Подземная газификация угля
Автор: Ю.О.Климова
Источник: Источник оригинальной статьи
Автор: Ю.О.Климова
Источник: Источник оригинальной статьи
Подземная газификация угля (ПГУ) - индустриальный процесс, который превращает уголь в газ. ПГУ - процесс газификации в естественном залегании, осуществляемый в недрах земли, используя инъекции окислителей, и во время которого газ всплывает на поверхность через производственные колодцы сверлил. Газ может быть использован как химическое сырье для промышленности или как топливо для энергетики. Техника может быть применена с помощью других, нерентабельных или технически сложных ресурсов, использование которых приводит к извлечению традиционными горнохимическими методами и это также предлагает альтернативу обусловленным методам угледобычи для некоторых ресурсов.
Самое раннее записанное упоминание идеи подземной газификации угля было в 1868 году, когда Сэр Уильям Сименс в его обращении к Химическому Обществу Лондона предложил подземную газификацию пустынного и слабого угля в мине. Русский химик Дмитрий Менделеев сумел развить идею Сименса на пару десятилетий вперед. В 1909-1910 гг Американские, Канадские, и Британские патенты были предоставлены американскому инженеру Ансону Г. Беттс для "метода пользования неминируемым углем". Первую экспериментальную работу над ПГУ планировалось начать в 1912г. в Дареме, Соединенном Королевстве, под руководством лауреата нобелевской премии сэра Уильяма Рамсея. Однако, он был не в состоянии ее начать перед началом Первой Мировой Войны, и проект был заброшен.
В 1913г. работу Рамсея заметил русский изгнанник Владимир Ленин, который написал в газете Правда статью "Большая Победа статьи Технологии", обещающую освободить работников от рискованной работы в минах подземной газификации угля. Между 1928 и 1939 гг. в Советском Союзе подземные испытания проводились государственной организацией Подземгаз. Первое испытание, с использованием камерного метода, было проведено 3 марта 1933 года в Московском угольном резервуаре в мине Крутова. Однако это, и несколько последующих испытаний оказались неудачными. Первое успешное испытание было проведено 24 апреля 1934 года в Лисичанске Донецким Институтом углехимии. Самый первый процесс обработки был запущен 8 февраля 1935 года в Горловке. Производство постепенно росло и в 1937-1938 гг. местная химическая установка начала использование производимого газа. В 1940 году экспериментальные установки были построены в Лисичанске и Туле. После Второй Мировой войны, в начале 1960-х гг Советская деятельность достигла апогея в действии пяти ПГУ установок масштаба промышленника. Однако, эта деятельность впоследствии снизилась из-за открытия обширных природных ресурсов газа. В 1964 году Советская программа была понижена. К 2004 году только месторождение Ангрена в Узбекистане и Южно-Абинске в России возобновили подобную деятельность.
После Мировой Войны, нехватка в энергии провоцирует новый интерес Западной Европы и США к данной проблеме. В соединенных штатах, испытания проводились в 1947-1960 гг. в Горгазе, Алабама. В период 1973-1989 гг. испытания проводились с завидной регулярностью. Отдел Департамента США по энергетическим и нефтяным газам проводил несколько испытаний. Так, лаборатория американца Лоренса Ливерморе проводила три испытания в 1976-1979 гг. на месторождениях Бухты Мотыги в Графстве Кэмпбелла, Вайоминг. В сотрудничестве с американской лабораторией Сандия и корпорацией Радиана, эксперименты проводились Ливерморе в 1981-1982 гг. в мине Видко возле Централии, Вашингтон. В 1979-1981 гг. подземная газификация была с успехом продемонстрирована возле Равлингса, Вайоминг. Программа достигла апогея в Скалистом горном испытании в 1986-1988 гг. возле Ханны, Вайоминг.
В Европе, потоковый метод был проверен в Боис-ла-даме, Бельгия, в 1948 году, и в Жерада, Марокко, в 1949году. Метод буровой скважины был проверен в Рощице Ньюман и Бэйтоне, Великобритания, в 1949-1950 гг. Несколькими годами позже, эта первая попытка спровоцировала целую сеть коммерческих испытаний в Рощице Ньюмана в 1958-1959 гг. Однако, в течение 1960-х гг. европейцы останавливают работы из-за изобилия энергии и низких нефтяных цен. Деятельность возобновилась в 1980-х гг. Полевые испытания проводились в 1981 году в Брюал-эн-Артоисе и в 1983-1984 гг. в Ла Хауте де Уле, Франция, в 1982-1985 гг. в Турлине, Бельгия, и в 1992-1999 гг. сайт Эль Тремедал, Провинция Теруэля, Испания. В 1988 году Комиссия Европейских Сообществ и шести Европейских стран сформировала Европейскую Рабочую Группу.
В Новой Зеландии, маленькое испытание проводилось в 1994 году в Хантовских месторождениях угля. В Австралии испытания проводились начиная в 1999 года. Китай действовал с наибольшей программой, начиная с поздних 1980-х гг., проведя в общей сложности 16 испытаний.
Подземные газификации способствуют выделению из угля газа, это происходит в угольном шве (в естественном залегании). Газ производится и извлекается через колодцы сверлил в неминируемом угольном шве. Колодцы используются, чтобы поставлять окислители (воздух, кислород, или пар), а также способствуют возгаранию топливного подземного горючего. Отдельные производственные колодцы используются, чтобы проводить газ к поверхности. Сильное возгорается при температуре 700-900 °C (1,290-1,650 °F) , но может достигать и 1,500 °C (2,730 °F). Процесс анализирует уголь и производит углекислоту (CO2), водород (H2), угарный газ, незначительные количества метана (CH4) и водородный сульфид (H2S). Учитывая непосредственную близость действия и вероятность получения ожогов, введенными окислителями управляет специальный оператор на расстоянии.
Так как уголь значительно изменяется в процессе его сопротивления при вытекании, в зависимости от его возраста, композиции и геологической истории, естественная проницаемость угля, при переходе его в газ, является в общем нестабильной. Чтобы достичь высокого расщепления угля, гидрофракции, используются в различной степени электрические связи и обратное сгорание.
Оба эти методы коммерчески доступны. При первом, испоьзуются вертикальные колодцы и метод обратного сгорания, чтобы открыть внутренние пути в угле. Процесс использовался в Советском Союзе и был позже модифицирован Эрго Эксергией. Это было проверено на месторождении Шиншиллы в 1998-2003 гг. Ливерморе развивал другой метод, который создает преданные буровые скважины внутреннего шва, пользуясь бурением и технологией завершения, приспособленной к масла и производству газа. Подобный метод стал известен как УПИВ (управляемый пункт инъекции втягивания). При нем также широко использовался кислород для обогащения воздуха при газификации.
Подземная газификация угля позволяет получить доступ к угольным ресурсам, которые экономически не восстанавливаются другими технологиями, например, при очень низком градусе, или в случае слишком толстых швов. По некоторым оценкам это увеличит экономически восстанавливаемые резервы метрическими тоннами 600 биллионов. Ливерморе утверждает, что ПГУ сможет увеличить восстанавливаемые угольные резервы в США на 30%. Ливерморе и Энерги Линк утверждают, что столица ПГУ и эксплуатационные затраты ниже, чем в традиционной горной промышленности.
ПГУ газ оптимально используется, чтобы комбинировать энергетические установки турбины газа цикла с некоторыми изучениями, предлагающими энергетическую островную эффективность вплоть до 55%, с комбинируемым ПГУ / ЦМГС, а также способствует поднятию эффективности вплоть до 43%. Пользуюясь ПГУ газом вместо природного газа, можно достичь лучшей продукции, чем распыляемые-отапливаемые углем энергетические станции, а также эмиссии парникового газа.
ПГУ газ - альтернатива природному газу, который потенциально приведет к экономии затрат, исключая горную промышленность. Ожидаемая экономия затрат сможет увеличить данные высших угольных цен, управляемые торговлей эмиссий, налогами, и другой политикой снижения эмиссий. например, правительством Австралии предлагается Схема Снижения Углеродистого Загрязнения.
2008 году Канадская Энергитическая компания успешно комбинировала ПГУ и углеродистый захват и хранение (УЗХ), чтобы уменьшить последствия для окружающей среды. Уголь имеет исключительные права для совмещения частицы топлива энергии АЭС с любой технологией газификации в пределах Великобритании, исключая энергию из отходов.
В 2009 году Линк Энерг и Энергия АЭС согласились объединить топливные клеточные системы в приложениях ПГУ. Топливные ячейки АЭС начали действовать в Линк ПГУ установки энергии в Шиншилле еще в 2010 году.
26 августа 2010 года уголь анонсировал предложение для эффективной дешевой энергетики с угля, с углеродистым захватом. Чтобы достичь этого, компания купила консорциум главных корпораций, в том числе Энергия АЭС, Энергия ЛИНК и Группа ВСП, чтобы развивать уникальный проект мегаватта (МВТ).
Исключение в использовании такого газа горной промышленности исключает проблемы с защитой месторождений и шахт. В сравнении с традиционной угледобычей и обработкой подземная угольная газификация исключает внешнее повреждение и твердую пустынную разгрузку, сокращает двуокись серы и нитроген окисные эмиссий. Однако, действия ПГУ не могут управляться внешними газогенераторами. Переменная включает норму водного втекания, распространения реагентов в зону газификации и темп прироста впадины. Они могут быть оценены только с помощью температурных измерений, анализируя качество газа и его количество.
Подземная горючая продукция понижает эмиссии, в том числе кислотный дождь. Процесс имеет преимущества для геологического углеродистого хранения. Загрязнители как например аммиак и водородный сульфид могут быть удалены из газа в относительно низком содержании.
Водное загрязнение является потенциально экологической угрозой. Органические и часто ядовитые материалы (как например фенол) остаются в подземной камере после газификации и, вероятно, оседают в воде. Сточные воды фенола - самый существенный экологический риск из-за его высокой водной растворимости и высокой реактивности с газификацией. Ливерморе проводил опыт в Бухте Мотыги, Вайоминге, произведя операционное давление во впадине ожога, большей, чем окружающая скала, вызывая загрязнители (в том числе бензол канцерогена) в пригодной для питья грунтовой воде. Однако, некоторые исследования показали, что постоянство таких субстанций в воде по времени недолги, что земные воды оправляются от такого загрязнения в течении двух лет.
1. Siemens, C.W. (1868). "On the regenerative gas furnace as applied to the manufacture of cast steel". J. Chem. Soc. (Chemical Society of London) (21): 279–310.
2. Burton, Elizabeth; Friedmann, Julio; Upadhye, Ravi (2007). Best Practices in Underground Coal Gasification. Technical Report. Lawrence Livermore National Laboratory. W-7405-Eng-48. Retrieved 2010-07-31.
3. Klimenko, Alexander Y. (2009). "Early Ideas in Underground Coal Gasification and Their Evolution". Energies (MDPI Publishing) (2): 456–476. doi:10.3390/en20200456. ISSN 1996-1073.
4. Lamb, George H. (1977). Underground coal gasification. Energy Technology Review № 14. Noyes Data Corp.. p. 5. ISBN 9780815506706.
5. К5.Sury, Martin; ed. al. (November 2004). "Review of Environmental Issues of Underground Coal Gasification". WS Atkins Consultants Ltd (Department of Trade and Industry). COAL R272 DTI/Pub URN 04/1880. Retrieved 2010-07-18.
6. "Underground Coal Gasification. Current Developments (1990 to date)". UCG Engineering Ltd. Retrieved 2007-11-24.
7. "How UCG Works". UCG Partnership. Retrieved 2007-11-11.
8. Andrew Beath (2006-08-18). Underground Coal Gasification Resource Utilisation Efficiency. CSIRO Exploration and Mining. Archived from the original on 2008-07-19. Retrieved 2007-11-11.
9. Copley, Christine (2007). "Coal". In Clarke, A. W.; Trinnaman, J. A. Survey of energy resources (21 ed.). World Energy Council. p. 7. ISBN 0946121265.
10. Walter, Katie (2007). "Fire in the Hole". Lawrence Livermore National Laboratory. Retrieved 2008-10-06.
11. "Underground Coal Gasification". Linc Energy. Retrieved 2010-07-18.
12. Lazarenko, Sergey N.; Kochetkov, Valery N. (1997). "The underground coal gasification is the technology which answers o conditions of sustainable development of coal regions". In Strakos, Vladimir; Farana, R. Mine Planning and Equipment Selection 1997. Taylor and Francis. p. 167–168. ISBN 9789054109150.
13. Shu-qin, L., Jun-hua, Y (2002). Environmental Benefits of underground coal gasification. Journal of Environmental Sciences, vol. 12, no. 2, pp.284-288
14. Krupp, Fred; Horn, Miriam (2009). Earth: The Sequel: The Race to Reinvent Energy and Stop Global Warming. New York: Norton & Company. ISBN 9780393334197.
15. National Research Council (U.S.). Committee on Ground-Water Resources in Relation to Coal Mining (1981). Coal mining and ground-water resources in the United States: a report. United States National Academies. p. 113.