Практическая работа № Подготовка исходных данных для проектирования геотехнологической разработки месторождений полезных ископаемых

Практическая работа №3.
Проектирование подземной газификации углей.
Цель работы. Изучить методику расчета основных параметров подземно
й газификации угля.
Теоретические сведения. Сущность метода подземной газификации угля (ПГУ) заключается в процессе превращения угля на месте его залегания в горючий газ.
Основными стадиями ПГУ являются: бурение с поверхности земли на угольный пласт скважин; соединение этих скважин каналами, проходящими в угольном пласте; нагнетание в одни скважины воздушного или парокислородного дутья; получение из других скважин газа.
Газообразование происходит в канале за счет химического взаимодействия свободного и связанного кислорода с углеродом и термического разложения угля[8].
Выход, состав и теплота сгорания получаемого газа зависят от состава подаваемого в скважину дутья, марки угля и его состава, геологических условий залегания пласта, его мощности и строения. Теоретически установлено, что теплота сгорания газа, получаемого на воздушном дутье, не превышает 4,4 МДж/м³.
При подземной газификации угля основным параметром процесса является интенсивность процесса газификации. Она зависит от ряда влияющих факторов, большинство их которых определяются опытным путем.
Расчет ведется в следующей последовательности[22].
При отсутствии данных об элементарном составе газифицируемого угля теоретический удельный объем сухого воздуха, т.е. без паров воды, подаваемого в блок сжигания для полного сгорания угля определяется по формуле:
, нм³/кг (2.13)
где Q_i^r - низшая теплота сгорания рабочей массы угля, Дж/кг;
W_t^r - влажность рабочей массы угля, %;
a’ - опытный коэффициент, зависящий от марки угля; принимается в диапазоне значений a’=1,08.-.1,11. [45]
Определяем коэффициент избытка воздуха:

(2.1.14)
где x’ - опытный коэффициент, определяемый в зависимости от типа угля в диапазоне значений 18,2.-.19,9;

О₂’ - содержание в сухом газе ПГУ по объему О₂,%;
СО’ - то же СО,%;
СН₄’ - то же СН₄,%;
Н₂’ - то же Н₂,%;
С₂Н₄’ - то же С₂Н₄,%;
H₂S’ - то же H₂S,%.
Коэффициент, учитывающий утечки газа в подземном газогенераторе:
, (2.15)
где U_y - утечка газа, %.
Реальный выход сухого газа ПГУ из газифицируемого угля:
, нм³/кг. (2.16)
Химический к.п.д. процесса газификации:
, (2.17)
где Q_нг - теплота сгорания газа газификации, Дж/м³.
Скорость выгазовывания угольного пласта:
, т/час., (2.18)
где - абсолютный водоприток в зоны газификации, м³/час.;
m - мощность угольного пласта, м.
Контрольный пример. Рассчитать интенсивность выгазовывания угольного пласта для следующих условий:
1) низшая теплота сгорания рабочей массы угля Q_i^r= 28900000 Дж/кг;
2) влажность рабочей массы угля W_t^r= 8%;
3) содержание горючих газов в продукте: О₂’ - 0,20%; СО’ - 9,06%; Н₂’ - 14,45%; H₂S’ - 0,07%; СН₄’ - 2,72%; С₂Н₄’ - 1,02%;
4) утечка газа U_y - 6,9%;
5) теплота сгорания газа газификации Q_нг = 4190000 Дж/м³;
6) абсолютный водоприток в зоны газификации =5м³/час.;
7) мощность пласта m = 2,0 м.
Решение.

1. 
   Теоретический объем сухого воздуха, необходимого для полного сгорания угля:
   

нм³/кг
2. Коэффициент избытка воздуха:

3. Коэффициент, учитывающий утечки газа:
.
4. Реальный выход сухого газа ПГУ:
5. Химический к.п.д.:

6. Скорость выгазовывания угольного пласта (т/час.):