Подземная газификация угля ( ПГУ ) — физико-химический процесс превращения угля в горючие газы с помощью свободного или связанного кислорода непосредственно в недрах земли . При этом уголь в пласте, под землей, превращается в горючий газ (газ подземной газификации, генераторный газ, искусственный газ), обладающий достаточной калорийностью для энергетического и технологического использования.

История

Идея подземной газификации принадлежит Д. И. Менделееву и, судя по его записным книжкам, впервые зародилась у него в начале 80-х годов XIX века: «достаточно поджечь уголь под землей, превратить его в светильный, или генераторный, или водяной газ и отвести его по трубам из бумаги, пропитанных смолой и обвитых проволокой» . Первое официальное изложение идеи встречается в 1888 г. в статье Д. И. Менделеева «Будущая сила, покоящаяся на берегах Донца» . Позже (1912 г.) эту же идею высказал английский химик У. Рамзай . В Великобритании темой подземной газификации угля занимался Карл Уильям Сименс и Альфред Беттс. Патенты выдавались в Великобритании, Канаде, США и России. К 1914 начались испытания технологии подземной газодобычи.

Первый в мире проект подземной газификации углей был разработан в СССР в 1928 г. . В 1933 г. в СССР была создана контора (позже трест) «Подземгаз» с целью координации научно-исследовательских, проектных и экспериментальных работ по подземной газификации углей . Основные полигоны: Лисичанская опытная станция, Каменск-Шахтинская станция, Горловская станция (Донбасс).

Первый удачный метод, т. н. «поточный», был разработан группой бывших студентов Сталинского (Донецкого) углехимического института ( П. В. Скафа , В. А. Матвеев , Д. И. Филиппов ) под руководством профессора И. Е. Коробчанского и при активной помощи профессора В. С. Крыма . После лабораторных испытаний в 1934 году результаты исследования были внедрены этой группой на лисичанской шахте «Подземгаз» и горловской шахте № 4 «Подземгаз». . Первое удачное испытание прошло 24 апреля 1934 года.

Наиболее известными опытно-промышленными предприятиями подземной газификации были: Южно-Абинская станция «Подземгаз» в Кузбассе (город Киселевск ), пущенная в эксплуатацию в 1955 году, работавшая на каменном угле и прекратившая свое существование в 1996 году, и Ангренская станция «Подземгаз» в Узбекистане (город Ангрен ), построенная в 1963 году (работающая на буром угле) и работающая по сей день .

Развитие работ подземной газификации продолжалось институтом ВНИИПодземгаз (позже ВНИИПромгаз, ВНПО «Союзпромгаз», ныне ОАО « »).

За пределами СССР первые опыты подземной газификации были проведены в 1946 г. в США (штат Алабама) и в 1947 г. в Италии (у Вальдорио близ Флоренции).

1970-80-е годы знаменуются всплеском интереса к подземной газификации углей за рубежом: почти все крупные угледобывающие государства мира приобрели у Советского Союза лицензии на технологию подземной газификации углей. В этот период Советский Союз посещали многие делегации, зарубежные специалисты знакомились с достижениями советских инженеров, перенимали опыт ведения процесса, который во многом был передовым в мире в области подземной газификации (ПГУ). Однако в самом СССР, начиная с середины 1970-х интерес к ПГУ начал падать в связи с открытием крупных газовых месторождений на Севере.

В начале XXI века интерес к ПГУ вырос в США, Индии и Китае, Австралии, где в настоящее время ведутся экспериментальные и промышленные работы. Исследованиями в области подземной газификации угля занимается компания Linc Energy, которой принадлежало несколько установок (в том числе и в Агрене). Планировалось использовать подземную газификацию на угольных месторождениях

В 2013 в районе Луганска был построен комплекс по газификации угля

Значительный вклад в развитие идей и технологии подземной газификации в СССР внесли В. А. Матвеев, П. В. Скафа , Н. А. Фёдоров , Е. В. Крейнин.

Процесс

В угольном пласте создаются необходимые реакционные каналы с помощью фильтрационно-огневой (или фильтрационной) сбойки скважин, или гидравлического разрыва пласта , или направленного бурения скважин по угольному пласту. В каналах газификации сформировываются реакционные зоны. Процесс газификации ведётся обычно на воздушном дутье. Химические реакции, протекающие в каналах подземной газификации, аналогичны газогенераторному процессу (см. Газификация ). По мере выгазовывания угольного пласта реакционные зоны перемещаются и под действием горного давления происходит сдвижение пород кровли и заполнение ими выгазованного пространства. Благодаря этому размеры и структура каналов газификации остаются в течение длительного времени относительно постоянными, что обусловливает постоянство состава получаемого газа.

Применяются две технологические схемы подземной газификации углей:

• подача дутья со стороны угольного целика при отводе газа через выгазованное пространство;
• подача дутья со стороны выгазованного пространства, отвод газа со стороны целика угля через опережающие скважины для его термической подготовки.

Низшая теплота сгорания газа, получаемого на воздушном дутье, 3,2—5 Мдж/м³; на дутье, обогащенном кислородом (60—65 %), или парокислородном — 47,6 Мдж/м³; по химическому составу газ пригоден для синтеза аммиака и углеводородов .

Современные проекты

В настоящее время подземная газификация угля имеет ограниченное промышленное применение. Компания Yerostigaz, дочернее предприятие австралийской Linc Energy производит около 1 млн. м³ синтетического газа в сутки в Узбекистане. Получаемый газ используется в качестве топлива на электростанции города Ангрен . Сама компания Linc Energy осуществляет лишь пилотные проекты в Австралии совместно с компанией Cougar Energy. В ЮАР компания Eskom (совместно с Ergo Exergy в качестве поставщика технологии) ввела в эксплуатацию демонстрационный завод для производства в промышленных масштабах синтетического газа для местной электростанции. Компания ENN участвует в пилотном проекте подземной газификации угля в Китае. В разной стадии разработки проекты подземной газификации угля пытаются развивать в Австралии, Великобритании, Венгрии, Пакистане, Польше, Болгарии, Канаде, США, Чили, Индонезии, Индии и Ботсване. Согласно данным компании Zeus Development всего существует около 60 пилотных проектов.

В искусстве

Ещё до Великой Отечественной войны научное изыскание инженеров-химиков Донбасса привлекло внимание писательницы Веры Кетлинской . Она начала писать роман, связанный с перипетиями освоения ПГУ. Роман «Иначе жить не стоит» был закончен в 1960-м году. П. В. Скафа, В. А. Матвеев и Д. И. Филиппов — прототипы главных героев этого романа.

См. также

• Газификация
• Газогенератор

Примечания

Ссылки

• : истории создания, работы и ликвидации топливодобывающих предприятий по разработке угля с применением химических методов преобразования в газ