Подземная газификация угля

Отметим тот установленный факт, что выбросы тепловых электростанции, использующих уголь, могут содержать естественные радионуклиды элементов. Эти радиоактивные элементы есть и в золе, выбрасываемой через трубы вместе с дымовыми газами. Если дымовые газы очищать от золы с эффективностью даже 98,5%, что имеет место лишь на некоторых наиболее современных ТЭС и является очень дорогостоящим процессом, то и в этом случае доза облучения, обусловленная естественными радионуклидами в выбросах тепловых электростанций, превысит аналогичную дозу, полученную населением, живущим вблизи АЭС аналогичной мощности, в 5 и даже в 40 раз.

Можно полагать, что единственным методом, который даст возможность использовать угольные месторождения для получения тепла и электроэнергии с большей радиационной безопасностью, это реализация идеи Рамзая-Менделеева о подземной газификации углей и очистке полученных газов в подземных газогенераторах.

Преимущество подземной газификации не только в этом. В ней исключается тяжелый и очень вредный труд горнорабочих. Транспортировка, погрузка, разгрузка и дробление угля, требующие больших энергетических затрат и загрязняющие топливной пылью окружающую среду, заменяются безвредной и простой транспортировкой очищенного горючего газа в места его непосредственного использования. Подземная газификация в экологическом плане предпочтительней и открытой добычи угля в угольных разрезах, так как в ней отсутствует нарушение верхнего покрова Земли. Наконец, подземная газификация предоставляет широкие возможности для автоматизации процесса.

В России работы по подземной газификации углей начались в 30-х гг. После Второй Мировой войны ее опыт стали использовать в США, Великобритании, Франции, ФРГ, Бельгии и других странах. Способ подземной газификации углей дает возможность эксплуатировать глубокозалегающие пласты угля и пласты малой мощности. Например, общие запасы каменного угля в ФРГ составляют примерно 230 млрд. тонн, в то время как потенциально извлекаемые запасы методами современной горной техники составляют лишь 24 млрд. тонн. Таким образом, 90% запасов угля остаются неиспользованными. Однако процесс подземной газификации пока находится в стадии полупромышленных исследований. По расчетам в США газ подземной газификации обходился бы в 1,3-3,9 раза дешевле газа, получаемого с Аляски, и в 1,45 раза дешевле газа получаемого наземном газогенераторе.

Расскажем о некоторых особенностях подземной газификации, которые до сих пор препятствуют ее широкому использованию в промышленности. Здесь еще много не решенных задач, которые ждут своих исследователей и инженеров. Подземная газификация находится в большой зависимости от геологических и гидрогеологических особенностей залегания угля. Поэтому трудно, а иногда пока и невозможно достигнутые на одном месторождении технические показатели запроектировать и получить на другом. Даже в одном месторождении постоянно изменяются условия газификации. Поэтому при воздушной, кислородной и паровой газификации получить устойчивый процесс с постоянным составом газа довольно сложно. Необходима такая научная концепция подземной газификации, которая бы позволила получать устойчивые результаты путем воздействия на процесс каких-либо факторов или включения в процесс ряда залежей (площадей), которые бы усредняли состав конечного газа направляемого потребителю, например тепловой электростанции для выработки тепла и электроэнергии или химическому комбинату для синтеза аммиака или метанола.

Основные стадии подземной газификации углей:

1. Бурение наклонно- горизонтальных скважин для подводки дутья и отвода полученного горючего газа в сеть.

2. Создание в угольном пласте между этими скважинами реакционных каналов (путем прожигания угольного пласта).

3. Газификация угольного пласта нагнетанием дутья во входящие каналы и отвод полученного газа из отводящих каналов.

4. Зола топлива, содержащая естественные радиоактивные нуклиды, остается под землей.

5. Окончательная очистка газа.

Безшахтный способ использования угольных залежей, отсутствие терриконов возле угольных залежей и отвалов золы возле тепловых электростанций – таков новый облик добычи и использования угля. Решение глобальных экологических проблем требует коронного изменения отношения к природе посредством создания такой технологии, которая не приводила бы к ее возмущению. Такой технологией является подземная газификация твердого топлива.

Разработка процессов газификации твердого топлива в самых разных их проявлениях: парогазового цикла, плазменной газификации топлива, подземная газификация угля дает условие для широкого использования твердого топлива.