU2490445C2 - Способ подземной газификации угля - Google Patents
Способ подземной газификации угля Download PDFInfo
- Publication number
- RU2490445C2 RU2490445C2 RU2011128148/03A RU2011128148A RU2490445C2 RU 2490445 C2 RU2490445 C2 RU 2490445C2 RU 2011128148/03 A RU2011128148/03 A RU 2011128148/03A RU 2011128148 A RU2011128148 A RU 2011128148A RU 2490445 C2 RU2490445 C2 RU 2490445C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coal
- gas
- channel
- combustible gas
- temperature
- Prior art date
Links
- 239000003245 coal Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000002309 gasification Methods 0.000 title claims description 13
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 55
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005553 drilling Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoferriooxy)iron hydrate Chemical compound O.O=[Fe]O[Fe]=O NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 abstract 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 9
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 8
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 6
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 4
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 2
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Feeding And Controlling Fuel (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам подземной газификации угольных пластов путем превращения угольной массы на месте ее залегания в горючий газ, который может использоваться в различных энергетических установках. Способ включает бурение дутьевой и газоотводящей скважин в угольном пласте, установку колонны труб, соединение скважин по пласту гидроразрывом, образуя канал. В канал загружают оксид железа, количество оксида железа составляет 0,25-0,35 от массы газифицируемого пласта угля. Осуществляют розжиг пласта, нагревая его до температур 300-500°C. В канал подают перегретый пар той же температуры, а горючий газ с концентрацией водорода 17-34% и теплотворной способностью 6,5-15,2 МДж/м3 в зависимости от температуры процесса отводят через газоотводящую скважину. Технический результат заключается в увеличении теплотворной способности горючего газа и количества водорода в нем, степени переработки угля в горючий газ. 1 ил.
Description
Изобретение относится к способам подземной газификации угольных пластов путем превращения угольной массы на месте ее залегания в горючий газ, который может использоваться в различных энергетических установках.
Известен способ скважинной добычи угля (патент РФ №2177544, МПК Е21В 43/295, опубл. 27.12.2001), включающий бурение как минимум двух скважин, создание подземного газогенератора путем формирования сбоечного канала между скважинами, розжиг угля в канале и выгазовывание угольного массива с подачей в подземный газогенератор дутья по одной из скважин и отводом образующегося при этом газа по другой. В процессе газификации используют предпочтительно попеременно кислородное и паровое дутье, при этом отходящий газ резко охлаждают до температуры, обеспечивающей сохранение равновесия между паром и продуктами его диссоциации. Кроме того, отходящий газ охлаждают посредством сжиженного азота, подаваемого в герметизированное затрубное пространство газоотводящей скважины. Кроме того, отходящий газ охлаждают посредством сжиженного диоксида углерода, подаваемого в герметизированное затрубное пространство газоотводящей скважины. Кроме того, подачу охлаждающего агента осуществляют непосредственно к нижнему концу газоотводящей скважины.
Недостаток данного способа - в продуктах газификации угля содержится низкий процент водорода, для охлаждения полученного газа подают азот, на что тратится дополнительная энергия, в подземном газогенераторе благодаря кислородному дутью образуются оксиды азота NOx, ухудшающие экологическую обстановку.
Известен способ газификации угля для получения водорода и синтез-газа (патент РФ №2354820, МПК Е21В 43/295, С01В 3/00, опубл. 10.05.2009), включающий организацию в подземном газогенераторе окисления угольного материала кислородом, который генерируют непосредственно в зоне горения в результате термического разложения паров воды и экзотермической реакции взаимодействия алюминия с водой, который в первом варианте способа подают в зону горения подземного газогенератора в виде приготовленной суспензии порошкообразного алюминия в водной среде с pH>10 при соотношении Аl:Н2O=1:4-5 вес.ч. и распыляют ее в воду угольного пласта, обеспечивая соотношение подаваемой суспензии к воде 1:50-100 вес.ч. Во втором варианте способа в зону горения подземного газогенератора подают приготовленную суспензию порошкообразного алюминия в водной среде при соотношении Аl:Н2O=1:4-5 вес.ч. с водой в соотношении 1:50-100 вес.ч. под давлением Р в подающей скважине, которое обеспечивает условия сверхкритического состояния воды в зоне горения с учетом глубины Н подземного газогенератора Р≥23-10-5·γ·H, где Р - давление при Н=0 м, мПа; γ - удельный вес подаваемой суспензии, кг/м и Н - глубина подземного газогенератора, м.
Недостаток данного способа - использование дорогостоящей суспензии порошкообразного алюминия в качестве катализатора.
Наиболее близким, принятым за прототип, является способ (заявка на изобретение №95102723, МПК Е21В 43/295, опубл. 20.12.1996), включающий переработку угля в пласте, который превращают в водяной синтез-газ или эпизодически перемещаемой вслед за каналом газификации подачей в канал сухого насыщенного или перегретого водяного пара с температурой ниже температуры интенсивного образования фенолов и других высокомолекулярных ядовитых веществ. А теплосодержание пара, подаваемого в пласт на газификацию угля, поддерживают на уровне, превышающем тепловой эффект эндотермической реакции восстановления водяного пара углеродом.
Недостатком данного способа является пониженное содержание водорода в горючем газе, низкая степень переработки угля.
Задача изобретения - увеличение теплотворной способности горючего газа и количества водорода в нем, степени переработки угля в горючий газ.
Поставленная задача решена следующим образом. Производят бурение дутьевой и газоотводящей скважин в угольном пласте, устанавливают колонны труб, скважины соединяют по пласту гидроразрывом, образуя канал. В канал загружают оксид железа, количество оксида железа составляет 0,25-0,35 от массы газифицируемого пласта угля. Осуществляют розжиг пласта, нагревая его до температур 300-500°С. В канал подают перегретый пар той же температуры, а горючий газ с концентрацией водорода 17-34% и теплотворной способностью 6,5-15,2 МДж/м3 в зависимости температуры процесса отводят через газоотводящую скважину. Верхний предел температуры термической обработки выбран из соображения использования в технологическом процессе парогенераторов и трубопроводов пара из дешевых углеродистых сталей, не способных работать при температурах выше 500°С.
На фигуре 1 изображена экспериментальная установка для осуществления способа подземной газификации, которая обеспечивает адекватность лабораторных условий реальным, имея в виду, что объем экспериментального реактора теплоизолирован в той же степени, что и уголь, находящийся в пласте. Что касается давления внутри реактора, то его не требуется повышать ввиду того, что предложенный способ ориентирован на газификацию углей, залегающих непосредственно у поверхности.
Установка состоит из реактора 1, помещенного в печь 2. В реакторе установлена термопара 3 для контроля температуры угля, помещенного в реактор, а также трубка для ввода пара 4 из парогенератора 5. Реактор с помощью термостойкого шланга 6 соединен с газоанализатором 7. Работа установки осуществляется следующим образом.
Уголь помещают в реактор 1, где с помощью печи 2 нагревают без доступа кислорода до 300-500°C, температуру контролируют с помощью термопары 3. Затем через трубку для ввода пара 4 подают из парогенератора 5 перегретый пар с той же температурой. Полученный горючий газ, обогащенный водородом, через термостойкий шланг 6 поступает в газоанализатор 7.
Заявляемое изобретение поясняется примерами.
Пример 1.
В реактор 1, помещенный в печь 2, загружают бурый уголь с окислами железа в соотношении 10:3. Производят нагрев реактора без доступа кислорода, контролируя температуру процесса термопарой 3. При достижении температуры бурого угля 490°C через трубку для ввода пара 4 подают из парогенератора 5 перегретый пар с температурой 490°C. Горючий газ, выходящий из реактора, через термостойкий шланг 6 поступает в газоанализатор 7. Концентрация водорода в полученном горючем газе составляет 34%, теплотворная способность горючего газа равна 15,2 МДж/м3.
Пример 2.
В реактор 1, помещенный в печь 2, загружают бурый уголь с окислами железа в соотношении 10:3. Производят нагрев реактора без доступа кислорода, контролируя температуру процесса термопарой 3. При достижении температуры бурого угля 450°C через трубку для ввода пара 4 подают из парогенератора 5 перегретый пар с температурой 450°C. Горючий газ, выходящий из реактора, через термостойкий шланг 6 поступает в газоанализатор 7. Концентрация водорода в полученном горючем газе составляет 32%, теплотворная способность горючего газа равна 14,5 МДж/м3.
Пример 3.
В реактор 1, помещенный в печь 2, загружают бурый уголь с окислами железа в соотношении 10:3,5. Производят нагрев реактора без доступа кислорода, контролируя температуру процесса термопарой 3. При достижении температуры бурого угля 400°C через трубку для ввода пара 4 подают из парогенератора 5 перегретый пар с температурой 400°C. Горючий газ, выходящий из реактора, через термостойкий шланг 6 поступает в газоанализатор 7. Концентрация водорода в полученном горючем газе составляет 30%, теплотворная способность горючего газа равна 12,5 МДж/м3.
Пример 4.
В реактор 1, помещенный в печь 2, загружают бурый уголь с окислами железа в соотношении 10:2,5. Производят нагрев реактора без доступа кислорода, контролируя температуру процесса термопарой 3. При достижении температуры бурого угля 300°C через трубку для ввода пара 4 подают из парогенератора 5 перегретый пар с температурой 300°C. Горючий газ, выходящий из реактора, через термостойкий шланг 6 поступает в газоанализатор 7. Концентрация водорода в полученном горючем газе составляет 15%, теплотворная способность горючего газа равна 6,5 МДж/м3. Низкая теплотворная способность и малое содержание Н2 приводит к выводу, что использование температуры процесса и перегретого пара меньше 300°C нецелесообразно.
Способ позволяет решить поставленные задачи, а именно: теплотворная способность горючего газа достигает 6,5-15,2 МДж/кг, концентрация водорода в нем составляет 17-34% в зависимости температуры разогрева пласта угля и перегретого пара. Степень переработки угля в синтез-газ приведена в таблице 1.
| Таблица 1 | ||||
| Массовый выход продуктов газификации. | ||||
| Газифицируемое сырье | Продукты газификации, % | |||
| Углеродистый остаток | Горючий газ | Влага | Смола | |
| Бурый уголь Таловского месторождения | 20,0 | 25,0 | 50,0 | 5,0 |
Claims (1)
- Способ подземной газификации угля, включающий газификацию угля в пласте, подачу в канал перегретого пара, отличающийся тем, что бурят дутьевую и газоотводящую скважину в угольном пласте, устанавливают колонны труб, скважины соединяют по пласту гидроразрывом, образуя канал, в который загружают оксид железа, количество оксида железа составляет 0,25-0,35 от массы газифицируемого пласта угля, осуществляют розжиг пласта, нагревая его до температур 300-500°C, в канал подают перегретый пар той же температуры, а горючий газ с концентрацией водорода 17-34% и теплотворной способностью 6,5-15,2 МДж/м3 в зависимости от температуры процесса отводят через газоотводящую скважину.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011128148/03A RU2490445C2 (ru) | 2011-07-07 | 2011-07-07 | Способ подземной газификации угля |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011128148/03A RU2490445C2 (ru) | 2011-07-07 | 2011-07-07 | Способ подземной газификации угля |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011128148A RU2011128148A (ru) | 2013-01-20 |
| RU2490445C2 true RU2490445C2 (ru) | 2013-08-20 |
Family
ID=48804967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011128148/03A RU2490445C2 (ru) | 2011-07-07 | 2011-07-07 | Способ подземной газификации угля |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2490445C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2535934C2 (ru) * | 2013-11-20 | 2014-12-20 | Владимир Иванович Лунев | Способ газификации угля в недрах земли |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL8302120A (nl) * | 1983-06-14 | 1985-01-02 | Stichting Steenkoolbank Nederl | Werkwijze voor het ondergronds vergassen van kool. |
| RU2181148C2 (ru) * | 1996-12-17 | 2002-04-10 | Фоест-Альпине Индустрианлагенбау ГмбХ | Способ получения расплава металла и плавильно-газификационный аппарат для его осуществления |
| RU2318117C1 (ru) * | 2006-08-21 | 2008-02-27 | Дальневосточный государственный технический университет | Способ подземной газификации |
| RU2354820C1 (ru) * | 2007-09-07 | 2009-05-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Способ газификации угля для получения водорода и синтез-газа (варианты) |
| RU2402595C2 (ru) * | 2007-11-28 | 2010-10-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "Медведь" | Циклический способ подземной газификации угля |
-
2011
- 2011-07-07 RU RU2011128148/03A patent/RU2490445C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL8302120A (nl) * | 1983-06-14 | 1985-01-02 | Stichting Steenkoolbank Nederl | Werkwijze voor het ondergronds vergassen van kool. |
| RU2181148C2 (ru) * | 1996-12-17 | 2002-04-10 | Фоест-Альпине Индустрианлагенбау ГмбХ | Способ получения расплава металла и плавильно-газификационный аппарат для его осуществления |
| RU2318117C1 (ru) * | 2006-08-21 | 2008-02-27 | Дальневосточный государственный технический университет | Способ подземной газификации |
| RU2354820C1 (ru) * | 2007-09-07 | 2009-05-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Способ газификации угля для получения водорода и синтез-газа (варианты) |
| RU2402595C2 (ru) * | 2007-11-28 | 2010-10-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "Медведь" | Циклический способ подземной газификации угля |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2535934C2 (ru) * | 2013-11-20 | 2014-12-20 | Владимир Иванович Лунев | Способ газификации угля в недрах земли |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011128148A (ru) | 2013-01-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6734298B2 (ja) | 地熱プラントにおける帯水層流体の内部エネルギーの利用方法 | |
| Bicer et al. | Energy and exergy analyses of an integrated underground coal gasification with SOFC fuel cell system for multigeneration including hydrogen production | |
| Mocek et al. | Pilot-scale underground coal gasification (UCG) experiment in an operating Mine “Wieczorek” in Poland | |
| US20150247394A1 (en) | Method for fracture communication, passage processing, and underground gasification of underground carbon-containing organic mineral reservoir | |
| Kapusta et al. | An experimental ex-situ study of the suitability of a high moisture ortho-lignite for underground coal gasification (UCG) process | |
| US4499946A (en) | Enhanced oil recovery process and apparatus | |
| RU2443857C1 (ru) | Способ производства водорода при подземной газификации угля | |
| UA88280C2 (ru) | Способ выработки электроэнергии с помощью газовой турбины и паровой турбины (варианты) и устройство для него | |
| MX2013003441A (es) | Metodo y aparato para producir hierro reducido directo que utiliza una fuente de reduccion de gas que comprende hidrogeno y monoxido de carbono. | |
| CN113279807B (zh) | 一种煤炭地下气化二氧化碳回注防回火系统及方法 | |
| Hongtao et al. | Method of oxygen-enriched two-stage underground coal gasification | |
| RU2354820C1 (ru) | Способ газификации угля для получения водорода и синтез-газа (варианты) | |
| Wiatowski et al. | Efficiency assessment of underground gasification of ortho-and meta-lignite: High-pressure ex situ experimental simulations | |
| Kumari et al. | Laboratory scale studies on CO2 oxy-fuel combustion in the context of underground coal gasification | |
| CN101988383B (zh) | 利用烟道气原位干馏地下煤层的方法 | |
| CN216922197U (zh) | 一种煤炭地下气化二氧化碳回注防回火系统 | |
| WO2015179971A1 (en) | Apparatus, system, and method for controlling combustion gas output in direct steam generation for oil recovery | |
| CN101988384B (zh) | 利用烟道气原位干馏地下煤层的方法 | |
| RU2490445C2 (ru) | Способ подземной газификации угля | |
| RU2177544C2 (ru) | Способ скважинной добычи угля | |
| Vostrikov et al. | Brown coal gasification in combustion in supercritical water | |
| CN109477009A (zh) | 一种气体的产品及方法 | |
| RU2000103594A (ru) | Способ скважинной добычи угля | |
| CN114231322B (zh) | 煤气净化及二氧化碳循环处理方法 | |
| EP2784145A1 (en) | Gasification reactor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130804 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20150727 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20150730 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170708 |