Газифікація вугілля
Газифіка́ція вугі́лля — високотемпературний процес взаємодії вуглецю вугільного палива з окисниками.
Зміст
Загальні відомості
Газифікацію вугілля здійснюють у наземних або підземних (вугільні пласти) газогенераторах з метою отримання горючого синтез-газу, що складається переважно з монооксиду вуглецю (CO), водню (H2), метану (CH4), діоксиду вуглецю (CO2) та водяної пари (H2O).
Історична довідка
Першим увів у наукову термінологію слово «газ» [як субстанцію, яка виходить з розпечених дров і вугілля («дух вугілля»)] натураліст Я. Б. ван Гельмонт близько 1609. Винахідником газифікації вугілля для газового освітлення став професор Я. П. Мінкелерс (1748–1824; Нідерланди): 1783 розробив способи виробництва газу. Механік і винахідник В. Мердок (1754–1839; Велика Британія) 1792 вперше здійснив суху перегонку кам'яного вугілля. 1799 професор механіки Ф. Лебон (1767–1805; Франція) отримав патенти на спосіб отримання світильного газу і конструкцію термолампи, 1801 продемонстрував можливість вуличного газового освітлення в м. Парижі. З 1807 синтез-газом освітлювали торговельний центр у м. Лондоні. 1812 компанією «Лондонське та Вестмінстерське газове освітлення та кокс» (англ. London and Westminster Gas Light and Coke Company) побудовано перший комерційний газовий завод. 1816 була заснована перша компанія з газифікації вугілля в Сполучених Штатах Америки (м. Балтимор), у 1825 — в Німеччині (м. Ганновер).
У 1868 інженер і винахідник К. В. Сіменс (1823–1883; Німеччина — Велика Британія) висунув ідею про можливість підземної газифікації вугілля на місці його залягання. Незалежно від Сіменса цю ідею на початку 1880-х сформулював і розвинув Д. Менделєєв, досліджуючи методи боротьби з пожежами вугільних пластів на шахтах Донецького вугільного басейну. Перший офіційний патент на спосіб підземної газифікації вугілля отримав 1909 у Великій Британії винахідник А. Беттс, 1912 хімік В. Рамзай запропонував перший проект підземної газифікації вугілля (не був реалізований).
В Україні перші промислово-дослідні роботи з підземної газифікації кам’яного вугілля були проведені 1933 на Лисичанській станції «Підземгаз» (проект 1928). Перше стійке газоутворення отримано на підземній станції в м. Горлівці 1935. Протягом кількох десятиріч в Україні функціонували три станції підземної газифікації — Лисичанська (м. Лисичанськ), Горлівська та Синельниковська (м. Синельникове). Проте в 20 ст. підземна газифікація в світі мала лише експериментально-промисловий характер. У 21 ст. винаходи й апробація свердловинних газогенераторів (див. Буріння похило-скероване), методів газифікації з керованим перенесенням точки подавання дуття (окисника), способів утилізації теплової енергії забезпечили нові перспективи промислового використання технології.
2020 у світі експлуатувалося близько 20 станцій підземної газифікації вугілля (Австралія, Китай, Сполучені Штати Америки, Південно-Африканська Республіка, Узбекистан та ін.).
Технологія
Принципова схема газифікації вугілля передбачає завантаження подрібненого вугілля в апарат для напівкоксування, де в киплячому шарі під тиском 40 бар здійснюється його термічна переробка. Отриманий напівкокс виводиться з апарату напівкоксування і потрапляє в газогенератор, виконаний як реактор киплячого шару, що продувається перегрітою парою (790 °С, 43 бар). Продукти газифікації, не забруднені смолами та вищими вуглеводнями, піддають сухому пилоочищенню в циклоні й після проходження котла-утилізатора змішують з газом напівкоксування. Золу відводять з газогенератора в сухому вигляді через систему шлюзових бункерів. Змішаний газ, утворений з газу напівкоксування і чистого газу, піддають метанольному відмиванню під тиском з вилученням залишкової вологи, CO2 і H2S. В установці метанізації очищений газ при температурі 400 °С переробляють в синтетичний природний газ і після заключного охолодження і конденсації рекреаційної вологи подають в газову мережу. У процесі переробки газу утворюється значна кількість пари високого тиску та гарячої води, які відводять на паротурбінну електростанцію.
Станція підземної газифікації вугілля складається з системи нагнітальних і газовідвідних свердловин, підземного газогенератора, цехів: бурового, компресорного, газогенераторного, очищення від смол і сірки, охолодження й транспортування газу, а також блоку його переробки в рідкі вуглеводні за технологією «газ у рідину» і блоку синтезу аміаку. Підземний газогенератор включає сукупність дуттьових і газовідвідних свердловин, з’єднаних реакційним каналом, а також підземний простір, утворений вигорянням пласта. Для забезпечення процесу газифікації свердловинами, пробуреними з поверхні, підводять до вогневого вибою (реакційного каналу) вугільного пласта окиснювальні реагенти: повітря, кисень або їхні суміші з парою.
Цитата
Переклад:
«Настане, ймовірно, з часом навіть така епоха, що вугілля з землі виламувати не будуть, а там, в землі його зуміють перетворювати на горючі гази й трубами будуть їх розподіляти на далекі відстані… Пробуривши до пласта кілька отворів, одні з них слід призначити для введення, навіть вдування повітря, інші — для виходу, навіть викачування (приміром інжектором) горючих газів, які потім легко вже провести навіть на далекі відстані до печей».
Оригінал:
«Настанет, вероятно, со временем даже такая эпоха, что угля из земли вынимать не будут, а там, в земле, его сумеют превращать в горючие газы, и их по трубам будут распределять на далекие расстояния… Пробурив к пласту несколько отверстий, одни из них должно назначить для введения, даже вдувания воздуха, другие — для выхода, даже вытягивания (например, инжектором) горючих газов, которые затем уже легко провести даже в далекие расстояния к печам».Цит. за дж.: Менделеев Д. И. Будущая сила, покоящаяся на берегах Донца// Северный вестник. 1888. № 8–12. Переклад Гайка Г. І.
Література
- Гайко Г. И., Заев В. В., Шульгин П. Н. Утилизация тепловой энергии при подземной термохимической переработке угольных пластов. Алчевськ : Донбаський державний технічний університет, 2012. 141 с.
- Дичковський Р. О., Табаченко М. М., Фальштинський В. С. та ін. Адаптація технології свердловинної підземної газифікації вугілля. Дніпро : Національний гірничий університет, 2017. 189 с.
- Білецький В. С., Гайко Г. І., Орловський В. М. Історія та перспективи нафтогазовидобування. Львів : Халіков Р. Х., 2019. 302 с.
Автор ВУЕ
Покликання на цю статтю: Гайко Г. І. Газифікація вугілля // Велика українська енциклопедія. URL: https://vue.gov.ua/Газифікація вугілля (дата звернення: 30.04.2024).
Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено: 07.08.2022
Важливо!
Ворог не зупиняється у гібридній війні і постійно атакує наш інформаційний простір фейками.
Ми закликаємо послуговуватися інформацією лише з офіційних сторінок органів влади.
Збережіть собі офіційні сторінки Національної поліції України та обласних управлінь поліції, аби оперативно отримувати правдиву інформацію.
Отримуйте інформацію тільки з офіційних сайтів
Офіс Президента України
Верховна Рада України
Кабінет Міністрів України
Служба безпеки України
Міністерство оборони України
Міністерство внутрішніх справ України
