|
152 остатка и термически подготовленного угля, которые разделены линией огневого забоя. I I I I Рисунок 5.4 Технология ТулГУ газификации тонких и средней мощности пластов бурого угля В качестве физической модели процесса подземного сжигания угольного пласта принята модель, в соответствии с которой горение угля определяется интенсивностью трех различных процессов: химической реакции кислорода с углем на поверхности огневого забоя, сопровождающейся выделением тепла; конвективно-диффузионным переносом кислорода к огневому забою и отводом газообразных продуктов реакции. |
31 созданному каналу, а по другому каналу отсасываются продукты неполного сжигания (горючие газы). Процесс ПГУ можно проводить без предварительного дробления угольного пласта (поточный метод), а угольный пласт можно подготавливать к газификации без применения подземных горных работ (бесшахтный метод). На участке угольного пласта, предназначенном к газификации, создают канал, в который подают с поверхности земли по скважине необходимое количество воздуха (дутья). Угольный пласт на участке канала зажигают. Регулируя подачу дутья, достигают неполного сгорания угля, то есть его газификации. Образующийся газ выводят из канала газификации по скважине на поверхность земли. Теоретические исследования, лабораторные и промышленные эксперименты показали, что область горения угольного пласта, расположенную между рядом нагнетательных и вытяжных скважин можно разделить на следующие составные части это зольный остаток; объем угольного пласта, реагирующий с кислородом воздуха; зона термической подготовки угольного пласта. Объем угля, контактирующий с зольным остатком, имеет наибольшую температуру в области горения. Учитывая, что линейный размер этой зоны на несколько порядков меньше расстояния между скважинами будем считать, что область горения состоит из двух полуплоскостей зольного остатка и термически подготовленного угля, которые разделены линией огневого забоя. В качестве физической модели процесса подземного сжигания угольного пласта принята модель, в соответствии с которой горение угля определяется интенсивностью двух различных по своей природе процессов: химической реакции кислорода с углем на поверхности огневого забоя, сопровождающейся выделением тепла; конвективно-диффузионным переносом кислорода к огневому забою и отводом газообразных продуктов реакции. Таким образом, в рассматриваемом процессе следует выделить в качестве лимитирующей (сдерживающей) стадии тепломассоперенос в зоне химического реагирования. При определенном сочетании параметров тепломассообмена устанавливается постоянная скорость химической реакции и горение протекает в устойчивом режиме. 40 щейся выделением тепла; конвективно-диффузионным переносом кислорода к огневому забою и отводом газообразных продуктов реакции. 10. В процессе подземного горения следует выделить в качестве лимитирующей (сдерживающей) стадии тепломассоперенос в зоне химического реагирования. При определенном сочетании параметров тепломассообмена устанавливается постоянная скорость химической реакции и горение протекает в устойчивом режиме. Цель и идея работы. Постановка задач исследований Результаты аналитического обзора по рассматриваемому научному направлению позволили сформулировать цель и идею работы для обоснования комплекса мероприятий по обеспечению экологической безопасности при комплексном освоении угольных и техногенных месторождений Кузбасса и Подмосковного бассейна. Целью работы являлось уточнение геоэкологических и геотехнологических закономерностей комплексного освоения угольных и техногенных месторождений для определения экологически рациональных геотехнологических параметров, и совершенствования системы экологической безопасности комплексного освоения месторождений, позволяющей снизить техногенную нагрузку на окружающую среду и обеспечить рациональное использование вторичных минеральных ресурсов. Идея работы заключается в том, что экологически рациональным является использование геотехнологии подземной газификации, обеспечивающей энергией разработку техногенных месторождений, а параметры системы экологической безопасности комплексного освоения месторождений, снижающей техногенную нагрузку на окружающую среду и обеспечивающей рациональное использование вторичных минеральных ресурсов, основываются на адекватных математических моделях подземного горения угля и динамики распределения физико-химических 133 Теоретические исследования, лабораторные и промышленные эксперименты показали, что технология ТулГУ газификации тонких и средней мощности пластов бурого угля , позволяет резко снизить нагрузки на окружающую среду по сравнению с традиционными способами угледобычи. Однако положительный экологический эффект достигается при устойчивом процессе подземного горения угольного пласта. Поэтому на стадии проектных решений необходимо иметь корректное математическое описание этого процесса, являющегося одним из основных в технологии подземной газификации угля. Область горения угольного пласта, расположенную между рядом нагнетательных и вытяжных скважин можно разделить на следующие составные части это зольный остаток; объем угольного пласта, реагирующий с кислородом воздуха; зона термической подготовки угольного пласта. Объем угля, контактирующий с зольным остатком, имеет наибольшую температуру в области горения. Учитывая, что линейный размер этой зоны на несколько порядков меньше расстояния между скважинами будем считать, что область горения состоит из двух полуплоскостей зольного остатка и термически подготовленного угля, которые разделены линией огневого забоя. В качестве физической модели процесса подземного сжигания угольного пласта принята модель, в соответствии с которой горение угля определяется интенсивностью трех различных процессов: химической реакции кислорода с углем на поверхности огневого забоя, сопровождающейся выделением тепла; конвективно-диффузионным переносом кислорода к огневому забою и отводом газообразных продуктов реакции. Очевидно, что в общем процессе подземного горения угольного пласта лимитирующей стадии является тепломассоперенос в зоне химического реагирования. При определенном сочетании параметров тепломассообмена устанавливается состояние динамического равновесия, которое характеризуется постоянной скоростью химической реакции и горение протекает в устойчивом режиме. |