Создание подземного газогенератора подземной газификации угля на участке I очереди Сыллахского месторождения Усмунского угленосного района
Дипломная работа - Геодезия и Геология
Другие дипломы по предмету Геодезия и Геология
нию процессов ПГУ, путем моделирования процесса ПГУ, для чего была спроектирована лабораторная установка (рис. 3.1).
Установка для моделирования процесса ПГУ представляет собой металлическую конструкцию, футерованную изнутри огнеупорным кирпичом в который имеются дутьевые и газоотводящие трубки для моделирования дутьевых и газоотводящих скважин. В качестве дутья применяется воздух и кислород, а также их композиция в различных пропорциях. Воздух подается от компрессора через понижающие редукторы и расходомеры, и соответственно кислород от баллона. На выходе имеется скруббер (рис. 3.2).
Для исследования температурного поля устанавливаются термопары (рис. 3.3) результаты показаний которых выводятся на регистрирующую аппаратуру (рис. 3.4)
Для исследования состава газа используется газоанализатор. Установка загружается углем, устанавливаются термопары (рис. 3.5), и герметизируется крышкой, а затем производится розжиг с помощью нагревательной спирали через подпитывающий трансформатор. Термодинамический процесс и соответственно выход (качество и количество) газа связан с подачей воздуха или кислорода. Исследование процесса ПГУ на установке моделирование ПГУ позволяет исследовать как: различные марки угля, так и геологические условия залегания угля, при этом затраты и время на исследование процесса на порядки меньше чем эта работа проводилась в полевых условиях.
3.2 Методика производимых работ
Исследования при помощи физического моделирования процессов ПГУ, в лабораторно-экспериментальной установке, позволит изучить влияние следующих факторов на эффективность данной технологии:
Марочного состава углей;
Влажности и водонасыщенности угля;
Криогенных условий месторождения;
Угла залегания пласта;
Конструкции скважин;
Длины канала газификации;
Подачи воздушного и кислородного дутья;
Температуры процесса и др.
По марочному составу угли Южно-Якутского каменноугольного месторождения делятся на 6 марок (по ГОСТ 25543-88): газовый (Г), жирный (Ж), коксовый жирный (КЖ), коксовый (К), отощенный (О), тощий (Т). Данные угли будут поочередно исследоваться на предмет пригодности их к технологии подземной газификации углей и определены оптимальные технологические параметры конструкции подземного газогенератора и параметры дутья.
Влажность угля и приток воды. Существует показатель оптимума влаги, при превышении которого в канале газификации содержание горючих компонентов в газе уменьшается. Чтобы уменьшить влияние подземных вод, необходимо увеличить интенсивность процесса газификации, либо уменьшить их напор. Исследователи ставят перед собой задачу определения оптимального значения влажности угля для различных марок угля Южной Якутии.
Так как Южно-Якутский каменноугольный бассейн представлен островным расположением многолетнемерзлых горных пород, изучение влияния геокриолитозоны на процессы подземной газификации углей является неотъемлемой частью проводимых исследований. В частности необходимо определить влияние отрицательных температур на состав получаемого технологического газа и обоснование оптимальных параметров дутья и конструкции подземного газогенератора применительно к условиям геокриолитозоны. Кроме того, необходимо изучить влияние температурного поля газогенератора на вмещающие многолетнемерзлые горные породы.
В тектоническом отношении бассейн имеет очень сложное строение. Углы залегания пластов угля колеблются от 5-70 (северная часть Алдано-Чульманского угленосного района) до 30-400 (южная часть Алдано-Чульманского угленосного района) и более - 70-800 (Гонамский и ТОкинский угленосный район). Исходя из всего вышесказанного следует произвести исследования подземной газификации при углах залегания угольных пластов - 00, 300, 600.
Главнейшей конструктивной особенностью скважин подземной газификации является наличие или отсутствие обсадной колонны, что оказывает большое влияние на распространение температурных полей в окологенераторном пространстве.
Также немаловажное значение уделяется длине канала газификации. Увеличение длины канала газификации при постоянном дутьевом режиме и неизменной степени выгазовывания угля приводит к снижению качества газа. Например, на одном из подземных газогенераторов подмосковной станции Подземгаз при увеличении расстояния от дутьевой скважины с 25 до 60 и 75 м нижнее значение теплоты сгорания газа уменьшалось с 4285 до 3640 и 3140 кДж/м3 соответственно [8]. Это снижение качества газа связано с реакцией конверсии, которую можно уменьшить интенсификацией процесса, увеличением количества дутья или повышением концентрации кислорода. Исходя из вышесказанного исследования должны определить оптимальные длины канала газификации для различных марок угля в различных условиях (влажность угля, наличие геокриолитозоны).
В ходе проведения лабораторно-экспериментальных работ исследователям определись оптимальные параметры дутья, к которому относятся: состав дутья, давление и расход дутьевого агента.
В качестве дутьевого агента применялся кислород, воздух или паровоздушная смесь. В ходе эксперимента применялось дутье чистым кислородом и воздухом, а также их смесями с шагом изменения состава 25 %, то есть: 1 режим - чистый кислород, 2 режим - 75 % кислорода и 25 % воздуха, 3 режим - 50 % кислорода и 50 % воздуха; 4 режим - 25 % кислорода и 75 % воздуха и 5 режим - чистый воздух.
Температура о