Науковий вісник НГУ

Управління процесом підземної газифікації вугілля

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №6 2023

Останнє оновлення: 02 січня 2024

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 1645

Authors:

П.Саїк*, orcid.org/0000-0001-7758-1083, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

В.Лозинський, orcid.org/0000-0002-9657-0635, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна

О.Анісімов, orcid.org/0000-0001-8286-7625, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна

О.Акімов, orcid.org/0000-0002-9557-2276, Міжрегіональна Академія управління персоналом, м. Київ, Україна

A.Кожантов, orcid.org/0000-0002-3658-9940, НАТ «Казахський національний дослідницький технічний університет імені К.І. Сатпаєва», м. Алмати, Республіка Казахстан

O.Мамайкін, orcid.org/0000-0002-2137-0516, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна

* Автор-кореспондент e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2023, (6): 025 - 030

https://doi.org/10.33271/nvngu/2023-6/025

Abstract:

Мета. Встановлення показників ефективності процесу газифікації вугілля на основі аналізу складу горючих газів (Н₂, СН₄, СО) і теплотворної здатності генераторного газу залежно від способів подачі дуттьових сумішей у окислювальну зону газогенератора.

Методика. Для виконання експериментальних досліджень з підземної газифікації вугільного пласта була застосована лабораторна установка. Складовими сегментами її є стенд, гілки подачі дуттьових, газовідвідних сумішей і система керування потоками. Дана установка дозволяє змоделювати розташування вугільного пласта відповідно до гірничо-геологічних умов його залягання. При визначенні ефективності ведення процесу газифікації були апробовані два способи подачі дуттьової суміші: по дуттьовій свердловині та комбінований (дуттьова свердловина + керований трубопровід). Теплотворна здатність отриманого генераторного газу визначалась аналітичним шляхом за «правилом адитивності», ураховуючи концентрації кожного горючого газу та теплоту його згорання.

Результати. Обґрунтована ефективність роботи підземного газогенератора при зміні способу подачі повітряної суміші. На основі якісних даних щодо концентрації горючих генераторних газів на виході зі змодельованого підземного газогенератора охарактеризовані умови підвищення їх концентрації та встановлені часові проміжки, через які відбувається їх зниження з ростом вигазованого простору.

Наукова новизна. Встановлено, що застосування комбінованого дуття у підземний газогенератор зумовлює подвійне надходження окисника до зони газифікації. Це інтенсифікує процес газифікації за рахунок розширення реакційних зон газифікації як за довжиною стовпа газифікації, так і за потужністю пласта. Також комбінований спосіб подачі дуттьової суміші характеризується покращенням показників за термостабільністю й газоутворенням.

Практична значимість. Результати дослідження дають можливість оперативно приймати технологічні рішення для зміни режимів роботи підземного газогенератора, а також визначати оптимальний спосіб подачі повітряних сумішей, що підвищує якість і теплотворність генераторного газу. При зміні способу подачі дуття на комбінований середня концентрація горючих газів Н₂, СН₄ та СО підвищується на 3,85 %, а теплота згорання у середньому на 0,53 МДж/м³.

Ключові слова: підземна газифікація, вугільний пласт, вогневий вибій, експериментальні дослідження, генераторний газ, керований трубопровід

References.

1. Markevych, K., Maistro, S., Koval, V., & Paliukh, V. (2022). Mining sustainability and circular economy in the context of economic security in Ukraine. Mining of Mineral Deposits, 16(1), 101-113. https://doi.org/10.33271/mining16.01.101.

2. Kirin, R., Yevstihnieiev, A., Vyprytskyi, A., & Sieriebriak, S. (2023). Legal aspects of mining in Ukraine: European integration vector. Mining of Mineral Deposits, 17(2), 44-52. https://doi.org/10.33271/mining17.02.044.

3. Khassenov, A.K. (2022). The prospect of converting Almaty power plants to natural gas. Engineering Journal of Satbayev University, 143(6), 107-122. https://doi.org/10.51301/vest.su.2021.i6.15.

4. Liu, J. B., Dai, H. Y., Wang, X., Shynar, A., & Madimarova, G. (2014). Three-Dimensional Geological Modeling of Mining Subsidence Prediction Based on the Blocks. Advanced Materials Research, (905), 697-701. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.905.697.

5. Pavlychenko, A., & Kovalenko, A. (2013). The investigation of rock dumps influence to the levels of heavy metals contamination of soil. Annual Scientific-Technical Collection – Mining of Mineral Deposits, 237-238. https://doi.org/10.1201/b16354-43.

6. Baibatsha, A., Dussembayeva, K., Bekbotayeva, A., & Abdullayeva, М. T. (2018). Tails of enrichment factories as the technogenic mineral resources. International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM, 18(1), 519-526. https://doi.org/10.5593/sgem2018/1.1/s01.066.

7. Bi, S. L., Bauer, N., & Jewell, J. (2023). Coal-exit alliance must confront freeriding sectors to propel Paris-aligned momentum. Nature Climate Change, 13(2), 130-139. https://doi.org/10.1038/s41558-022-01570-8.

8. Beshta, O. S., Fedoreiko, V. S., Palchyk, A. O., & Burega, N. V. (2015). Autonomous power supply of the objects based on biosolid oxide fuel systems. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (2), 67-73.

9. Pivnyak, G. G., & Beshta, O. O. (2020). A complex source of electrical energy for three-phase current based on a stand-alone voltage inverter. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (1), 89-93. https://doi.org/10.33271/nvngu/2020-1/089.

10. Dyczko, A., Kamiński, P., Stecuła, K., Prostański, D., Ko­pacz, M., & Kowol, D. (2021). Thermal and mechanical energy storage as a chance for energy transformation in Poland. Polityka Energetyczna, 24(3), 43-60. https://doi.org/10.33223/epj/141867.

11. Kulikov, P., Aziukovskyi, O., Vahonova, O., Bondar, O., Akimova, L., & Akimov, O. (2022). Post-war Economy of Ukraine: Innovation and Investment Development Project. Economic Affairs (New Delhi), 67(5), 943-959. https://doi.org/10.46852/0424-2513.5.2022.30.

12. Bondarenko, V., Tabachenko, M., & Wachowicz, J. (2010). Possibility of production complex of sufficient gasses in Ukraine. New Techniques and Technologies in Mining, 113-119. https://doi.org/10.1201/b11329-19.

13. Saik, P., Petlovanyi, M., Lozynskyi, V., Sai, K., & Merzlikin, A. (2018). Innovative approach to the integrated use of energy resources of underground coal gasification. Solid State Phenomena, (277), 221-231. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.277.221.

14. Bondarenko, V., Salieiev, I., Kovalevska, I., Chervatiuk, V., Malashkevych, D., Shyshov, M., & Chernyak, V. (2023). A new concept for complex mining of mineral raw material resources from DTEK coal mines based on sustainable development and ESG strategy. Mining of Mineral Deposits, 17(1), 1-16. https://doi.org/10.33271/mining17.01.001.

15. Kačur, J., Laciak, M., Durdán, M., & Flegner, P. (2023). Investigation of Underground Coal Gasification in Laboratory Conditions: A Review of Recent Research. Energies, 16(17), 6250. https://doi.org/10.3390/en16176250.

16. Lozynskyi, V. (2023). Critical review of methods for intensifying the gas generation process in the reaction channel during underground coal gasification (UCG). Mining of Mineral Deposits, 17(3), 67-85. https://doi.org/10.33271/mining17.03.067.

17. Jiang, L., Xue, D., Wei, Z., Chen, Z., Mirzayev, M., Chen, Y., & Chen, S. (2022). Coal decarbonization: A state-of-the-art review of enhanced hydrogen production in underground coal gasification. Energy Reviews, 1(1), 100004.

18. Jiang, L., Chen, Z., Ali, S. F., Zhang, J., Chen, Y., & Chen, S. (2022). Storing carbon dioxide in deep unmineable coal seams for centuries following underground coal gasification. Journal of Cleaner Production, (378), 134565.

19. Sapegin, V. N., Zberovskiy, V. V., Arestov, V. V., & Angelovskiy, A. A. (2013). Calculation of filtration parameters of the gas-bearing coal rock massif. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (3), 52-58.

20. Sofiiskyi, K., Zberovskyi, V., Yalanskyi, A., & Yalanskyi, O. (2019). Conceptual tendencies to analyze coal-gas system state under the hydroimpulsive effect. E3S Web of Conferences, (123), 01026. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201912301026.

21. Agaiev, R., Vlasenko, V., & Kliuev, E. (2014). Methane receiving from coal and technogenic deposits. Progressive Technologies of Coal, Coalbed Mathane, and Ores Mining, 113-119. https://doi.org/10.1201/b17547-21.

22. Zou, C., Chen, Y., Kong, L., Sun, F., Chen, S., & Dong, Z. (2019). Underground coal gasification and its strategic significance to the development of natural gas industry in China. Petroleum Exploration and Development, 46(2), 205-215. https://doi.org/10.1016/s1876-3804(19)60002-9.

23. Saik, P. B. (2014). On the issue of simultaneous gasification of contiguous low-coal seams. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (6), 33-37. https://doi.org/10.33271/nvngu/2020-4/039.

24. Buktukov, N. S., Gumennikov, E. S., & Mashataeva, G. A. (2019). In-situ gasification of steeply dipping coal beds with production hole making by supersonic hydraulic jets. Analytical Bulletin, (9), 30-40. https://doi.org/10.25018/0236-1493-2019-09-0-30-40.

25. Yelubay, M., Massakbayeva, S., Aitkaliyeva, G., & Radelyuk, I. (2021). Processing of ash and slag waste. Engineering Journal of Satbayev University, 143(6), 79-84. https://doi.org/10.51301/vest.su.2021.i6.11.

26. Abuova, R. Zh., Ten, E. B., & Burshukova, G. A. (2021). Study of vibration properties of ceramic-metal nanostructural tin-cu coatings with different copper content 7 and 14 at.% on chromium-nickel-vanadium steels. News of the National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan, 5(449), 6-13. https://doi.org/10.32014/2021.2518-170X.92.

27. Lozynskyi, V. G., Dychkovskyi, R. O., Falshtynskyi, V. S., Saik, P. B., & Malanchuk, Ye. Z. (2016). Experimental study of the influence of crossing the disjunctive geological faults on thermal regime of underground gasifier. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (5), 21-29.

28. Sudakov, A., Chudyk, I., Sudakova, D., & Dziubyk, L. (2019). Innovative isolation technology for swallowing zones by thermoplastic materials. E3S Web of Conferences, (123), 1-10. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201912301033.

29. Bondarenko, V. I., Falshtynskiy, V. S., & Dychkovskiy, R. O. (2009). Synthetic stowing of rockmass at borehole underground coal gasification (BUCG). Deep Mining Challenges: International Mining Forum, 169-177. https://doi.org/10.1201/noe0415804288.ch18.

30. Dychkovskyi, R., Shavarskyi, J., Cabana, E. C., & Smoliński, A. (2019). Characteristic of possible obtained products during the well underground coal gasification. Solid State Phenomena, (291), 52-62. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/ssp.291.52.

31. Hwang, S. C., Kim, S. K., Park, J. Y., Lee, D. K., Lee, S. H., & Rhee, Y. W. (2014). Kinetic study on Low-rank Coal Including K₂CO₃, Na₂CO₃, CaCO₃ and Dolomite Gasification under CO₂ Atmosphere. Clean Technology, 20(1), 64-71. https://doi.org/10.7464/ksct.2014.20.1.064.

32. Bazaluk, O., Lozynskyi, V., Falshtynskyi, V., Saik, P., Dychkovskyi, R., & Cabana, E. (2021). Experimental Studies of the Effect of Design and Technological Solutions on the Intensification of an Underground Coal Gasification Process. Energies, 14(14), 4369. https://doi.org/10.3390/en14144369.

33. Berdnyk, M. (2022). Mathematical model and methods for solving heat-transfer problem during underground coal gasification. Mining of Mineral Deposits, 16(2), 87-94. https://doi.org/10.33271/mining16.02.088.

34. Proto, A. R., Longo, L., Gambella, F., Zimbalatti, G., Macrì, G., Gallucci, F., Caruso, L., Salerno, M., & Colantoni, A. (2016). Energetic Characteristics of Syngas Obtained from Gasification of Hazelnut Prunings. Procedia – Social and Behavioral Sciences, (223), 835-840. https://doi.org/10.1016/j.sbspro.2016.05.288.

• < Попередня
• Наступна >