DE2543743A1

DE2543743A1 - Verfahren zur behandlung von kohlenkanaelen bei untertagevergasung

Info

Publication number: DE2543743A1
Application number: DE19752543743
Authority: DE
Inventors: Efim W Krejnin
Original assignee: VNII ISPOLSOWANIJA GASA W NARO
Current assignee: VNII ISPOLSOWANIJA GASA W NARO
Priority date: 1974-12-27
Filing date: 1975-10-01
Publication date: 1976-07-08
Also published as: JPS5730878B2; SU572102A1; JPS5247802A; US4024914A; BE837116A; DE2543743C3; IN143641B; YU247275A; DE2543743B2; GB1479125A; CA1073677A; AU8530575A

Description

P 6"

Wsesojusnyo Nautschno-Issledowatelskiq Institut ispolsowanija gasa w narodnom chosjajstwe, podsemnowo chranenija nefti, nefteproduktow i sschischenych gasow "VNIIPROMGAS", Moskau/UdSSR

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1. Oktober 1975 Bk/La

VERFAHREN ZUE BEEIAIiDLUNG VON EOHLSNKANAlSi BEE UNTERTAGEVERGASUNG

Die vorliegende .Erfindung betrifft die Technik der Untertagevergasung und ist hauptsächlich für die Vorbereitung von Untertagegaserzeugern zur Durchführung der Vergasung bestimmt; insbesondere bezieht sich die ilrfindung auf ein Verfahren zur Behänd.lung von Konlenbohrkanälen.

Bekannt ist ein Veriahren buo. behandlung von KohlenkabL·

nälen, ^dem durch diese Kanäle Heißgase abgeführt werden. In diesen Falle wird in der Zone des Kohlenflözes, der durch das Bohrloch Gebläseluft (Oxydationsmittel) zugeführt wird, ein Zündkern erzeugt. Durch Reagieren des Oxydationsmittels mit der glühenden Kohle werden Verbrennungsprodukte aus dem Gasabführungsbohrloch durch einen Kanal abgeführt, der in das Kohlenflöz gebohrt worden ist. Der Kanal kann bei der Vorbereitung horizontal liegen. Bei Behandlung der Wände des Kohlen-

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kanals mit Heißgas findet eine thermische Zersetzung von Kahle, Ausscheidung von flüchtigen Stoffen und Bildung von Schwelkoks statt.

Der Betrieb des Kanals, dessen Wände bereits verkokt sind, wird wesentlich erleichtert (siehe, z.B. "Wissenschaftliche Arbeiten des Forschungsinstituts WHIIFromgas", Nr.8, S.91 bis 95» "Gostechisdat", 1962).

Bei Behandlung von neuen Kohlenkanälen, die nach der Bohrmethode geschaffen worden sind, werden bei dem bekannten Verfahren keine strengen Anfordernungen an die Arbeitsweise bei der Behandlung gestellt. Indessen ist für die neugebohrten Kanäle ein bedeutender Zufluß von Untertagewasser charakteristisch, was naturgemäß die Temperatur der Wände der zu behandelnden Kanäle vermindert. Außerdem geht der langsame Anstieg von Temperatur im Kanal gleichzeitig mit einer intensiven Ausscheidung von flüchtigen Stoffen, Aufblähung der Wände im Kohlekanal und Kondensation von Teerfraktionen vor si ch a

Bei der unzureichend intensiven Behandlung des Kohlekanals, bei der infolge eines wesentlichen Zuflusses von Untertagewasser und eines geringen Verbrauchs an Heißgas die Temperatur im Kanal eine längere Zeit nicht mehr als 400 bis 500°0 betrug, kam es in verschiedenen Abschnitten im Kanallauf zu Verstopfen.

Einer der Nachteile des bekannten Verfahrens zur Vorbereitung des Untertagegaserzeugers ist somit das wiederhalte

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Verstopfen des zu. behandelnden Kohlekanals, was naturgemäß dessen Reinigung mit Hilfe einer Bohrmaschine erforderlich macht. Das letztere führt nicht immer zu dan gewünschten Erfolg, da das Bohren bei Säuberung verstopfter Kanäle wegen der Spülverluste sowie der Möglichkeit neuer Anbohrungen ins Kohlenflöz neben dem alten Kanallauf erschwert ist*

Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Zuverlässigkeit der Behandlunghron Kohlekanälen zu erhöhen, die genannten Nachteile der bekannten Technologie zu beseitigen und ein neues verbessertes Verfahren zur Behandlung von Kohlekanälen bei Untertagevergasung zu entwickeln.

Der vorliegenden Erfindung lag die technische Aufgabe zugrunde, solche Bedingungen in den zu behandelnden Kanälen zu schaffen, die ganz von selbst die Möglichkeit einer Verstopfung von Durchgangsabschnitten ausschließen und einen zuverlässigen Betrieb des Untertagegaserzeugers gewährleisten.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe und zur Erreichung der genannten Ziele wird ein Verfahren zur Behandlung von Kohlekanälen bei Untertagevergasung, vorzugsweise bei Behandlung der genannten Bohrkanäle während der Inbetriebnahme des Untertagegaserzeugers vorgeschlagen, indem. Luft durch Gebläsebohr löcher in die Vergasungszone des Kohlenflözes gedruckt und aus dieser Zione Heißgase durch die zu behandelnden Kanäle abgeführt weraen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Größe der hydrostatischen Säule des Untertagewassers über

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dem Horizont der eingeblasenen Luft bestimmt und den Austrittsquerschnitt von Gasabführungsbohrlöchern reguliert, damit der Druck in dem zu behandelnden Kanal nicht unter dem Druck der genannten hydrostatischen Säule liegt, wobei man die Temperatur in dem zu behandelnden Kohlekanal bis auf einen Wert über 500⁰C erhöht.

Entsprechend einem weiteren konkreten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren vorgeschlagen, dadurch gekennzeichnet, daß man die genannte Temperatur im Kohlenkanal ^eschleunigt/mit einer Geschwindigheit von etwa 80 bis 100⁰G Oe Stunde durch Begelung des Verbrauches an Heißgasen /srhöht.

Die genannten kennzeichnenden Merkmale des vorgeschlagenen Verfahrens schließen das Eindringen von Untertagewasser in den zu behandelnden Kohlenkanal aus und beugen außerdem dem. unzulässigen intensiven Aufblähen von Kohle und der Kondensation von Teerfraktionen, die zu Verstopfen der Kanäle führen können_/ vor.

Nachstehend wird ein Durchführungsbeispiel des vorliegenden Verfahrens unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig.1 den Querschnitt durch einen Untertagegaserzeuger im schrägliegenden Kanallauf;

Fig.2 Angerben über die Ausscheidung von flüchtigen Stoffen;

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Pig.3 das Schaubild der Ergebnisse einer Verminderung des Kanaldurchmessers.

In Fig.2 und 3 sind die Ergebnisse von Laboruntersuchungen in der Kohleninsel der Jushno-Abinsker Kohle mit einem Kanal von 10 mm Durchmesser angeführt. Der Kanal, wurde mit Stickstoff durchgeblasen, der auf unterschiedliche Temperaturen erwärmt wurde. Fig.2 zeigt die Änderung des Ausbringens (V) der Produkte der Kohlenzersetzung in Abhängigkeit von der Temperatur (t) im Kanal. Eine intensive Gasausscheiding beginnt im Bereich von 200 bis 250⁰C und erreicht ihr Maximum bei Erhitzung der Kohle auf

Außerdem geht die Kohle im Temperaturbereich von 3OO bis AOO⁰C in einen plastischen Zustand über, und die sich ausscheidenden gas- und dampfförmigen Produkte der Zersetzung bringen die plastische Schicht wegen deren geringer Gasdurchlässigkeit zum Aufblähen. Je höher das Ausbringen der Produkte der Kohlezersetzung ist, desto größer ist auch der Aufbläheffekt.

Fig.3 zeigt eine relative Verminderung des Kanaldurchmessers (d) (^S*· 2SfL· ) in Abhängigkeit von

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der Temperatur (t) im Kanal. Der größte Effekt des Kohlenaufblähens (Verminderung des Kanaldurchmessers) wird bei Temperaturen (3OO bis 400⁰C) der aktivsten Ausscheidung von flüchtigen otoffen beobachtet. Beim Temperaturanstieg von 350 auf 700⁰C sank der Aufblähungsgrad um das 2-2,5fache

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von 0,65 bis 0,3 herab.

Von diesen Überlegungen sowie den Besonderheiten der Lagerung der Kohlenflöze unter natürlichen Bedingungen ausgehend, ist eine relativ hohe Temperatur im Kanal und eine hohe Geschwindigkeit dessen Durchwärmung als erforderliche Voraussetzung zur Behandlung von Kohlekanälen mit Heißgas anzusehen. Diese beiden Faktoren vermindern die Ausscheidung von flüchtigen Stoffen uni die Verengung des Kanals wegen der Kohlenaufblahung.

Im ersten Moment der Inbetriebnahme des Untertagegaserzeugers gibt es in der Hegel am Vergasungsabschnxtt eine wesentliche hydrostatische Säule des Untertagewassers über dem Horizont der eingeblasenen Luft. Dadurch gelangt das Untertagewasser in die Kohlekanäle, welches in ihnen die Temperatur bei Feuerbehandlung bedeutend herabsetzt.

Deshalb wird bei dem vorliegenden Verfahren (Fig.1) im zu behandelnden Kanal 3 ein Druck aufrechterhalten, der dem Druck der hydrostatischen Säule des Untertagewassers über dem Horizont der durch das Bohrloch 1 eingeblasenen Luft nahe ist. Der Kohlenkanal 3 liegt also im Innern eines Trichters, der durch die Linie 4 (Untertagewassergrenze) gebildet wird. Der Zufluß von Untertagewasser im Kanal 3 ist minimal. Bei einem ausreichenden Blasen (1500 bis 2500 mm^/h) in das Bohrloch 1 gelingt es, eine intensive Durchwärmung der Wände im Kohlenkanal 3 zu gewährleisten. Die Heißgastemperatur

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im Kanal wird über 500⁰C gehalten, wobei die Durchwärmung der Wände des Kanals im Temperaturbereich von 0 bis 5°°°C beschleunigt durchgeführt wird. Die Temperatur der Gase im Kanal wird entweder durch Lessungen am Eingang; der Kolonne des Gasabführungsbohrloches 2 oder durch Umrechnung der Temperatur am Kopf des Bohrloches 2 unter Berücksichtigung der

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Wärmeverluste nach der Länge^dessen Kolonne kontrolliert·

Praktisch wird der Betrieb der Behandlung auf folgende Weise verwirklicht· Je nach Höhe der hydrostatischen Säule des Untertagewassers im Moment der Behandlung des Kohlenkanals wird auf dem Gebläsebohrloch 1 ein Druck aufrechterhalten, der den Druck der hydrostatischen Säule des Unter-

,yoii, tagewassers um die Größe des Widerstacdes^aessen Kolonne übertrifft, indem man den Schieber am Gasabführungsbohrloch begrenzt öffnet und in das Gebläsebohrloch 1 eine entsprechende Menge des Oxydationsmittels drückt. Besonders wichtig ist die erste Periode der Behandlung des Kohlenkanals. Für die/gilt das schnelle Durchwärmen von Kanalwänden auf

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als wichtige Forderung.

Das vorliegende Verfahren gewährleistet eine intensive Durchwärmung der zu behandelnden Kohlenkanäle bei hoher Geschwindigkeit und Temperatur der abzuführenden Gase. Dadurch wird ein Absetzen von flüssigen Teerfraktionen im Kanal dessen wesentliches Aufblähen vermieden, gleichzeitig wird aber auch eine Veracung der Wände im Kohlenkanal beschleunigt

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All das erhöht wesentlich die Zuverlässigkeit des vorliegenden Vei'f ahrens zur Behandlung von Kohlenkanälen.

Der Druck in den zu behandelnden Kanälen der schrägliegenden Gasabführungsbohrlöcher wird auf der Höhe der hydrostatischen Säule des Untertagewassers (bis 10,0 atü) mit Hilfe einer begrenzten Öffnung des Schiebers am Kopf des Gasabführungsbohrlochs aufrechterhalten. Als optimaler Gebläseluftverbrauch für die Behandlung eines Gasabführungsbohrloches gilt 1500 bis 25OO nm^/h. Nach Verlauf von I5 bis 20 Tagen wird der Druck im Kanal vermindert und allmählich bis auf die Norm (0,4 bis 0,8 atü) gebracht.

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Claims

P 62 720 PATEHTAUSPHÜCHE 1. Oktober 1975 Bk/La

1. Verfahren zur Behandlung von Kohlenkanälen bei Untertagevergasung , vorzugsweise bei der Behandlung der genannten Bohrkanäle während der Inbetriebnahme des Untertagegaserzeugers ι indem die Luft durch Gebläsebohrlöcher in die Vergasungszone des Kohlenflözes gedrückt und aus dieser Zone Heißgase durch die zu behandelnden Kanäle und Gasabführungsbohrlöcher abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet , daß man die Größe der hydrostatischen Säule des Untertagewassers über dem Horizont der eingeblasenen Luft bestimmt und den Austrittsquerschnitt von Gasabführungsbohrlöchern (2) reguliert, damit der Druck in dem zu behanelnden Kanal (3) nicht unter dem Druck der genannten hydrostatischen Säule liegt, wobei man die Temperatur in dem zu behandelt: den Kohlenkanal. O) bis auf einen Wert über 50O⁰C erhöht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man die genannte Temperatur im Kohlenkanal O)(beschleunigt^mit einer Geschwindigkeit von etwa 80 bis 100⁰C je Stunde durch Regelung des Verbrauchs an Heißgasen'erhöht.

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* do ·

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