RU2039870C1 - Method for mining coal deposits and complex of equipment for its realization - Google Patents
Method for mining coal deposits and complex of equipment for its realization Download PDFInfo
- Publication number
- RU2039870C1 RU2039870C1 RU93029160A RU93029160A RU2039870C1 RU 2039870 C1 RU2039870 C1 RU 2039870C1 RU 93029160 A RU93029160 A RU 93029160A RU 93029160 A RU93029160 A RU 93029160A RU 2039870 C1 RU2039870 C1 RU 2039870C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coal
- fuel composition
- generator
- mining
- fuel
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к горной промышленнности и может быть использовано при подземной и открытой разработке угольных месторождений. The invention relates to the mining industry and can be used in underground and opencast mining of coal deposits.
Известны и широко применяются различные способы и технологические схемы отработки угольных месторождений, включающие вскрытие и подготовку угольных пластов стволами или траншеями, капитальными и участковыми горными выработками, выемку угля из пласта и доставку его потребителям для переработки [1,2]
Однако известные способы отработки угольных пластов в целом характеризуются высокой трудоемкостью, связанной с необходимостью перевозок больших количеств угля на большие расстояния, и не обеспечивают необходимых требований по обеспечению экологической чистоты на всех стадиях добычи и переработки угля. Особенно большое отрицательное воздействие на окружающую среду оказывает добыча и переработка низкосортных классов углей, таких так бурые угли.Various methods and technological schemes for mining coal deposits are known and widely used, including the opening and preparation of coal seams with trunks or trenches, capital and local mine workings, the extraction of coal from the seam and its delivery to consumers for processing [1,2]
However, the known methods for mining coal seams are generally characterized by high complexity associated with the need to transport large quantities of coal over long distances, and do not provide the necessary requirements for ensuring environmental cleanliness at all stages of coal mining and processing. The mining and processing of low-grade classes of coal, such as brown coal, have a particularly large negative environmental impact.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является способ [3] отработки угольных пластов с подземной газификацией угля, включающий сжигание (газификацию) угля в пласте, отвод высокотемпературных продуктов сжигания угля из шахты и производство (выработку) электроэнергии с помощью паросилового цикла путем глубокого охлаждения продуктов сжигания угля (прототип). The closest in technical essence to the proposed technical solution is the method [3] of mining coal seams with underground gasification of coal, including burning (gasification) of coal in the formation, the removal of high-temperature products of coal combustion from the mine and the production (generation) of electricity using a steam-powered cycle through deep cooling coal combustion products (prototype).
Известная энергетическая установка с подземной газификацией угля содержит основной паросиловой контур с парогенерирующей поверхностью, турбиной, конденсатором и насосом, а также дополнительной паросиловой контур аналогичного оборудования с низкокипящим теплоносителем и теплофикационный контур для утилизации тепла, отходящего от обоих паросиловых контуров. The well-known power plant with underground coal gasification contains the main steam-power circuit with a steam-generating surface, a turbine, a condenser and a pump, as well as an additional steam-power circuit of similar equipment with a low boiling coolant and a heating circuit for recovering heat from both steam-power circuits.
Однако в известном способе и энергетической установке в подземном очаге горения и газификации угля не обеспечивается эффективное управление процессом сжигания угля, а образующиеся вредные химические вещества и соединения не поддаются полному контролю и эффективной утилизации. При использовании паросилового цикла для производства электроэнергии, имеющего общий коэффициент полезного действия не более 30-40% эффективность отработки угольного месторождения в конечном итоге оказывается низкой. However, in the known method and power plant in the underground center of combustion and gasification of coal, efficient control of the coal combustion process is not provided, and the resulting harmful chemicals and compounds cannot be fully controlled and efficiently disposed of. When using the steam-power cycle for the production of electricity having a total efficiency of not more than 30-40%, the efficiency of coal mining is ultimately low.
Цель изобретения повышение экономической эффективности и экологической чистоты отработки угольного месторождения путем сокращения числа звеньев технологической цепи и снижения трудозатрат на добычу и переработку угля. The purpose of the invention is to increase the economic efficiency and environmental friendliness of mining a coal deposit by reducing the number of links in the process chain and reducing labor costs for the extraction and processing of coal.
Поставленная цель достигается тем, что в способе отработки угольных месторождений, включающем вскрытие и подготовку угольных пластов стволами или траншеями, капитальными и участковыми горными выработками, выемку угля на пласта и подачу его на переработку, одновременно с добычей угля непосредственно на горном предприятии (на шахте или на карьере) осуществляют переработку (преобразование) угля в топливную композицию в виде генераторного газа и пылевидного твердого топлива, которую подвергают предварительному сжатию и затем подают в камеру сгорания газовой турбины или двигателя внутреннего сгорания с электрическим генератором. Тепло отходящей струи двигателя внутреннего сгорания или газовой турбины направляют для производства паровоздушного дутья, которое используют для преобразования добываемого угля в топливную композицию. Зону и другие твердые остатки используют для производства строительных материалов направляют во внутренние отвалы или же в выработанное пространство в качестве закладочного материала. This goal is achieved by the fact that in the method of mining coal deposits, including the opening and preparation of coal seams with shafts or trenches, capital and local mine workings, the extraction of coal into the seam and its supply for processing, simultaneously with the extraction of coal directly at the mining enterprise (mine or at the quarry) coal is processed (converted) into a fuel composition in the form of generator gas and pulverized solid fuel, which is subjected to preliminary compression and then fed to the stone py combustion gas turbine or internal combustion engine with an electric generator. The heat of the exhaust jet of an internal combustion engine or gas turbine is directed to produce steam-air blast, which is used to convert the produced coal into a fuel composition. The zone and other solid residues used for the production of building materials are sent to internal dumps or to the worked out space as filling material.
Комплекс оборудования для отработки угольных месторождений, включающий парогенерирующее устройство и электрический генератор, дополнительно снабжен термогазогенератором топливной композиции в виде горючего газа или их смеси (генераторного газа) и пылевидного твердого топлива, к которому подключено устройство сжигания топливной композиции и преобразования энергии последней в механическую работу, например газовая турбина или двигатель внутреннего сгорания, к выхлопам которых через парогенерирующее устройство подключен термогазогенератор топливной композиции. The complex of coal mining equipment, including a steam generating device and an electric generator, is additionally equipped with a thermogas generator of the fuel composition in the form of combustible gas or their mixture (generator gas) and pulverized solid fuel, to which a device for burning the fuel composition and converting the energy of the latter into mechanical work is connected, for example a gas turbine or internal combustion engine, to the exhaust of which a thermogas system is connected through a steam generating device generator of the fuel composition.
На фиг. 1 представлена технологическая схема работы комплекса оборудования для отработки угольных месторождений с газотурбинной энергетической установкой; на фиг. 2 то же, с энергоустановкой на базе двигателя внутреннего сгорания. In FIG. 1 shows a flow chart of the operation of a complex of equipment for mining coal deposits with a gas turbine power plant; in FIG. 2 the same with a power plant based on an internal combustion engine.
Предлагаемый комплекс содержит термогазогенератор 1 топливной композиции, газотурбинную энергоустановку 2, парогенерирующее устройство 3, вертикальную шахту 4 термогазогенератора, реакционную камеру 5 термогазогенератора, газораспределительную решетку 6, трубопроводы (каналы) 7 паровоздушного дутья, стационарный слой 8, псевдосжиженный слой 9, топливную композицию 10, канал 11 для подачи вторичного воздуха, компрессор 12, горелочное устройство 13, камеру 14 сгорания, газовую турбину 15, электрический генератор 16, шнековый золоудалитель 17, накопитель 18 золы. The proposed complex contains a
На фиг. 2 изображен двигатель 19 внутреннего сгорания поршневого типа (дизельный двигатель). In FIG. 2 shows a piston type internal combustion engine 19 (diesel engine).
Предлагаемый способ отработки угольных месторождений реализуется следующим образом. The proposed method for developing coal deposits is implemented as follows.
П р и м е р 1. Пусть угольное месторождение (его часть) отрабатывается с помощью шахты, тем или иным образом вскрывающей и подготавливающей к отработке угольные пласты и имеющей ту или иную традиционную технику и технологию добычи угля. Для реализации предлагаемого способа в подземных условиях шахты стационарным или полустационарным образом (у главной вскрывающей выработки-ствола или в районе какого-то крыла шахтного поля выемочного блока соответственно) устанавливают термогазогенератор 1 топливной композиции с газотурбинной энергетической установкой 2 и парогенерирующее устройство 3. Добываемый в очистных забоях уголь доставляют к месту расположения энергоустановки и после предварительного обычного дробления (при необходимости) по вертикальной шахте 4 термогазогенератора 1 подают в его реакционную камеру 5 на газораспределительную решетку 6. По трубопроводу 7 в реакционную камеру 5 под решетку 6 подают паровоздушное дутье. Над газораспределительной решеткой 6 обpазуется стационарный слой перерабатываемого топлива (угля) 8, а над последним псевдосжиженный слой 9. EXAMPLE 1. Let a coal deposit (part of it) be mined with the help of a mine, which in one way or another reveals and prepares coal seams for mining and has one or another traditional technique and technology for coal mining. To implement the proposed method in underground mines in a stationary or semi-stationary way (near the main opening of the mine-trunk or in the area of some wing of the mine field of the extraction block, respectively), a
Проходя последовательно стадии нагрева, сушки, пиролиза и газификации добываемый уголь в термогазогенераторе 1 преобразуется (перерабатывается) в топливную композицию, состоящую из смеси горючих газов (генераторного газа) и пылевидного твердого топлива (угля), собирающейся в верхней части реакционной камеры 5. After passing through the stages of heating, drying, pyrolysis and gasification, the mined coal in the
В термогазогенератор 1 по каналу 11 подают также определенное количество вторичного воздуха, который вместе с топливной композицией направляют в газотурбинную энергетическую установку 2. Далее топливную композицию подвергают сжатию компрессором 12 и через горелочное устройство 13 направляют в камеру 14 сгорания, высокотемпературные продукты сгорания топливной композиции подают на газовую турбину 15, приводящую во вращение электрический генератор 16, питающий внешние потребители электроэнергии. A certain amount of secondary air is also supplied to the
Поскольку выхлоп газовой турбины 15 все еще имеет достаточно высокую температуру, то его направляют в парогенерирующее устройство 3, вырабатывающее водяной пар, который снова подают по трубопроводу 7 в реакционную камеру 5 термогазогенератора 1. Since the exhaust of the
Таким образом, добываемый шахтой уголь вообще не выдается на поверхность, а сама шахта превращается из поставщика топлива, т.е. из поставщика сырья, в производителя наиболее универсального и экологически чистого вида энергии, а именно электроэнергии. Thus, the coal mined by the mine does not reach the surface at all, and the mine itself turns from a fuel supplier, i.e. from a supplier of raw materials to a producer of the most versatile and environmentally friendly type of energy, namely electricity.
По мере переработки угля в термогазогенераторе 1 удаление золоотходов из реакционной камеры 5 осуществляют шнековым золоудалителем 17, а саму золу 18 направляют на установку производства строительных материалов, размещенную также в подземных условиях шахты, либо направляют в выработанное пространство в качестве закладочного материала. As coal is processed in a
П р и м е р 2. Рассмотренный выше пример реализации предлагаемого способа отработки угольного месторождения основан на использовании газотурбинной энергетической установки, имеющей ряд несомненных достоинств, таких, в частности, как достаточно высокий коэффициент полезного действия, достигающий порядка 60% Однако в ряде случаев более предпочтительным может оказаться реализация предлагаемого способа отработки угольных пластов с использованием более простых и менее капиталоемких энергетических установок на базе двигателей внутреннего сгорания поршневого типа, т.е. дизельных энергоустановок (фиг. 2). PRI me
Как и в предыдущем случае, под землей в шахте устанавливают термогазогенератор 1 топливной композиции, энергетическую установку 2 на базе двигателя внутреннего сгорания и парогенерирующее устройство 3. Добываемый в очистных забоях уголь доставляют к месту установки термогазогенератора 1 и после обычного дробления подают его через вертикальную шахту 4 в реакционную камеру 5 на газораспределительную решетку 6. Под решетку 6 подают паровоздушное дутье, поэтому над ней образуется стационарный слой 8 и псевдосжиженный слой 9 перерабатываемого топлива (угля). As in the previous case, a
Проходя последовательно стадии нагрева, сушки, пиролиза и газификации уголь преобразуется в топливную композицию газа и пылевидного твердого топлива (частиц угля), скапливающуюся в верхней части 10 реакционной камеры 5 термогазогенератора 1. Одновременно по каналу 11 в термогазогенератор подают определенное количество вторичного воздуха, который вместе с топливной композицией направляют для питания в двигатель 20 внутреннего сгорания, приводящий во вращение электрический генератор 16, вырабатывающий электрическую энергию, как для питания внешних потребителей, так и для собственных нужд шахты. Passing sequentially through the stages of heating, drying, pyrolysis and gasification, coal is converted into a fuel composition of gas and pulverized solid fuel (coal particles), which accumulates in the
Высокотемпературный выхлоп двигателя 20 внутреннего сгорания направляют в парогенерирующее устройство 3, выход которого используют для формирования паровоздушного дутья, подаваемого по каналу 7 в реакционную камеру 5 термогазогенератора 1. The high-temperature exhaust of the internal combustion engine 20 is directed to a steam generating device 3, the output of which is used to form a steam-air blast supplied through
П р и м е р 3. Пусть месторождение угля отрабатывается с помощью обычной (традиционной) техники и технологии открытым способом. При этом основными и наиболее трудоемкими технологическими процессами открытой добычи угля является вскрышные и выемочные работы, а также доставка (вывоз) угля из карьера. Предлагаемый способ отработки месторождения в данном случае реализуют следующим образом. PRI me R 3. Let a coal deposit be mined using conventional (traditional) techniques and technology in an open way. At the same time, the main and most labor-intensive technological processes of open-pit coal mining are stripping and excavation, as well as the delivery (export) of coal from the quarry. The proposed method for developing the field in this case is implemented as follows.
Термогазогенераторы 1 топливной композиции энергоустановки 2 и парогенерирующие устройства устанавливают непосредственно на добычных экскаваторах, работающих в добычных (выемочных) уступах, запускают их в работу и одновременно с добычей угля осуществляют выработку электроэнергии, причем не просто на карьере, а практически в добычном уступе, т.е. максимально приближенно к месту залегания угля, как первичного энергоносителя, что позволяет максимально снизить и трудозатраты связанные с перемещением топлива (угля). В остальном же предлагаемый способ реализуется совершенно также, как и в предыдущих примерах.
Во всех случаях (примерах) реализации предлагаемого способа отработки угольных месторождений переработку угля в электроэнергию осуществляют путем двухступенчого (двухстадийного) низкотемпературного сжигания угля в специальных стационарных или полустационарных в том числе и транспортных, термогазогенераторах топливной композиции в виде генераторного газа и пылевидного твердого топлива. При этом температуру в реакционной камере термогазогенератора, как первой стадии переработки угля, поддерживают на уровне 800-900оС. На второй стадии топливную композицию с добавкой определенного количества вторичного воздуха подвергают сжатию и сжиганию в камерах сгорания двигателей внутреннего сгорания поршневого или турбинного типа. Температуру в камерах сгорания поддерживают также на относительно низком уровне (порядка 1000-1100оС).In all cases (examples) of the implementation of the proposed method for developing coal deposits, coal is converted into electricity by two-stage (two-stage) low-temperature coal combustion in special stationary or semi-stationary including transport, thermogas generators of the fuel composition in the form of generator gas and pulverized solid fuel. In this case, the temperature in the reaction chamber of the thermogas generator, as the first stage of coal processing, is maintained at 800-900 о С. In the second stage, the fuel composition with the addition of a certain amount of secondary air is compressed and burned in the combustion chambers of internal combustion engines of a piston or turbine type. The temperature in the combustion chamber as maintained at relatively low levels (about 1000-1100 ° C).
Этим достигается значительное сокращение образования и выброса в атмосферу окислов азота и соединений серы, а следовательно, и значительное повышение экологической чистоты отработки угольного месторождения, независимо от зольности, теплотворной способности, выхода летучих и других характеристик добываемого угля. This achieves a significant reduction in the formation and emission of nitrogen oxides and sulfur compounds into the atmosphere, and, consequently, a significant increase in the environmental cleanliness of coal mining, regardless of ash content, calorific value, yield of volatile and other characteristics of coal mined.
Предлагаемый комплекс оборудования для реализации способа отработки угольных месторождений включает термогазогенератор 1 топливной композиции, соединенный с газотурбиной (фиг. 1) или дизельной (фиг. 2) энергоустановкой 2, к выхлопу которой подсоединено парогенерирующее устройство 3. The proposed set of equipment for implementing the method of coal mining includes a
Термогазогенератор 1 топливной композиции имеет вертикальную шахту 4 для подачи дробленного топлива (угля) в его реакционную камеру 5. В нижней части последней установлена газораспреде- лительная решетка 6 и каналы 7 для подачи паровоздушного дутья в реакционную камеру 5. Переработка угля в композицию из генераторного газа и пылевидных частиц твердого топлива происходит в стационарном и псевдосжиженном слоях 8 и 9 соответственно реакционной камеры 5. The
Верхняя часть реакционной камеры 10 образует пространство, в котором окончательно формируется топливная композиция и имеет канал 11 для подачи вторичного воздуха. The upper part of the
Газотурбинная установка 2 (фиг. 1) имеет компрессор 12, после которого установлено горелочное устройство 13, камеру 14 сгорания и газовую турбину 15, с выходным валом которой соединен электрический генератор 16. The gas turbine installation 2 (Fig. 1) has a
Энергоустановка 2 с двигателем внутреннего сгорания поршневого типа (дизельная энергоустановка фиг. 2) содержит собственно дизельный двигатель, также соединенный с электрическим генератором 16.
В нижней части термогазогенератора топливной композиции 1 под реакционной камерой 5 установлен шнековый золоудалитель 17 и накопитель золы 18. In the lower part of the thermogas generator of the
Практическое осуществление предлагаемых способа отработки угольных месторождений и комплекса оборудования позволяет значительно повысить экономическую эффективность и экологическую чистоту разработки даже низкосортных углей путем сокращения затрат на перевозки угля и эффективного, экологически чистого низкотемпературного его сжигания с одновременным производством электроэнергии как наиболее универсального и ценного вида энергии непросредственно в условиях угледобывающих предприятий. Practical implementation of the proposed method for developing coal deposits and a complex of equipment can significantly increase the economic efficiency and environmental friendliness of developing even low-grade coal by reducing the cost of transporting coal and efficient, environmentally friendly low-temperature combustion with the simultaneous production of electricity as the most universal and valuable form of energy directly in conditions coal mining enterprises.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93029160A RU2039870C1 (en) | 1993-05-26 | 1993-05-26 | Method for mining coal deposits and complex of equipment for its realization |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93029160A RU2039870C1 (en) | 1993-05-26 | 1993-05-26 | Method for mining coal deposits and complex of equipment for its realization |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2039870C1 true RU2039870C1 (en) | 1995-07-20 |
RU93029160A RU93029160A (en) | 1995-09-27 |
Family
ID=20142571
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93029160A RU2039870C1 (en) | 1993-05-26 | 1993-05-26 | Method for mining coal deposits and complex of equipment for its realization |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2039870C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA013607B1 (en) * | 2000-04-24 | 2010-06-30 | Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. | In situ recovery of hydrocarbons from a kerogen-containing formation |
RU2788685C1 (en) * | 2022-06-10 | 2023-01-24 | Публичное акционерное общество "Приаргунское производственное горно-химическое объединение" (ПАО "ППГХО") | Composition of the modified filling material |
-
1993
- 1993-05-26 RU RU93029160A patent/RU2039870C1/en active
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
1. Способы вскрытия, подготовки и системы разработки шахтных полей,/ Под ред. Б.Ф. Братченко. М.: Недра, 1985, с.495. * |
2. Ржевский В.В. Технология и комплексная механизация открытых горных работ. М.: Недра, 1980, с.185. * |
3. Авторское свидетельство СССР N 1533408, кл. F 01K 23/06, 1990. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA013607B1 (en) * | 2000-04-24 | 2010-06-30 | Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. | In situ recovery of hydrocarbons from a kerogen-containing formation |
RU2788685C1 (en) * | 2022-06-10 | 2023-01-24 | Публичное акционерное общество "Приаргунское производственное горно-химическое объединение" (ПАО "ППГХО") | Composition of the modified filling material |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10844302B2 (en) | Thermal and chemical utilization of carbonaceous materials, in particular for emission-free generation of energy | |
CN101113344B (en) | A comprehensive utilization process of oil shale | |
KR100993908B1 (en) | Energy fueling method of flammable waste and gasifier of flammable waste | |
EP0278609B1 (en) | Gas turbine power plant fired by a water-bearing fuel | |
CN101294708A (en) | Fluidized bed gasification combustion treatment method for municipal solid waste | |
CN105202545A (en) | Garbage pyrolysis gasification incineration treatment device | |
CN101144396A (en) | Double-fuel combustion-supporting type gas-steam combined cycle system | |
US3978657A (en) | Turbine system | |
CN113738336A (en) | A kind of oil-rich coal underground pyrolysis thermal energy recycling system | |
RU2039870C1 (en) | Method for mining coal deposits and complex of equipment for its realization | |
KR101097443B1 (en) | Method of transforming combustible wastes into energy fuel and Gasification system of combustible wastes | |
CA1179154A (en) | Efficient combined cycle system employing a high temperature combustion turbine and a fluidized coal bed with economic exclusion of sulfur from system waste gases | |
CN205119075U (en) | Garbage pyrolytic gasification incineration disposal device | |
CN216192087U (en) | A waste-to-heat conversion polygeneration system combining gasification and pyrolysis | |
CN111827956B (en) | Electric furnace and gasification method for underground coal and coal gangue power generation in mines | |
CN205046055U (en) | Novel gaseous heat carrier dry distillation and nature gas power generation integration device | |
RU2269059C2 (en) | Underground energy complex | |
US7063026B1 (en) | Waste carbonizing and energy utilizing system | |
RU2012791C1 (en) | Method for underground gasification of thick coal seams | |
RU2212000C2 (en) | Subsurface power complex | |
RU2826848C1 (en) | Method of generating electric energy in gas turbine based on use of solid fuel gasification products | |
CN211734262U (en) | Combined power generation device adopting garbage pyrolysis product | |
RU2737833C1 (en) | Autonomous electric generation method and device - small solid fuel power plant for its implementation | |
Cox | Some fuel and power projects | |
RU2017965C1 (en) | Method for mining of mineral deposit and device for its realization |