Головна
Форум
Галерея
Контакти
FOR FOREIGN PARTICIPANTS
Науково-дослідна робота(В.І. Бондаренко)-6

РОЗРОБКА ЕКОЛОГІЧНО ЧИСТИХ І НЕ ШКІДЛИВИХ ДЛЯ ЗДОРОВ'Я ЛЮДЕЙ СПОСОБІВ ЗАПУСКУ Й ЕКСПЛУАТАЦІЇ ПІДЗЕМНИХ ВУГІЛЬНИХ ГАЗОГЕНЕРАТОРІВ, З ПОГЛЯДУ ДОСВІДУ В КРАЇНАХ КОЛИШНЬОГО РАДЯНСЬКОГО СОЮЗУ

 

Науковий керівник: д-р техн. наук, проф. В.І. Бондаренко

Відповідальні виконавці: канд. техн. наук, доц. В.С. Фальштинський,

канд. техн. наук, доц. Р.О. Дичковський

 

Застосовані на станціях «Підземгаз» технологічні режими ПГВ з урахуванням ряду суб'єктивних (80%) і об'єктивних (20%) факторів (помилки при обґрунтуванні критеріїв придатності родовища до ПГВ, порушення технологічних параметрів ведення газифікації, відсутність на даному етапі розвитку ПГВ автоматики й техніки, експлуатація зношеного устаткування, сезонне використання продукції станцій «Підземгаз») супроводжувалися небезпечними впливами на компоненти природного середовища, а  також негативними екологічними наслідками.

Основні види таких впливів і наслідків проявлялися у деформації порід, теплових, хімічних і гідрогеологічних негативних змін. В умовах підземної газифікації відбувається порушення суцільності й руйнування багатошарової товщі порід у міру вигазовування вугільного пласта й збільшенні виробленого простору. Відсутність прогнозування поводження масиву порід спричинялося міграціям високотемпературних продуктів газифікації у навколишні породи, підземні води, а в критичних ситуаціях до втрати герметичності газогенератора, що призводило до забруднення продуктами термічного розкладання вугільного пласта природної території навколо станцій «Підземгаз».

Підвищення температури гірських порід, що спостерігалося при ПГВ, досягає 1300 0С. Такий тепловий вплив спричиняється підвищенням температури підземних вод і їх активним хімічним забрудненням.

Підземні води, при порушенні технологічних параметрів ведення ПГВ в окремих випадках на станціях «Підземгаз» (Підмосков’я, 1961-1963 рр.), здобували стійке, вільне й комплексне поширення у вигляді органічного (феноли, нафтенові кислоти, пестициди), неорганічного (солі, кислоти) і токсичного (миш'як, сполуки ртуті, свинцю, кадмію й ін.) хімічного забруднення. Хімічне забруднення підземних вод поширюється за течією потоку на відстані до 20 км і більше від джерела забруднення, що призвело до забруднення ряду питних джерел водопостачання. Після усунення порушень у технологічному режимі ведення ПГВ й заходам щодо дренажу й відкачки забруднених вод небезпека була ліквідована.

Основними забруднюючими компонентами були продукти конденсату: летучі феноли (до 500 мг/л), смоли (до 160 мг/л), органічні кислоти жирного ряду (до 200 мг/л), піридинові основи (до 500 мг/л), аміак (до 1000 мг/л). Крім того, у воді втримуються нітрити, різні сполуки сірки. Всі ці компоненти токсичні.

Слід зазначити, що забруднення площ на станціях «Підземгаз» в основному носили локальний характер і при відновленні герметичності газогенератора й розбалансування процесу газифікації із введенням заходів щодо усунення наслідків порушення технологічного режиму ПГВ, забруднення навколишнього середовища ліквідувалися, і спостерігалися в нормах гранично припустимих концентрацій.

Екологічність процесу в концепції розвитку свердловинної підземної газифікації вугілля (СПГВ) з урахуванням придбаного досвіду й розвитком техніки, конструкцій підземних газогенераторів і технології введення процесу вигазовування вугілля, на сучасному етапі є невід'ємною частиною комплексного енергохімічного підприємства замкнутого технологічного циклу.

Мета роботи: встановлення факторів, свердловинної підземної газифікації вугілля (СПГВ), що роблять негативний вплив на людину й навколишнє середовище.

Вперше проведено:

– обґрунтування факторів, які впливають на техногенне забруднення породного масиву, що вміщає підземний газогенератор, підземних вод, що перебувають в області впливу процесу термохімічного розкладання вугільного пласта;

– встановлено параметри витоків продуктів СПГВ залежно від гірничо-геологічних умов і технологічних параметрів процесу вигазовування буровугільних і кам'яновугільних пластів;

– виконано прогноз газохімічного режиму підземних вод на підставі критичного аналізу роботи Підмосковної станції «Підземгаз»;

– розроблено концепції впровадження екологічних технологій на базі СПГВ.

Причинами витоків продуктів газифікації вугільних пластів (Лисичанська – 23,7%, Горлівська – 22,5%, Південно-Абенська – 21,6%, Ангренська – 15,6%, Підмосковна – 27,7%, Шацька – 29,5%) на станціях «Підземгаз», була невідповідність критеріям придатності покладу вугільного пласта до газифікації, ведення процесу підземної газифікації без врахування рівноваги фізичних швидкостей і термохімічних реакцій, некерованість процесом, експлуатація зношеного устаткування, сезонне використання продукції підземних газогенераторів і недосконалість конструкції підземних газогенераторів.

Прориви продуктів СПГВ на денну поверхню й у гірничі виробки мають зв'язок зі зміною порушеності гірського масиву в міру вигазовування вугільного пласта й параметрами тиску, що створюються в газогенераторі.


Зміна втрат газу СПГВ залежно від статичного тиску газу в генераторі й тріщинуватості порід покрівлі (1-1 – горизонтальні деформації в шарі порід ниж-ньої пачки основної покрівлі 6,2-7,1 мм/м, 7-10 тріщин/м; 2-2 – 5,1-6,6 мм/м, 6-7 трі-щин/м; 3-3 – 4,6-5,0 мм/м, 4-5 тріщин/м)

 

Площа зміненого хімічного забруднення підземних вод летучими речовинами (NH3, H2S, , фенолами й ін.), що входять до складу конденсату газу СПГВ, становить близько 10 км2. Форма поширення забруднення відповідає конфігурації гідроізогіпс і змінюється під впливом техногенної порушеності вміщуючих газогенератор порід, високих температур, тиску в газогенераторі й сполуки продуктів термохімічного розпаду вугілля зі збільшенням хімічного забруднення знизу нагору, а також під впливом тимчасового фактора.

Практична цінність роботи полягає у наступному:

– розроблена концепція розвитку екологічного енергохімічного підприємства на базі технології СПГВ з комплексною переробкою вихідної сировини, виробництвом штучного газу-енергоносія, синтез-газу (СО+Н2), паливних продуктів і хімічних речовин, а також замінника природного газу, водню, теплової й електричної енергії, при утилізації в підземному газогенераторі твердих і димових відходів енерготехнологічного виробництва;

– запропонована математична модель матеріально-теплового балансу процесу СПГВ з урахуванням гірничо-геологічних умов, техногенної тріщинуватості масиву й технологічної схеми підземного газогенератора.

Середній хімічний склад підземних вод в області впливу підземного газогенерато-ра (ряд 3 – до газифікації, ряд 2 – підчас газифікації, ряд 1 – після газифікації); 1 – температура,0С, 2 – PH, 3 – окисленість, мг/л; 4 – НСО3, 5 – Н2S, 6 – SO4, 7 – Ca, 8 – Mg, 9 – CO2, мг/л; 10 – мінералізація, мг/л