Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Технология ПГУ






 

В таблице 13.2 пооперационно проанализированы основные аспекты технологии ПГУ, поэтому ниже приводятся только некоторые технологические операции ПГУ.

Создание каналов в угольном пласте. Процесс прожига в угольном пласте канала очагом горения, который перемещается навстречу дутьевому потоку или по его направлению, называется фильтрационной сбойкой скважин. В первом случае сбойку называют противоточной, во втором—прямоточной. Противоточная фильтрационная сбойка осуществляется следующим образом. Бурится и обсаживается ряд скважин. Необсаженной остается только нижняя часть. Затрубное пространство тампонируется. Затем приступают к отжатию влаги из пласта. Для этого нагнетают дутье в две, три или во все скважины (в зависимости от наличия дутья и принятого порядка сбойки). После предварительной сушки прекращают нагнетание дутья в одну из скважин, называемую розжиговой, соединяют с атмосферой и зажигают угольный пласт. Развитие очага горения обеспечивается сравнительно непродолжительным нагнетанием дутья в розжиговую скважину и ее периодической разгрузкой (продукты горения выбрасываются в атмосферу). После достижения устойчивого горения угля из розжиговой скважины в течение всей сбойки отводится газ. Дальнейшее горение угля поддерживается за счет кислорода дутья, нагнетаемого в соседние скважины и фильтрующегося в направлении к очагу горения. Завершающий этап сбойки для всех углей характеризуется резким падением давления, бурным выделением газов и повышением их качества. С этого момента канал считается готовым для ведения процесса газификации. Фильтрационная сбойка на новых участках может вестись в одном, двух, трех или четырех направлениях одновременно. При наличии вблизи сбиваемой скважины выгазованного пространства сбойку ведут непосредственно на него и сбоечные газы смешиваются с газами газификации. На скорость сбойки и удельный расход дутья влияют зольность угля, его пористость и проницаемость, характер почвы и кровли пласта, интенсивность нагнетания дутья, мощность пласта и его обводненность, расстояние между скважинами, состав дутья и др. Фильтрационная сбойка от дутьевой скважины, расположенной между сбиваемой и газоотводящей скважинами и предназначенной для нагнетания дутья на газификацию, выгоднее, чем от газоотводящей.

При прямоточной сбойке угольный пласт зажигается в забое сбиваемой скважины, в которую нагнетается дутье. Образующиеся при этом газы распространяются по порам и трещинам пласта. Прямоточная сбойка применяется в редких случаях (в основном при первичном розжиге), так как она сопровождается уменьшением проницаемости пласта из-за конденсации паров воды и смолы в порах и кливажных трещинах.

Гидравлический разрыв угольного пласта. Одним и основных недостатков процесса гидроразрыва угольного пласта является отсутствие четкой его направленности. Чтобы обеспечить направленность, прибегают к одновременному нагнетанию воды и разгрузке скважины, на которую необходимо осуществить гидроразрыв. Эксплуатационные затраты при гидроразрыве каменноугольного пласта и последующей огневой проработке щелей гидроразрыва в 3—4 раза ниже затрат при воздушной фильтрационной сбойке.

Направленное бурение скважин особенно широкое распространение получило на крутых угольных пластах, где каналы газификации обычно располагаются по падению пласта. Но имеется также и опыт бурения горизонтальных скважин по простиранию угольного пласта. Буровые каналы (как и щели гидроразрыва) требуют последующей огневой проработки, которая осуществляется либо путем розжига пласта в точке входа скважины в уголь, либо путем подтягивания очага горения со стороны выгазованного пространства.

Электросбойка (процесс создания канала в угольном пласте в результате теплового воздействия электрического тока на уголь) осуществляется с помощью опущенных в скважину электродов, концы которых входят непосредственно в угольный пласт. При включении электродов в цепь в угольном пласте происходит выделение паров воды и продуктов сухой перегонки угля с образованием кокса. В итоге уголь становится хорошим проводником тока, что обеспечивает тепловой пробой пласта. Электросбойка получила применение на Шатской и Ангренской станциях подземной газификации. Важное ее преимущество—высокая направленность.

Конструкция подземных газогенераторов. Различают наземную и подземную части газогенераторов. К наземной части относятся головки дутьевых и газоотводящих скважин, трубопроводы для подвода дутья к скважинам, газопроводы, аппараты для очистки и охлаждения газа, обслуживающие газогенератор. Сюда же входят приборы для контроля и управления работой отдельных скважин и газогенератора в целом. Подземная часть газогенераторов включает дутьевые и газоотводящие скважины, каналы газификации, а также водоотливные, дренажные и наблюдательные скважины (если они требуются).

Все подземные газогенераторы можно подразделить на газогенераторы с изолированными каналами и каналами, объединенными посредством единого канала розжига. На рисунке 13.4 показаны конструктивные элементы подземного газогенератора с изолированными каналами. Подготовительные работы при устройстве такого газогенератора состоят в следующем. В наклонном или крутом пласте каналы газификации располагаются по падению пласта. В начале бурится газоотводящая скважина, которая обсаживается колонной металлических труб, а затрубное пространство тампонируется цементным раствором. Затем приступают к бурению канала газификации заданной длины и дутьевой скважины. Забои дутьевой скважины и канала газификации соединяют либо с помощью фильтрационной сбойки, либо гидроразрывом. После этого приступают к огневой проработке канала. Если пласт горизонтальный или пологий, каналы газификации подготавливаются бурением. Для пластов мощностью 2—10 м рекомендуемая длина газогенератора 400—500 м (по падению пласта). Размер по простиранию зависит от производительности газогенератора, при этом следует учитывать, что наилучшее качество газа получается при интенсивности процесса, равной 20 тыс. м3 газа на 100 м длины по простиранию (для пластов мощностью 2 м) и 80—100 тыс. м3 (для пластов мощностью 8—10 м). Диаметр дутьевых скважин должен быть не менее 250—300 мм, а газоот-водящих — 350—400 мм. Расстояние между газоотводящими скважинами, т.е. между каналами газификации, должно быть в пределах 50—60 м.

 

1 — поверхность земли; 2 — выход пласта под насосы; 3 — наклонная газоотводная скважина; 4 — наклонная скважина для нагнетания дутья; 5, 6 — концы обсадных колонн

Рисунок 13.4 – Конструкционный элемент подземного газогенератора с изолированными каналами газификации и наклонными дутьевыми скважинами

Наклонные крутые пласты могут разрабатываться и по простиранию пласта.

Конструкция подземных газогенераторов для горизонтальных и пологих угольных пластов может иметь прямой или боковой газоотводы. В первом случае на месторождении бурятся ряды скважин по квадратной или прямоугольной сетке. Расстояние между скважинами в каждом ряде колеблется от 25 до 60 м и выбирается в зависимости от степени выгазования угля. В газогенераторах данной конструкции каждая скважина поочередно выполняет функции дутьевой и газоотводящей. В противоположность этому в газогенераторах с боковым газоотводом одни скважины служат в качестве дутьевых, другие — только для отвода газа.

Система выгазования угольных пластов - это определенный порядок проведения подготовительных и огневых работ во времени и пространстве. Подготовительные работы включают бурение скважин, подготовку каналов газификации, обеспечение водоотлива. Под огневыми работами подразумевается собственно процесс газификации угля.

Выгазование наклонных и крутых пластов можно вести либо по восстанию, либо по простиранию. Выбор той или иной системы зависит от технических, технологических и экономических факторов, таких, как наличие технических средств для бурения скважин и подготовки каналов газификации, рациональная длина последних с точки зрения полноты выгазования угля и устойчивости качества газа, размеры единовременных капитальных затрат на строительство подземных газогенераторов.

При сплошной системе выгазования капитальные затраты на 1 т запасов, подготовленных к газификации, минимальны, но начальная величина этих затрат может оказаться большой. При этажной системе удельные капитальные затраты увеличиваются, однако при этом получается газ стабильного состава благодаря периодическому приближению подачи дутья к угольному массиву. Обе системы требуют применения конструкций газогенераторов, обеспечивающих отвод газа в угольный массив.

Выгазование пластов по простиранию может вестись от центра участка к его границам, от границ участка к центру и от одной границы участка к другой. Во всех этих системах могут применяться конструкции газогенераторов с отводом газа в угольный массив или в выгазованное пространство.

При отработке свиты пластов выбор системы выгазования усложняется, так как необходимо снизить до минимума потери газа и водопритока в подземный газогенератор, а также обеспечить благоприятные условия для бурения скважин.

Процесс сдвижения пород при подземной газификации происходит обычно с малой скоростью и весьма плавно. Отработка свиты пластов снизу вверх предпочтительнее.

Технологическая схема станции подземной газификации. Станции подземной газификации могут производить газ энергетический и технологический, совместно и раздельно. Наиболее простую технологическую схему имеет станция, производящая энергетический газ на воздушном дутье. В ее состав входят четыре цеха — компрессорный, газогенераторный, очистки и охлаждения газа, транспортирования газа.

В компрессорном цехе устанавливаются компрессоры двух типов — высокого и низкого давления. Первые предназначаются для подачи в подземный газогенератор дутья высокого давления (50—600 Па) на фильтрационную сбойку или проработку каналов газификации. Компрессоры низкого давления (турбовоздуходувки) подают дутье на газификацию под давлением 15—20 Па. Из компрессорного цеха дутье поступает в газогенераторный цех по двум системам трубопроводов и далее подводится к соответствующим скважинам.

Для отбора газа из газоотводящих скважин служат коллекторы из металлических труб. Дутьевые и газовые коллекторы не являются постоянными сооружениями и периодически переносятся по мере отработки запасов угля. На каждом газовом коллекторе устанавливаются циклоны — аппараты для улавливания крупной пыли, выносимой с газом из газоотводящих скважин. Далее газ направляется в цех охлаждения и очистки.

Предварительное охлаждение газа может производиться непосредственно в газоотводящих скважинах. Для этого в каждую из них опускается водоподающая трубка диаметром 12—18 мм с распылителем на конце. В состав цеха охлаждения и очистки газа входят холодильники — скрубберы, градирня, циркуляционная система охлаждающей воды, отстойники, электрофильтры, установ­ка сероочистки. Вначале газ поступает в скрубберы, где охлаждается до температуры 30°—35° С и одновременно дополнительно очищается от пыли и частично от смолы. Далее он поступает в электрофильтры, где окончательно очищается, а после этого — в скрубберы сероочистки для извлечения сероводорода. Затем он направляется в транспортный цех, где установлены турбогазодувки, подающие газ потребителям.

Вместо сооружения компрессорного цеха целесообразно перейти к установке передвижных компрессоров у скважин. Отказ от централизованной подачи воздуха в подземный газогенератор может дать ряд выгод. Во-первых, отпадает необходимость в сооружении воздухопроводов; во-вторых, в скважины будет поступать воздух непосредственно из компрессоров, где он будет нагреваться, что приведет к улучшению теплового баланса подземного газогенератора.

 






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.