Практичне заняття № 5 Станція підземної газифікації вугілля
Мета заняття: вивченняпринципової технологічної схеми станції підземної газифікації вугілля; розрахунок основних параметрів технології підземної газифікації вугілля; обгрунтування розташування промислового майданчика станції Підземгаз; обгрунтування вибору системи розробки вугільної дільниці; обгрунтування системи розтину і вигазовування вугільної дільниці; обгрунтування напрямку використання продуктів підземної газифікації вугілля; визначення еколого – соціальних наслідків впровадження технологій.
5.1. Принципова технологічна схема станції підземної газифікації вугілля
Производство газа подземной газификации углей осуществляется станциями Подземгаз.
Станции Подземгаз могут производить газ энергетический и технологический совместно и раздельно. Наиболее простой по технологической схеме является станция Подземгаз, производящая газ на воздушном дутье (рис. 5.1), выработанного машинами 1, которое подается по магистральному трубопроводу 2, проложенному между воздуходувным цехом и подземными газогенераторами 3 в коммуникации одного или нескольких газогенераторов 4. Из коммуникаций он распределяется по дутьевым скважинам вскрытия 5, из забоев которых попадает в каналы газификации 6.
Из противоположного конца канала газификации через другие скважины вскрытия выводится газ. Газоотводящие скважины выдают газ в газопровод горячего газа подземного газогенератора 7.
В целях уменьшения гидравлического сопротивления газоотводящих скважин и уменьшения напряжения от термического расширения в их обсадных колоннах в эти скважины впрыскивается вода, которая испаряется за счет физического тепла и при этом снижается температура последнего.
Газ из газопровода коммуникаций подземного газогенератора проходит сооружения предварительной очистки от механических примесей 8 и после этого поступает в коллекторный газопровод.
При движении по коллекторному газопроводу газ несколько охлаждается атмосферным воздухом. При этом в газопровод может выпадать конденсат газовой воды 9, который собирается и перекачивается в специальные резервуары.
От коллекторного газопровода газ попадает в аппараты для окончательного охлаждения и очистки 10, где производится интенсивное орошение газа холодной газовой водой. Если степень очистки газа этим способом недостаточна, то устанавливается еще дополнительная его очистка электрофильтром. После очистки охлажденный газ по газопроводу 11 подается к потребителям.
Подача газа по газопроводу к потребителям может осуществляется как за счет давления, развиваемого дутьевыми машинами, так и за счет дополнительного сжатия газа в газодувках.
При движения охлажденного и очищенного газа по газопроводу в нем происходит также конденсация газовой воды, которую выводят из газопровода в соответствующие сборники.
Газовая вода, которая собирается в специальном сборнике 9, отстаивается и насосами 12 подается для охлаждения на градирню газовой воды 13. Из резервуара градирни охлажденная вода подается насосами 14 для охлаждения газа в скважинах и в скрубберах. Часть газовой воды может выводиться и поступать на очистку от фенолов 15. При сжатии компрессором воздуха или газа выделяется большое количества тепла, отчего нагреваются как машины, так и сжимаемая среда.
В целях обеспечения нормальных условий работы машин, а также для снижения гидравлического сопротивления трубопроводов, по которым транспортируются дутье и газ, производится охлаждение водой машин, дутья и газа.
При этом вода непосредственно не соприкасается с дутьем и газом, а охлаждает их через стенки холодильников, и вследствие этого она не загрязняется растворимыми компонентами дутья и газа.
Эту воду называют технической или условно чистой, для нее имеется самостоятельный сборник 16, из которого она насосами 17 подается на отдельную градирню 18 и из резервуара этой градирни насосами 19 подается для охлаждения машин, дутья и газа.
Кроме основной производственой деятельности, непосредственно связанной с выработкой газа, станцией Подземгаз может осуществляться производство побочных продуктов из газа, газовой воды и воздуха, а также использование этого газа для производства различных видов энергии.
Со времени зарождения подземной газификации углей построено шесть промышленных станций ПГУ — Подмосковная, Лисичанская, Шатская, Южно-Абинская, Ангренская и Каменская, на которых за время эксплуатации выработано свыше 35 млрд. м3газа.
Южно-Абинская станция "Подземгаз" в Кузбассе введена в эксплуатацию в 1955 г. Участок газификации каменных углей характеризуется сложными горно-геологическими условиями. Мощность пластов колеблется в пределах 2—8,5 м, а угол наклона составляет 45—65°, глубина залегания в пределах горного отвода станции — 50—350 м. Вмещающие угольный пласт породы — песчаники и алевролиты, теплота сгорания газифицируемого угля 25,95·106– 25,14·106Дж/г.
При подготовке газогенератора с поверхности на угольный пласт бурятся вертикальные и наклонные скважины для подвода дутья и отвода газа. Дутьевые скважины соединяются между собой гидроразрывом с последующей огневой проработкой канала. Южно-Абинская станция вырабатывала энергетический газ со средней теплотой сгорания 37,7·105—4,19·106Дж/м3. С начала эксплуатации по 1989 г. станция выработала около 9,0 млрд.м3газа, который использовался на предприятиях г. Киселевска.
Принципиальная технологическая схема Южно-Абинской станции ПГУ представлена на рис. 5.2.
Рис. 5.2. Технологическая схема Южно-Абинской станции "Подземгаз": 1 — компрессор; 2 — трубовоздуходувка; 3 — цикл условно чистых вод; 4 — воздух на сбойку; 5 — воздух на газификацию; 6 — газопровод; 7 — скруббер; 8 — градирня; 9 — свеча; 10 — газ потребителю; 11 — вертикальные скважины; 12 — полевые скважины; 13 — наклонные скважины; 14 — сбоечный канал; 15 — выгазованное пространство; 16 — циклон.
Завдання 1: Разработать блок-схемупроизводства газа подземной газификации угля в заданных условиях. Варианты исходных данных представлены в Приложении А.