Прямой метод подземной газификации угля имеет самый вы­сокий к. п. д., однако он может применяться при сравнительно высокой начальной проницаемости угольного пласта.

При обращенном методе подземной газификации угля кисло­род дутья расходуется на реагирование не только с коксовым остатком, но и с газообразными горючими компонентами. Обра­щенный метод обладает недостатками по сравнению с прямым методом, которые заключаются в том, что расход дутья на еди­ницу тепла в образующемся газе выше, теплота сгорания этого газа ниже, нерационально используется тепло, выделяющееся в процессе газификации.

Если при прямом методе проницаемость пласта в процессе его разогрева и газификации постоянно возрастает, то при обращен­ном методе она остается постоянной.

При поточном методе подземной газификации угля, так же как и при обращенном, кислород дутья расходуется на реагиро­вание с коксовым остатком и с горючими газообразными продук­тами газификации. Однако большая часть кислорода все же рас­ходуется на реагирование с коксовым остатком. По тепловым и химико-технологическим особенностям поточный метод занимает промежуточное положение между прямым и обращенным. Если при прямом методе в результативном газе практически полностью сохранились летучие горючие компоненты, образовавшиеся на стадии коксования угля без доступа воздуха в последующих зо­нах газификации, то при обращенном методе они в большей части прореагировали с кислородом. При поточном методе в результа­тивном газе находятся как /летучие газы коксования, так и газо­вые продукты реакции кислорода с коксом.

Одним из преимуществ поточного метода является возмож­ность реверсирования воздушного дутья без изменения химико-технологической сущности процесса газификации.

Распределение температуры по длине канала газификации.

Основным процессом при подземной газификации является взаимодействие дутья и газов с твердой поверхностью угля. Про­текающие при этом реакции также являются основными по срав­нению с другими. В связи с этим температурный режим пласта по длине канала газификации определяется главным образом температурой воздушного дутья и газов.

По длине канала газификации можно выделить восемь участ­ков (рис. 15.3). Температура каждого из них характеризуется про­цессом, протекающим на длине этого участка.

На участке дутья (ОА) температура дутья и пласта прак­тически не изменяется, так как при низких температурах терми­ческое разложение угля и его реагирование с кислородом дутья происходит очень медленно.

Участок дутьевой сушки (АБ) характеризуется повы­шением температуры дутья от начальной естественной температуры пласта Тп До температуры Т1 , при которой происходит ис­парение влаги в угле (Т1 ≈ 110°С).

На участке подготов­ки воспламенения угля (БВ) происходит его нагрев от температуры сушки Т1 до температуры воспламенения Т2 (Т2 ≈200°С для бурых углей и 300 — 350 °С для каменных уг­лей).

Повышение температуры угля и дутья на участке ОВ объясняется в основном тепло­передачей от более нагретых участков, расположенных пра­вее, за счет теплопроводно­сти.

Максимальный рост температуры имеет место на участке экзотермических реакций (BE), где протекают основные процессы, тепловыделение которых значительно перекрывает теплопотери в окружающую среду и на эндотермические реакции.

Вправо от этого участка температуры газовой и твердой фаз понижаются. Температура Т3 примерно равна 900 — 1000 °С.

Участок ЕИ характеризуется эндотермическими реак­циями. На этом участке ранее выделившееся тепло поглощает­ся окружающей средой и расходуется на эндотермические реак­ции. Снижение температуры на участке ИМ с Т4 (Т4 ≈580÷6300С) до Т5 происходит в результате теплопотерь в окружающую среду и на поддержание процесса термического разложения угля.

В пределах участка газовой сушки МН происходит по­нижение температуры с Т5(Т5 ≈110 ÷ ÷130 °С) .до температуры пла­ста Тп в результате расхода тепла на сушку угля.

На участке правее точки Н температура газообразной и твер­дой фаз остается практически постоянной, равной температуре пласта. Этот участок называется газовым.

Технологические параметры канала газификации.

Основными технологическими параметрами канала газифика­ции являются мощность, продуктивность, эффективность и гидрав­лическое сопротивление.

Мощность канала газификации N характеризуется количеством газа, выдаваемого в единицу времени (м3/ч), или ко­личеством тепла, выделившимся в результате сгорания этого газа (Дж/ч):

где т — выход газа с единицы дутья, м3 газа/м3 дутья; Д — коли­чество дутья, подаваемого в канал газификации, м3/ч.

Мощность канала газификации на станциях подземной газифи­кации угля достигает 1500 м3/ч или 58,7 МгДж/ч при работе на воздушном дутье.

Удельная теплота сгорания получаемого газа зависит от мощ­ности дутья. Максимальная удельная теплота сгорания газа равна (3,5—4)∙103 кДж/м3 при мощности воздушного дутья 4000— 5000 м3/ч.

П р о д у к т и в н о с т ь к а н а л а г а з и ф и к а ц и и (П) харак­теризуется количеством газифицированного угля за все время ра­боты канала или количеством тепла, выделившегося при сгорании полученного газа (кг или Дж).

Продуктивность канала газификации зависит от геологических факторов и технологии газификации. К геологическим факторам относятся мощность пласта, влажность угля, свойства вмещающих пород. К технологическим факторам относятся место расположе­ния канала газификации относительно уровня почвы пласта, ре­жим дутья, система выгазовывания пласта. Например, при распо­ложении канала газификации у почвы пласта увеличивается его продуктивность в несколько раз по сравнению с расположением канала у кровли пласта.

Отношение продуктивности канала газификации П к мощности угольного пласта h (м) называется относительной про­дуктивностью П()(кг/м или Дж/м):

По =П/h. (15.14)

Эта характеристика позволяет оценить эффективность подземной газификации пластов различной мощности. Продуктивность, отнесенная к длине канала l, называется удельной продуктивностью канала газификации Пу(Дж/м):

П У=ГQ / l, (15.15)

где Г—количество полученного газа за время работы канала га­зификации, кг; Q — удельная теплота сгорания газа, Дж/кг.

Удельная эффективность работы канала газификации характеризуется площадью угольного пласта F (м2) выгазованной при отработке единицы его длины l (м)

Эу = F/ l. (15.16)

Эта характеристика показывает значение ширины выгазованного пространства пласта данным каналом газификации. Чем выше удельная эффективность работы канала, тем при большем расстоя­нии между ними можно отрабатывать угольный пласт при его под­земной газификации.