Введение к работе
Актуальность работы. Современные тенденции в изменении структуры топливно-энергетического баланса (ТЭБ) страны обусловлены неизбежностью сокращения доли природного газа и единственной возможностью компенсации этого за счет угля. В первую очередь замена газа углем целесообразна в электроэнергетике, как наиболее энергоемкой отрасли.
Если рассматривать общую структуру выработки электроэнергии в России, то мы получаем структуру, в которой доля выработки электроэнергии на угольном топливе сегодня снизилась до 14,6%. Это ниже доли выработки энергии на ГЭС (17,6%) и АЭС (15,7%).
Можно с уверенностью констатировать, что уголь в России перестал играть существенную роль в производстве электроэнергии.
К нетрадиционным экологически чистым технологиям разработки угольных пластов, в первую очередь, следует отнести подземную газификации угля (ПГУ). Весьма привлекательным вариантом является комплексное предприятие "ПТУ - Тепловая электростанция". Гораздо большие энергохимические возможности ПГУ появляются при осуществлении ее на кислородном дутье.
Перспектива не только энергетического использования газа ПГУ, но и производства на его основе синтетических углеводородов весьма заманчива. У России есть основания стать первой страной мира, превратившей "красивую идею" в реально освоенную промышленную технологию переработки угля (без извлечения на поверхность) в экологически более чистые электрический и углеводородный энергоносители. Необходимо повышенное внимание и инвестирование НИР и ОКР по проблеме ПГУ, а также опытно-промышленных (пилотных) установок.
Поэтому проблему исследования и освоения новых технологических комплексов «ПГУ - производство углеводородного сырья» можно считать весьма актуальной и инновационной.
Цели и задачи работы.
Основные цели данной работы заключаются в следующем:
Разработка новой технологии ПГУ, отличающейся стабильностью и управляемостью, а также высокими техноэнергетическими и технико-экономическими показателями.
Обоснование возможности получения синтетического углеводородного сырья из газа ПГУ.
Разработка и аппаратурное оформление нового технологического комплекса «ПГУ - производство углеводородного сырья».
Для достижения этих целей были сформулированы следующие задачи:
изучить и разработать конструктивные элементы и режимные параметры новой технологии ПГУ;
экспериментально исследовать особенности термического воздействия на кузбасский уголь в канале;
разработать и обосновать технологические основы эксплуатации дутьевых и газоотводящих скважин подземного газогенератора новой конструкции;
экспериментально исследовать возможности и параметры проведения синтеза Фишера-Тропша на газе ПГУ;
разработать технологическую схему нового комплекса «ПГУ - производство углеводородного сырья».
Научная новизна.
На основании экспериментальных исследований теплофизических и структурных изменений в угольном канале при прямоточной его продувке горячим теплоносителем выявлены преимущества противоточнои огневой проработки буровых угольных каналов газоотводящих скважин.
Разработаны технологические режимы противоточного перемещения и фиксации очага горения вдоль обсаженной дутьевой скважины, позволяющие строго контролировать зону выгазовывания угольного пласта.
Впервые экспериментально установлены термобарические и кинетические характеристики каталитического синтеза Фишера-Тропша на основе газов ПГУ, что позволило рекомендовать их для промышленного освоения.
Практическая значимость.
Предложена новая конструкция подземного газогенератора, реализующая возможность надежного управления процессом ПТУ. Разработана программа и методика ввода в эксплуатацию такого газогенератора.
Доказана возможность и перспективность синтеза СО+Н2 с использованием газа ПГУ. Определены и экспериментально обоснованы режимные параметры синтеза Фишера-Тропша на основе газа ПГУ.
Разработанные технические решения, будут реализованы на опытно-промышленном предприятии ПГУ в Кузбассе.
Предложена технологическая схема нового комплекса «ПГУ - производство углеводородного сырья», что позволит получать синтетические углеводороды из угля, не извлекая его на земную поверхность.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научном симпозиуме «Неделе горняка» в МГГУ, г. Москва, 30 января 2009 г; на 4-й Международной конференции по подземной газификации угля, г. Лондон, 11 февраля 2009 г., на 4-й конференции «Коултранс Россия», г. Москва, 30 марта 2009 г. и на 24 Мировом газовом конргессе, г. Буэнос-Айрес, 06-07 октября 2009 г.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ в ведущих научно- технических и научно-производственных журналах, а также получено 3 патента РФ.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 3 глав и выводов, списка использованной литературы (83 наименования) и изложена на 120 страницах, включая 31 рисунок и 20 таблиц.
