?Министерство науки, высшей школы и технической политики Русской Федерации

Столичный ордена Трудового Красноватого Знамени горный институт

На правах рукописи

МАКРИДИН Владимир Михайлович

УДК 622 г- -8

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ ПОЛУЧЕНИЯ Термический ЭНЕРП1' ИЗ ОТРАБОТАННЫХ ПОДЗЕМНЫХ ГЛЗО °АТ0Р0В

Специальность 05.15.02 — «Подземна>. месторождений нужных нскопае

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1992

Работа выполнена в ассоциации «Киселевскуголь» Министерства горючего и'энергетики Русской Федерации.

Научный управляющий акад. РАЕН, докг. техн. наук, шроф. БУРЧАКОВ А. С.

Ведущая организация—ордена «Знак Почета» научно-исследовательский и «роектно-.конструкторский угольный институт (КузНИУИ).

в . . . час. на заседании спец совета 'K-Q53.12.02 в Столичном ордена Трудового Красноватого Знамени горном институте по адресу: 117935, Москва, Ленинский проспект, 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан « » СЛ^/г? А?^ЭЯ 1992 г. Ученый секретарь спец совета

Официальные оппоненты: докт. техн. наук, лроф. АЙРУНИ А. Т., (канд. техн. наук ЗВЯГИНЦЕВ К. Н.

Защита диссертация состоится

жанд. техн. наук, с. н. с. Царица В. Н.

у. к-…..¦ . •

ОБЩАЯ Черта РАБОТЫ

Актуальность работы. Растущие потребности народного хозяйства в горючем нецелесообразно покрывать за счет наращивания добычи угля имеющейся технологией .подземной разработки, месторождений, в особенности с переходом на огромные глубины, в сложных горно-геологических критериях, также ©ри отработке высокозольных, малокалорийных, некондиционных припасов угля и т. л. с неотклонимым транспортированием, складированием и сжиганием угля на поверхности у потребителя, в особенности в критериях резкого роста расходов на охрану среды.

С другой стороны, обычная разработка добычи угля в конечном '»тоге обеспечивает полезную передачу в народное хозяйство менее 15% заключенной в угле энергии, не позволяет правильно использовать энергоресурсы, усугубляет социальные условия труда.

Обширно понятно направление нестандартной отработки угольных месторождений — подземная газификация углей (ПГУ), которое предугадывает получение горючего газа, применяемого для преобразования его в другие виды энергии у »потребителя. При невозможности* обеспечить плотность газогенераторов «и стабилыное количество горючего газа целенаправлено .создавать доработку оставленных припасов угля, являющихся к тому же в газогенераторах аккумами тепла, с внедрением .разработанной в Столичном горнам институте технологи» подземного сжигания угля -(ПСУ) для ?получения на поверхности термический энергии в виде жаркой воды. Объектом -применения разрабатываемой технологии являются переработанные способом ЛГУ газогенераторы, в границах которых имеются эксплуатационные утраты в оставленные припасы. угля в'М'ежгенерагорных целиках. Потому разработка технологии ПСУ для доработки припасов в газогенераторах действующих станций «Подземгаз» является животрепещущей научной .задачей.

Целью работы является установление зависимостей температуры, состава и расхода газа-теплоносителя от времени сжигания оставленных в отработанных газогенераторах за.па-

сов угля для разработки взаимоувязанных характеристик технологии действенного (получения термический энергии.

Мысль работы заключается в использовании поглощающего либо нагнетательно-воасывающего метода поступления воздуха и отвода товаров горения для ?получения термический энер- , гии из отработанных способом ПГУ подземных газогенераторов.

Научные положения, разработанные лично соискателем, и их новизна-:

оставленные в подземных газогенераторах припасы угля и аккумулированной «о вмещающих породах термический энергии могут быть отлично извлечены с применением -всасывающего и н»агнегательно;Бсасывающего метода поступления воздуха в очаг горения ?по скважинам;

требуемая термическая ?мощность достигается хорошими параметрами .канала горения и количеством подаваемого воздуха, при всем этом до 50% термический мощности выделяется на последних 10—25% длины ?канала;-

последовательное ведение процессов газификации и сжигания обеспечивает извлечение до 40% термический энергии аккумулированной во вмещающих ?породах отработанных газогенераторов.

Обоснованность и достоверность научных положений подтверждаются:

удовлетворительной сходимостью результатов аналитических и лабораторных исследовательских работ с фактическими парамет-: рами .процессов (относительное отклонение приобретенных результатов ме ?превышает 10—Щ%);

— «размеренными ?показателями работы в течение долгого ?периода' времени участка технологии ПСУ на отработанном 15-1М .газогенераторе станции «Подземгаз» в Кузбассе и получением термический энергии в виде жаркой воды с параметра-ми, отвечающими требованиям теплофикации.

Научное значение работы заключается в установлении зависимостей конфигурации температуры, состава и дебита газа1 теплоносителя от времени для 'выбора (характеристик технологи» сжигания оставшихся в теплогазогенераторах припасов угля.

Практическое значение работы заключается в разработке и выборе (характеристик технологических схем и характеристик доработки оставленных после ПГУ припасов угля с получением ?в виде конечного продукта жаркой воды для бытовых нужд для критерий Южно-Абинской станции «Подземгаз».

Реализация выводов и советов. Результаты работы попользованы в «Рекомендациях .по разработке комбинированной технологийлодземного сжигашия угля в критериях Южно-Абинской станции «?Подземгаз» (1989 г.) и в «Типовых решениях для составления проекта подземного сжигания оставленных в недрах припасов угля с получением термический энергии

для бытовых и производственных нужд» (1991 г.), которые внедрены яри* дожигании угля в отработанных газогенераторах.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались в составе научно-технических отчетов на секции ученого совета ИГД и<м. А. А. Окочинского (Люберцы, 1989—1991 гг.), НТС б. Минуглешрома (Москва, 1990—1991 гг.), НТС ПО «Киселевскуголь» (Киселевск,- 1989—Ь991 гг.), семинаре ИУ СО РАН (Кемерово, 1992 г.).

Публикации. По результатам выполненных исследовательских работ размещено 5 статей.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, изложена на Мб страничках машинописного текста и содержит 45 рисунков, 14 таблиц, перечень использованной литературы из 72 наименований.

Создатель выражает глубокую признательность ?проф. А. В. Лебедеву, Г. И. Селиванову за методическую помощь, канд. говутехн. наук И. М. Затсоршменновду, Г. А. Янченко, инж. А. И. Ворогову, сотрудникам НИЛ «Подземное сжигание угля» МГИ н ст. «Подземгаз» за- ?помощь в 'Проведении' тестов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В нашей стране имеется 60-летний положительный опыт внедрения ПГУ в разных угольных регионах. Опыты, 'преимущественно-?повторяющие российский опыт, проводились в США, Франции, Бельгии, Германии, Англии и. ряде другжх государств. Значимый вклад в разработку метода занесли русские ученые 3. Ф. Чуланов, П. В. Скафа, Е. Б. .Крейнин, В. Ж. Арене, А. Т. Айруни, К. Н. Звягинцев, В. Н. Казак, A.A. Мясников и др. Но разработка ПГУ в силу присущих ей особенностей, таких, как дорогостоящие поверхностный ?комплекс, бурение на нетронутых участках месторождений через сравнимо маленькое расстояние (15—25 im) ряда вертикальных и наклонных сква-жи.н, низкая калорийность газа (до 1000 шал/м3) и низкая маневренность процессом ставят новые задачки ло ее совершенствованию. В предстоящем реализация только ?нагнетательной схемы подачи воздуха даже с переходом на парокис-лородное дутье и бурение вертикально-наклонных скважин так же, как и ранее часть заласов остается негазифицирован-ными и будет невозвратно ?потеряна. Нерешенным остается вопрос утилизации термический энергии, аккумулированной в подземных газогенераторах.

В Столичном горном институте разрабатывается новенькая нестандартная разработка подземного сжигания оставленных в недрах припасов угля (ПСУ).

Основной отличительной особенностью этого метода является внедрение поглощающего либо нагнетательно-вса-сывающего методов поступления воздуха в очаг горения. ПСУ— разработка, предусматривающая доработку оставленных в недрах после классической технологии припасов угля и получение на поверхности разных видов энергоэлементов: газа, .жаркой воды, пара, а на. их базе и электроэнергии, хим сырья лр» поглощающей либо нагнетателыга-вса-сывающей схемах поступления воздуха в очаг горения. Последние исключают утенку подаваемого воздуха в горные выработки, вмещающие шороды и на поверхность за счет развиваемой депрессии вытяжных вентиляторов либо дымососов, которые обеспечивают направленность -и темп движения газоот-водящия потоков в подземный теплогазогенератор (ПТГГ).

Больший вклад в становление и разработку нового направления нестандартной отработки угля ©несли ученые В. В. Ржевский, А. С. Бурчаков, Ю. Ф. Васючков, Е. И. Глуз-берг, И. М. За«оршменнын, А. Б. Ковальчук, Г. И. Селиванов, К. 3. Ушаков, Г. А. Янчевко, С. А. Ярунин и др.

В 1985—1991 гг. были проведены '1-ые промышленные тесты технологии. Сжиганию подверглись оставленные после подземной разработки припасы в целиках массивного пласта бурого 'угля в районе недействующего околоствольного двора б. шахты «Киреевская» ПО «Тулауголь» в Подмосковном 'бассейне и краевая 'часть отработанного блока узкого дласта каменного угля меж наклонными выработками на ш. Острый № 1 ПО «Селидовуголь» в Донецком бассейне. В итоге была доказана 'принципная возможность вовлечения «оставленных по экономическим и технологическим причинам припасов в сферу производства для нужд теплофикации. Объем выгоревшего угля -в Донецком бассейне составил 4,2 тыс. т при средней скорости выгорания 8—>10 т/оут, в Подмосковном —6,5 тыс. т при средней скорости выгорания 5—7 т/сут. Термическая энергия «продуктов горения использовалась для иагрева воды в системах теплоснабжения.

В МГИ Г. И. Селивановым высказана мысль комбинированной технологии сжигания оставленного угля в отработанных способом ПГУ газогенераторах, а работами И. М. Закоршмен-ного и М. В. Каркашадзе подтверждена принципная возможность реализаций таковой технологии на отработанном 15-м газогенераторе Южно-Абинской станции «Подземгаз».

Но »первые опыты (проявили направления ее совершенствования. Потому для заслуги ?поставленной цели и реализации идеи работы создателем решаются последующие задачки:

Определение вероятных объемов внедрения разрабатываемой технологии и установление взаимозависимости термический мощности »длины канала горения, разработка методики

расчета термический мощности канала горения »длины зоны .горения, обеспечивающей получение этой мощности;

установление количества аккумулированной и извлекаемой термический .мощности из отработанных .подземных газогенераторов зависимо от характеристик предлагаемой технологии;

установление связи .характеристик троцесса горения применительно к технологическим схемам .подготовки подземных газогенераторов;

разработка технологической схемы, обеспечивающей действенное внедрение термический энергии, высочайшие экономические доказатели, также советы по применению технологии ПСУ.

Южно-Абинская станция «Подземгаз» газифицирует свиту массивных крутых пластов с ?подачей воздуха в газогенераторы иод давлением, что предназначает оставление .межгенераторных целиков, а несовершенность технологии—оставление в недрах 30% припасов угля после газификации.

Выполненный анализ показал, что оставленные в недрах угольные припасы в количестве 3,5 млн. т фактически в 1,5 рае а превосходят сгазифшдарованные припасы угля за весь период работы станции. Основная часть оставленных в недрах припасов (?более 1,6 .млн. т) размещается в верхних ^предохранительных целиках, т. е. на сравнимо маленьких глубинах (до 100 <м). Припасы угля в предохранительных верхних ».межгенераторных целиках с большей эффективностью, чем при, имеющейся технологии ПТУ, могут быть отработаны на режимах или незапятнанного отсоса, газа из гавоогводящих скважин, или одновременного нагнетания воздуха в воздухоподающую и отсоса газа из .продуктивной скважины. В последнем случае нужно увязьг.вать режимы нагнетания воздуха и отсоса газа. Принципно на этих режимах можно производить ¦процессы как газификации угля, так и его сжигания. Последнее более 'желательно, потому что тяжело ждать при газификации этих угольных припасов размеренного (Получения газа с требуемыми, параметрами. Требования, предъявляемые к качеству товаров сгорания, позволяют их внедрение в широком спектре температур, к примеру, для нагрева воды, циркулирующей в системах жаркого водоснабжения, как самой станции «Подземгаз», так к других потребителей (бытовой сектор). Потому отработка припасов угля верхних предохранительных целиков лег.ко осуществима, хотя и просит определенного объема, буровых работ. Отработка* -межгенераторных целиков порядка 1,2 млн. т просит бурения новых скважин, при этом в 'каждый целик персонально. Угольные припасы в отработанных газогенераторах порядка 750 тыс. т могут быть отработаны с внедрением в главном имеющихся газоотводящих и воздухоподагощих скважин с попут-

ным- извлечением тепла/аккумулированного в процессе ПГУ во вмещающих'Породах. В целом же оставленные припасы позволяют размеренно обеспечивать .получение нужной термический мощности в течение нескольких десятилетий.

В качестве объекта исследования выбраны переработанные -методом ПГУ 'газогенераторы станции «Подземгаз» по ?пласту Подгоревший и IV Внутренний, мощность которых соответственно 3,8 к 8 м.

¦Физической -основой ПСУ является получение на выходе из блока сжигания газа, содержащего только продукты полного сгорания угля в воздухе. Это в главном достигается количеством подаваемого воздуха и длиной канала .горения. Длина канала горения и его поперечные размеры определяются мощностью пласта и начальным» размерами скважин.

'Проведенные в работе аналитические исследования процесса 'получения термический энергии при отработке угольных зала-сов после выгазовыванш угольных «пластов в границах каждого газогенератора .методом их надземного сжигания позволили выявить ряд особенностей и закономерностей данного процесса и наметить более действенные и утл' его реализации.

Установлено, что лучшая термическая мощйость угольного .канала горения имеет место при /к = /г, где /к,/г — длина соответственно угольного канала и зоны -горения в нем. В этом 'случае «процесс сгорания угля в «канале осуществляется при а = 1,0, а— коэффициент избытка- воздуха, и вся тепл'о-вая энергия на выходе из угольного канала« представлена -в виде физического тепла .товаров сгорания. При всем этом термическая мощность на выходе из угольного канала Nк и длина зоны горения, обеспечивающая (Получение этой мощности, 1Г могут быть определены из последующих выражений: в цилиндрическом угольном -канале

ММО'^-^Г, /гв……' ( )

¦в канале .прямоугольной формы с одной угольной стеной (более важнььм для практик» подземного сжигания угля)

к 2-10в/га3'87 УС°ТГ ; 27,7/га0'54 ¦( ЫКУ*ТГ у-»

где [Л/к] = ,кВт; [1К, /г] =1м; V—.коэффициент кинематической вязкости товаров сгорания на выходе из угольного

канала, м21с-~Р — абсолютное давление в :угольном канале, Па; 1,0; к2<1,0; тп— мощность сжигаемых угольных припасов, м.

Из этих уравнений следует, что величина- Ык очень очень находится в зависимости от величин 1К и т ..(зависимости, .степенные,, при этом характеристики степени существенно больше единицы). При всем этом основная часть термический 'мощности (до 50%) выделяется на последних 25-^-10% длины канала горения. Существенно оказывает влияние на величину А'к и наличие жарких ®уоков угля на деньке угольного канала, резко увеличивающих площадь соприкосновения пылающего угля с передвигающимся в угольном канале воздухом. Другие (характеристики,, такие, как V, Р, <2Л Уг°, Тг оказывают влияние на величину существенно меньше.

.Также существенно находится в зависимости от; величины коэффициентов К и к2 длина зоны,.горения. Другие же причины оказывают влияние на величину. 1Г достаточно слабо. Так, при увеличении Тг.с 400 до 1200 К /г миниатюризируется шорядка 10-ь15%. Повышение тп с 2 до 8 .м (т.. е. в 4 раза) .приводит к росту 1Т практически в 2 раза (рис. 2).

Величина наружного удельного водопритока <7В приводит .к повышению /г, правда малозначительному, и .достаточно резко понижает Мк, .переводя физическое тепло товаров сгорания в сокрытую теплоту испарения .воды. Так, при увеличении с 0 до 5 кг воды/кг угля, (.последнее-значение <7 „ близко к,.очень вероятной величине дв .при додземном-сжигании.угля) 1Г увеличивается приблизительно на 8-*-10%, аснижается в 2 : о раз. - ;

Выполненные исследования позволили, установить связи меж большим расходом подаваемого в угольный .канал прямоугольной формы воздуха и величинами Ык и /г:

: д^ : , (5)

, — . (1 1,2'ШВ)

/ 27,7/п0,54

(1+ 1,243а,) «Р

где [С?,,] = нм3/с;. г) — КПД выделения термический энергии в угольном канале; а„, с1г — вл аг.осодержа ние воздуха и .товаров сгорания, отнесенное к сухому газу, кг гааров воды/нм3 сухого газа.

Анализ (5) и (6) 'Показал, что при увеличении <2„ растут Ык и /г, при этом Мк увеличивается существенно резвее,

«чем /г. На скорость возрастания 1Т оказывает влияние и величина При более больших значениях т скорость роста 1Г больше. Повышение температуры товаров сгорания приводит ж понижению ¦величины /г для получения соответственного N1 (см. рис. I, 2).

На практике очень нередко появляется необходимость оценить нрав'конфигурации реальных величин А^ и /г, т. е. Мк» и I/, относительно на теоретическом уровне ?предсказываемых 'При сгорании угля в канале са = 1,0, т. е. и 1Г'.

• Установлено, что взаимосвязи- меж этими величинами в канале прямоугольной формы имеют вид

1вде индексы «два штриха» и. «штрих» соответствуют показателям реального и теоретического (т. е. при а = 1,0) процессов сгорания угля в канале.

Из (7) и (18) следует, что при осуществлении1 процесса сгорания угля в канале с а< 1,0 длина зоны горения К 'меняется (возрастает) «рМне некординально, а ?мощность N,1 достаточно резко растет. Но нужно иметь в -виду, что эту дополнительно выделяемую в угольном ?канале термическую .мощностыможно будет извлекать из товаров сгорания исключительно в случае дожигамия находящихся в их горючих газов, т. е. после воплощения соответственных .конструктивных конфигураций в оборудовании поверхностного теплоэнергетического комплекса.

.При сжигании угольных припасов, .остающихся в границах каждого газогенератора после выгазовывания находящихся в ш границах пластов, нужно учесть, что вмещающие породы кровли и земли, газогенераторов имеют определенный ¦припас физического тепла, что-может значительно поменять .характеристики процесса сжигания угольных »»пасов.

'Выполненный -в работе анализ процесса рассеивания тепла из прогретых вмещающих огород отработанных газогенераторов показал, ?что при. отсутствии фильтрации подземных вод через эти породы относительное количество термический энергии, остающейся в слое прогретых пород, численно равно средней безразмерной температуре этого слоя, которая определяется из выражения

ЛГК' = ЛГК 'чЪ'аГ, » (1 + 1,2ШР')7уу

2 (—Л)»-1 егк

(2л — )Н — х

(2п-)Н + х

ЦН + х ]

где к, — аспект термический активности прогретого слоя вмещающих пород .по отношению к остальной части- массива горных пород, А, К^г/Аз]/^;*,,/^а,,а2 — соответственно коэффициенты теплопроводимости и температуропроводности прогретых и нвпрогретых горных пород; к — (1 — /с?)/1 + Н — половина толщины шрогретого слоя горных пород; х — текущая координата, по оси координат, направленной перпендикулярно к слою 'прогретых ?пород, х — 0 посреди ?по толщине слоя прогретых ?пород; х — текущее время, т = 0 в .момент начала ра-ссеивания тепла 'из ?прогретых пород.

Расчеты (9) -показывают, ?что рассеивание тепла из слоя прогретых вмещающих пород отработанных газогенераторов -происходит достаточно ?медленно, при этом существенное воздействие на этот процесс оказывает толщина, прогретого слоя пород. Переработанные газогенераторы на массивных угольных пластах, что типично для Южно-Абинской станции. «?Подземгаз» (Кузбасс), сохраняют оставленное в 'Их вмещающих ?породах тепло в течение нескольких лег, при этом по нашим ?расчетам через 1 год после отработки газогенератора в его ?прогретых породах будет сохраняться -порядка 40% от исходного запа,-са тепла, через 2 года —?порядка 25%, а через 3 года — 15%.

Выполненные исследования -влияния подготовительного прогрева воздуха :иа величину температуры товаров сгорания проявили, что даже три. относительно низкой температуре обогрева воздуха, .порядка 50 К, имеет место увеличение Тг ?примерно на 8-М5%. Как следует, изменяя подходящим образом схемы .подачи воздуха для сжигания угольных припасов, находящихся в границах отработанных газогенераторов, ?можно разнообразить и .показателями эффективности этого процесса, таких, как Тт и а.

При физическом моделировании ?процесса сжигания угля на. отработанных газогенераторах учитывались последующие главные требования: -геометрическое подобие модели и «натуры» с соблюдением неизменного линейного ?масштаба. 1 : 50; хим тождественность сжигаемого в модели. :и- «натуре» угля; .приближенное физическое .подобие -модели и «натуры» в отношении газопроницаемости, -скорости! движения воздушных и газовых потоков, величины депрессии1. На основашии этого были выполнены исследования ряда технологических схем подачи воздуха и. отвода ?продуктов сгорания (рис. 3). Сжигание блоков проводилось с поддержанием расхода ?подаваемого воздуха ?в течение всего времени опыта ?постоянным. .

С целью интенсификации процесса моделировались налне-тательно-всасывающая схема поступления воздуха в очаг ?го* рения ?и отвода ?газа-телло,носителя ?на поверхность. При всем этом аэродинамические сопротивления обскурантистских .капа-лов (скважин) преодолеваются в главном за счет давления нагнетае-

i м ого — в оз д у х а, • -чт о позволяет получить в •этщ.кауалах .существенно огромные расходы воздуха ишродуктов сжигания. Такой-способ подачи воздуха обеспечивает уменьшение утрат несгораемого угля между- скважинами.

В. процессе опыта ?фиксировались температура ?продуктов сгорания Тг, состав газа-, расход подаваемого в модель 'воздуха, температура пылающего угля. 'После равных для -всех .тестов промежутков времени модель вскрывалась и проводился ее зрительный осмотр. При всем этом анализировалось к оценивалось формирование » развитие очага горения, также определялась эффективность извлечения термический энергии. . Блок I характеризуется П-образным расположением сква-.?к'ин, определяющих поглощающую схему поступления воздуха. Аналогом в натурных критериях является включение в процесс дожигания оставленных участков только продуктивных скваж,ин_

Блок II имеет Г-образное размещение выработок с на-гнетательно-всасывающей схемой поступления воздуха. В на-.турных критериях ?для этого употребляются имеющиеся воздухо-?подающие «скважины. . . — —

¦ Блок III аналогичен/блоку I, ?поступление воздуха производят в. нижнюю его'?часть. При всем этом объем подаваемого воздуха умеренно, распределяется по каждой из скважин.

В первом цикле опыта после заслуги наибольшей температуры 84-0° С отмечено резкое понижение температуры (наименее 200°С). При вскрытии модели установлено, ¦что 40% угля в ?модели не выгорело. Это обосновано прекращением развития калал.а горения ло восстанию за счет ?потерь воздуха во вновь образовавшихся каналах. Интерпретация приобретенных данных» на имеющуюся реальную обстановку отработанного газогенератора подтверждает положение о невозможности применен™ только продуктивных скважин. ' ' «-Второй цикл характеризуется тем, что, как ?и в первом цикле, после прогрева; вмещающих пород температура исходящего газа резко ?увеличивается; достигая тех же значений, но .процесс происходил более размеренно'за счет подвода воздуха в нижнюю часть блока через воздухоподающую скважину то нагнетательно-Есасывающей схеме. Потом вследствие большего количества подаваемого воздуха по одной скважине ?происходит развитие очага горения! по восстанию ; блока и как следствие — расширение поперечника канала с проскальзыванием кислорода и постепенным понижением температуры газа-теплоносителя. В натурных критериях ?полнота извлечения припасов может быть обеспечена подключением ряда продуктивных скважин. — '. . .¦…¦ » .1 •. 1 В 3-ем цикле после прогрева -вмещающих ?пород температура-исходящего «газа на' 15—20% «ниже, чем'при вторам, но наличие 2-ух скважин обусловливает понижение кОли-

чества воздуха в любой из их. Последнее обеспечивает равномерность сжигания припасов, также стабильность получения- термический энергии.

Обобщенные результаты лабораторных исследовательских работ приведены в .таблице.

Результаты моделирования сжигания угля

блока Кол-то 'падапа—емого воздуха, нм3/ч Температура ,газа-тепло. носит. 0 С Состав газа-сителя теплоно- % Выход тепла, ¦% Термическая 'МОЩНОСТЬ, ОДж/ч

о2 ;СОч СО+ + нг+ +сн4 хим физического

I 7.0 » 350 12—15 2-9 0,8-1.0 21 24 2,1

11 7,0 450 10-13 3-7 2-3 24 2!) 3.0

III 7,0 540 8—1° 7-11 1,5-2,5 15 35 3,9-

Установлено, что фактически полтое выгорание угольных блоков достигается внедрением имеющихся продуктивных скважин, наилучшее количество которых обеспечивает стабильность процесса горения и его эффективность, что связано с конфигурацией скорости движения парогазовой омеси. Степень выгорания, зависимо от расположения скважин изменялась от 50 до 95 %; образующийся .при сгорании угля и извлекаемый дымососом газ имеет высшую температуру 300— 600° С; получаемая на выходе из блока энергия составила 33% заключенной в сжигаемом угле; получение кратной мощности обеспечивается подходящим повышением хороших блоков продуктивных и воздухоподающих скважин с автономной .подачей воздуха.

В итоге моделирования подтверждена работоспособность технологии дожигания оставленных ш газогенераторах припасов угля. Теоретические и лабораторные исследования были положены в базу разработки характеристик технологической схемы дожигания припасов угля «а 15-м газогенераторе. Для реализации технологической схемы выполнен анализ, теплопотерь при разных методах изоляции сети теплоснабжения от газогенератора до потребителя, в итоге чего установлена возможность использования для имеющихся трубопроводов подачи воды орошения и дутья высочайшего давления. , ,

Натурные опыты проведены в 1989—1991 гг. Установлено, что через месяц .после включения дымососа темпера^ тура газа стабилизируется и в предстоящем * увеличивается на .1° С в течение 5—7 суг; любая 'продуктивная скважина, оборудованная дымососом.с депрессией до 600 Отдала,, обеспечивает термическую 'мощность на устье скважины 0,56 МВт, что практически в 10 раз 'превосходит (Мощность, затраченную, на отсос про-

Дуктов горения й перемещение воды >в трубопроводах. «При всем этом следует учитывать, что припас дымососа по производительности обеспечивает количество подключаемых скважин до 10.

Приобретенная при опытах термическая энергия , в виде горючей 'воды (9—10 м3/'ч с температурой 35—60° С с одной скважины) использовалась для подогрева теплиц и на подпитку системы теплоснабжения поселка Южно-Абинской станции «Подземгаз». Содержание оксибензолов в конденсате в 2 раза ниже, чем при ЛГУ. Анализ состава газа « .конденсата показал, что внедрение предложенной технологии обеспечивает выброс вредных веществ в окружающую среду ниже уровня ПДВ и ЛДК. ;

•В итоге проведенных теоретических, лабораторных и натурных исследовательских работ с ролью создателя разработана технологическая схема поверхностного теплоэнергетического комплекса (ЛТТК), обеспечивающего получение термический .мощности более 3,0 .Г,кал/ч и подачу жаркой воды потребителю с температурой более'70° С (рис. 4). В (качестве «отла-ути-лизатора газообразных товаров подземного сжигания угля применен котел типа. ТО-ЛСУ с применением модулей на термических ¦ трубах, расположённых па устьях продуктивных скважин. Данный теплообменник обеспечивает устойчивость работы ПТТК. предутверждает необходимость отключения тя-годутьесого оборудования и оперативного ремонта при выходе из строя части термических труб.

Годичный экономический эффект от использования советов работы на Южно-Абинской станции «Подземгаз» составил 450 тыс. руб. в год.

, . . ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В .диссертации дано новое решение животрепещущей для угольной (индустрии научной задачки разработки характеристик технологии лодвемного сжигания угля, оставленного после газификации, с получением на месте залегания термический энергии и виде жаркой воды для бытовых нужд.

Главные результаты, положения и выводы, приобретенные в работе:

1, Подтверждено, -что аккумулированная в угольной толще термическая энергия может быть получена на поверхности методом сжигания оставленных в газогенераторах припасов угля при поглощающей и нагнетацельно-всасывающей схеме поступления воздуха в очаг горения с обеспечением общей полноты извлечения 75—80%.

Моделирование процесса сжигания позволило установить, что направленность движения парогазовой смеои и тре-

-Поверхностный комплекс

1.Д.-ыосос

2.Дымовая труба

3.Теплообменники

4.Продуктивные скважины

5.Насоси •

6.Водосборник

7.Теплицы

8.Газопровод

9.Водопровод

Рис.4Схема рассредотачивания термический энергии на поверхности

| Потребители |

буемая -полнота извлечения припасов достигается внедрением имеющихся скважин газификации, при всем этом понижение скорости поступления воздуха (-на 40—45%) обеспечивает равномерность сжигания оставлен/ных заласов в газогенераторе.-

3. Установлены зависимости для инженерного расчета термический мощности теплогазогенератора с учетом изменяющихся характеристик канала горения. Последовательное ведение процессов газификации и сжигания (без долгого разделения во времени) обеспечивает извлечение до 40% термический энергии, аккумулированной во вмещающих породах.

4. Разработана технологическая схема сжигания оставленных заласов в газогенераторах и определена термическая -мощность натурного участка -ПСУ, которая составила 3,0 Гкал/ч. Установлено, что термическая энергия в виде жаркой воды с температурой 60—70″ С в -количестве 10 -м3/ч с'каждой скважины применима для целей теплофикаци объектов станции «Подзем-газ». Кратная термическая ?мощность обеспечивается подключением соответственного числа продуктивных скважин.

5. Экономический эффект от разработанных в диссертация советов на Южно-Абинской станции «Подземгаз» ассоциации «Киселевскуголь» за счет реализации термический энергии составил 450 тыс. руб. в год (три эксплуатации 2 продуктивных окважил).

Основное содержание диссертации размещено в последующих работах:

1. Селиванов Г. И., Макридин В. М. и др. Типовые решения для -составления проекта подземного сжигания оставленных в недрах зал асов угля с получением термический энергии для бытовых непроизводственных нужд. М.: МГИ, 1901, с. 270.

2. Селиванов Г. И., Макридин В. М. я др. Комбинированная разработка подземлого сжигания угля.М.: МГИ, 199 с. 60.

3. Селиванов Г. И., Макридин В. М. и др. Технологические схемы сжигания оставленных припасов угля/Уч. пособие.— М..: МГИ, 1992, с. 48.

4. Макридин В. М. Анализ рассеивания термический энергия из прогретых вмещающи-х пород отработанного газогенератора/Улучшение технологических -процессов лри подземной разработке месторождений. Сб. научн. тр.— Кемерово; КузПИ, 1992, с. 16—19.

5. Закоршменный И. М., Макридин В. М. Технологическая схема утилизации термический энергии, при- дожигании припасов угля в отработанных газогенерато;рах/Механизированлая отработка угольных пластов Кузбасса. Сб. научн. тр.— Про-кольевск: КузНИУИ,1992, с. 21—23.