Подземная газификация


В древности на Апшеронском п-ве, около Баку, и в Дагестане из отверстий в куполах храмов огнепоклонников вырывалось неугасимое пламя «вечных огней». Оно многие сотни лет было видно далеко вокруг.

Природные газы, скапливающиеся в недрах земли, часто выделяются на поверхность даже через мельчайшие трещины, легко загораются от молнии или случайной искры и горят затем уже многие годы, иногда сотни лет. Не зная причин этого явления, суеверные люди считали «вечные огни» священными, тщательно охраняли их и там, где они появлялись, строили храмы.

Теперь все знают, что там, где горят «вечные огни», ищи в земле природные сокровища!

Природный газ — ценнейшее топливо. Чаще всего он скапливается вблизи месторождений нефти, а иногда — в местах залегания ископаемых углей. Для его добычи достаточно пробурить скважины до газоносного пласта. После очистки от пыли и влаги газ можно передавать по трубам на большие расстояния. Горючий газ выделяется из жидкого топлива и ископаемого угля. Из угля горючий газ получают также искусственно.

Схема подземной газификации угля
Схема подземной газификации угля.

Ископаемый уголь лежит в земле пластами различной толщины. Бывают пласты толщиной в несколько десятков метров, но обычно они гораздо тоньше. Часто встречаются пласты толщиной 0,5 м и меньше.

Нередко бывает, что добывать уголь в шахтах трудоемко и невыгодно. Иногда и в его пластах встречается так много бесполезных примесей, что разрабатывать такие пласты совершенно нецелесообразно. Казалось бы, что такой уголь навсегда останется лежать в земле бесполезно для человека.

А нельзя ли превращать его в газ прямо в недрах земли, не вынимая на поверхность?

Решить эту проблему помогла идея подземной газификации угля. Ее творцом был великий русский ученый Д. И. Менделеев. Еще в 1888 г. он писал: «Настанет, вероятно, со временем даже такая эпоха, что уголь из земли вынимать не будут, а там, в земле, его сумеют превращать в горючие газы и их по трубам будут распределять на далекие расстояния».

Позднее мысль о возможности подземной газификации угля высказал знаменитый английский химик Рамзай.

Проекты подземной газификации угля высоко оценил В. И. Ленин. Он отмечал, что подземная газификация угля несет гигантскую техническую революцию в каменноугольное дело. Она превращает шахты как бы в громадные аппараты для выработки газа и освобождает горнорабочих от тяжелого подземного труда. В. И. Ленин особенно подчеркивал, что этот прогрессивный технический метод позволит использовать наиболее тонкие, низкосортные и не разрабатывавшиеся дотоле залежи угля.

Практически осуществить подземную газификацию оказалось по плечу лишь социалистическому общественному строю. Начало этому было положено еще в годы первой пятилетки.

Авторы проекта тогда использовали опыт газификации угля на поверхности земли. Ведь на газовых заводах размельченный уголь загружают в особые аппараты — газогенераторы, где его прокаливают без воздуха. Уголь при этом не горит, а разлагается. Из него выделяются пары, содержащие смолу и другие ценные вещества и светильный газ. Советские ученые решили прокаливать уголь под землей, не измельчая пласта.

С поверхности земли к углю пробуривают вертикальные скважины. Поток воздуха, нагнетаемый к угольному пласту, движется от одного ряда вертикальных скважин к другим через пористый пласт угля. Пласт поджигают.

Прогреваясь, он делается еще более пористым, в нем образуются трещины. И сопротивление движению газового потока через пласт угля уменьшается. Воздух беспрерывно нагнетается в одни скважины к горящему углю, а из других скважин постоянно выделяется горючий газ.

Там, где производится подземная газификация, не увидишь на поверхности земли характерных признаков угольной шахты — копра и эстакад с движущимися по ним вагонетками, пирамидальных террикоников. Толщу земли здесь пронизывают только вертикальные скважины. В теле угольного пласта они соединяются прожженными каналами. Под землей тоже нет ни штреков, ни электровозов, ни других машин.

Турбины электростанции могут получать газ от подземной газификации угля.
Турбины электростанции могут получать газ от подземной газификации угля.

На поверхности в воздуходувном цехе работают мощные компрессоры. Они подают воздух по трубопроводам в дутьевые скважины и каналы. Здесь кислород воздуха при высоких температурах вступает в химическую реакцию с углеродом угля и образует горючий газ.

Через газоотводящие скважины, пробуренные на расстоянии 25-50 м от дутьевых, газ выводится на поверхность. Таким образом, из угольного пласта извлекаются только продукты газификации угля, а вся зола остается под землей. По мере сгорания угля процесс газификации постепенно перемещается на соседние участки, где бурятся новые скважины.

В нашей стране уже немало опытных и промышленных установок подземной газификации. Станции подземной газификации есть в Донбассе, Кузбассе.

В Мосбассе с 1940 г. действует станция подземной газификации «Подземгаз». Суточная выработка газа на ней — 1,3 млн. м³, что равно 400 Т угля. Создана также Шатская промышленная станция подземной газификации. Она дает энергию первой в мире газотурбинной электростанции. Вы не увидите здесь громоздких котельных установок, без которых не может обойтись ни одна электростанция, работающая силой пара. Вместо них от главного-корпуса электростанции тянутся трубы к подземному «газогенератору», расположенному на глубине около 60 м, в пласте угля.

Добытый под землей газ очищают. В скрубберах — вертикальных цилиндрических сосудах с циркулирующей водой — его охлаждают и очищают от пыли. Затем его пропускают через электрофильтры, в которых под действием электрического тока от газа отделяется смола. Очищенный газ попадает по трубам к газовой турбине электростанции. По принципу действия газовая турбина похожа на паровую, только па лопатки ее колес действуют не расширяющиеся водяные пары, а горячие продукты горения.

Тепло отработанного газа можно использовать для отопления. А из отходов, получаемых при его очистке, добывается много ценных продуктов: аммиак, фенол, нафталин, бензол, сера и т. д.

Шатская электростанция — пример предприятий будущего, где человек освободится от тяжелого подземного труда. Его работа здесь будет заключаться в управлении совершенными машинами и механизмами.