Двадцать пять лет назад, в 1913 г., в
«Правде» появилась статья Владимира Ильича Ленина «Одна из великих побед
техники». В этой статье Ленин писал о подземной газификации угля, которой в то
время занимался знаменитый английский химик Рамсей. Ленин писал, что «Открытие
Рамсея означает гигантскую техническую революцию». Сущность этого открытия
заключается в непосредственном добывании горючего газа прямо из зажженных
каменноугольных пластов.
«Способ Рамсэя превращает каменноугольные
рудники как бы в громадные дистилляционные аппараты для выработки
газа. Газ приводит в движение газовые моторы, которые дают возможность
использовать ВДВОЕ БОЛЬШУЮ долю энергии, заключающуюся в каменном угле, чем это
было при паровых машинах. Газовые моторы, в свою очередь, служат для
превращения энергии в электричество, которое техника уже теперь умеет
передавать на громадные расстояния» — так писал Ленин.
Большая часть промышленности и транспорта работает на угле. Поэтому Ленин и назвал уголь хлебом промышленности.
На угольном месторождении строят шахты со
сложными и дорогими устройствами. Человек глубоко уходит в землю (бывают шахты
более 1 глубиной), добирается до угольного пласта, выламывает оттуда уголь,
поднимает его на поверхность, сортирует и развозит по всей стране, чтобы сжечь
в бесчисленных топках.
При угольных разработках под землей
остается около 40% угля в виде потерь. Больше половины угольных пластов вовсе
не разрабатывается, так как они слишком тонки или загрязнены (смешаны с
землей). Подземная газификация позволяет использовать запасы угля без
применения подземного труда горнорабочих, без трудоемкого процесса выламывания
угля под землей, без выдачи твердого топлива на поверхность, без его перевозок.
Горючий газ — это не только замечательное
топливо, это и химическое сырье. Современная химическая технология дает
возможность из газов определенного состава получать бензин, аммиак и другие
ценнейшие продукты.
Впервые мысль о возможности подземной
газификации высказал великий русский ученый Д. И. Менделеев. Еще в 1888 г.,
полстолетия назад, он писал в одной из своих статей: «Настанет, вероятно, со
временем такая эпоха, что угля из земли выламывать не будут, а там, в земле,
его сумеют превращать в горючие газы и их по трубам будут распределять на
далекие расстояния».
Но в помещичье-капиталистической России
замечательные идеи Менделеева остались незамеченными. То же самое случилось с
работами Рамсея в Англии. Тот факт, что идея подземной газификации, возникнув
еще полстолетия назад, не была осуществлена в капиталистических условиях,
лишний раз подтверждает, что капитализм мешает прогрессу науки и техники,
задерживает его.
В нынешнем году; через 25 лет после того,
как Ленин написал свою статью, советская наука и техника празднуют большую
победу: впервые в истории мировой техники газ, полученный в результате
подземной газификации угля, был дан под котлы большого коксового завода в
Донбассе.
 |
| Подземная газификация создаст энергетическую базу для промышленности и транспорта даже на Крайнем Севере. |
*
О подземной газификации угля Центральный
комитет ВКП(б) принял решение в 1931 г. С этого момента начинается
осуществление огромной программы научных и экспериментальных работ. Были
проведены десятки опытов с самыми различными угольными пластами по химическим
свойствам, по расположению под землей и по мощности угольных пластов.
Были построены опытные станции в Донбассе:
в Шахтах, Горловке и Лисичанске. Наиболее успешными были опыты в Горловке, где
в течение 15 месяцев непрерывно шел из-под земли горючий газ. Эта опытная
станция в 1936 и 1937 гг. была расширена и превращена в промышленную. В декабре
1937 г. она была пущена, а 4 февраля текущего года газ подземной газификации
поступил в промышленность как топливо, его пустили под котлы соседнего
коксового завода.
В Донбассе сейчас идет строительство новой
большой станции промышленного значения.
Опытная станция была построена и в
Подмосковном бассейне, в Крутовке. В настоящее время, по специальному указанию
т. Л. М. Кагановича, там ускоренными темпами строится вторая станция.
Опыты по подземной газификации угля
проводились и в Кузбассе. Они также дали благоприятные результаты.
Вначале думали, что, для того чтобы процесс
подземной газификации протекал нормально, нужно угольные пласты раздробить,
равномерно разложить уголь и вдувать воздух. Но это делает очень сложными и
дорогими работы по газификации, кроме того, затрудняет управление
технологическим процессом газификации.
Советские люди упорно искали наилучший
способ превращать уголь под землей в газ. В результате этих поисков принято два
метода газификации угля: «поток» и «скважина-газогенератор».
Но прежде, чем говорить о методах подземной
газификации, посмотрим, в чем заключается химическая суть этого процесса,
одинаковая при всех методах.
Горение топлива есть соединение углерода топлива (\(C\)) с кислородом воздуха (\(O\)): \(C+O_2=CO_2\).
При этом горении выделяется очень много
тепла — почти 100 тыс. калорий при сгораний 12 кг угля (калория — количество
тепла, необходимое, чтобы согреть 1 кг воды на 1°). \(CO_2\) — это углекислый
газ, продукт полного сгорания.
Но характер соединения может быть таким,
что углерод соединится с кислородом не полностью: \(C+O=CO\).
Получился не углекислый газ (\(CO_2\)), а
окись углерода (\(CO\)), и тепла выделилось при этом всего около 30 тыс.
калорий.
Куда же делись остальные 70 тыс. калорий?
Они остались в окиси углерода в скрытом состоянии. И если теперь к окиси
углерода (\(CO\)) прибавить еще кислород, то получится углекислый газ
(\(CO_2\)) и при этом выделится дополнительно 70 тыс. калорий: \(CO+O=CO_2\).
Значит, задача газификации состоит в том,
чтобы, сжигая уголь, получить не углекислый газ, а окись углерода (\(CO\)),
которая затем, при сжигании в топке, выделит заключенное в ней тепло.
Этот процесс усложняется тем, что в
соединениях участвуют не только углерод и кислород, но и многие другие элементы
— водород, азот, сера и др. Некоторые из них, например водород, очень полезны,
так как поднимают теплотворную способность газа, другие, например сера,
наоборот, очень вредны, так как разъедают трубопроводы.
Процессом газификации можно управлять.
Можно менять состав газа так, чтобы вредных элементов было меньше, а полезных
больше. С этой целью через специальные отверстия к углю подается воздух,
обогащенный кислородом, а следовательно, с меньшим содержанием бесполезного
азота. Иногда вместе с воздухом к углю подается пар. Пар, как и вода, состоит
из водорода (\(H\)) и кислорода (\(O\)) и химически обозначается \(H_2O\). Если
к горящему углю, где температура достигает 1000° и выше, подавать с дутьем пар,
он будет разлагаться на свои составные части — кислород и водород. Водород
войдет в состав газа и сильно поднимет его теплотворную способность.
Таким образом, регулируя дутье, можно
получать из-под земли различный газ. При воздушном дутье получается
«энергетический» газ. Во время сжигания 1 м³ такого газа выделяется 1200
калорий. Энергетический газ используется как топливо. При кислородном, и
паровом дутье получается газ высокой калорийности (до 2600 калорий на 1 м³),
богатый водородом, при незначительном количестве азота. Такой газ может быть не
только прекрасным топливом, но и очень ценным технологическим сырьем.
Основным методом подземной газификации угля
является поточный метод. Авторы его, инженеры-коммунисты В. А. Матвеев, П. В.
Скафа, Д. И. Филиппов преодолели много технических трудностей и большое
сопротивление вражеских элементов.
 |
| На рисунке схематически изображена станция подземной газификации. Компрессоры воздуходувки (1) нагнетают по трубам воздух в подземный ход — дутьевой штрек (3), проходящий сквозь угольную панель (2), затем этот воздух попадает в огневой штрек (4) — место газификации угля. Здесь он, претерпев ряд изменений, превращается в горючий газ и выходит наружу по газовому штреку (5). Газ поступает в скруббер (6), где очищается от угольной пыли и охлаждается с помощью воды, подаваемой насосами (8). Дальше газ по трубам (9) идет к потребителю. Из диспетчерского пункта, где на щите (7) сосредоточены специальные приборы, дежурный инженер управляет всем процессом газификации. |
По методу потока принципиально никаких
подземных работ не нужно, все делается с поверхности при помощи глубокого
бурения. Но пока не все технические узлы этой новой проблемы разрешены, метод
потока осуществляется с помощью подземных работ. Эти работы сведены к минимуму,
и по сравнению с подземными работами при обычной добыче угля они очень
незначительны.
Как же производится подземная газификация
методом потока? В глубь земли вертикально проводят шахту. В большинстве случаев
угли залегают под землей не полого, а наклонно, под тем или иным углом к
поверхности земли. Поэтому от вертикальной шахты параллельно поверхности земли,
т. е. горизонтально, проводят подземный коридор, который доходит до пласта
угля. После этого проводят три подземных хода в участке угля, который
предназначен для газификации. Этот участок называют панелью. Два подземных хода
расположены вертикально или наклонно, а третий, горизонтальный, соединяет их
между собой.
В нижнем проходе раскладывают костры из
сухих дров, пакли, досок, и все это обливают керосином. Около дров кладут
электрическую спираль. Затем люди выходят на поверхность, и в спираль включают
ток. Она раскаляется и разжигает костер. Одновременно в проходы с поверхности
начинают вдувать компрессорами воздух, необходимый для горения.
Поток воздуха (отсюда и название метода)
проходит через боковой проход в нижний. Здесь происходит соединение кислорода
воздуха с углеродом угля. Образовавшийся газ попадает во второй боковой проход
и затем по трубам выходит на поверхность.
Уголь постепенно газифицируется по
«восстанию» пласта, т. е. снизу вверх, и на его месте образуются пустоты.
Земля, покрывающая пласт, обваливается в эти пустоты и засыпает их. Но так как
угольный пласт наклонен, земля обваливается книзу и не тушит подземного пожара.
У линии горения все время остается некоторый проход, по которому и движется
поток дутья.
Специальные приборы дают возможность
довольно точно судить о том, как протекает процесс газификации, какой
получается газ. В случае нужды можно изменить количество подаваемого воздуха и
его состав, например увеличить количество кислорода или водяного пара.
Таков основной метод газификации, по этому
методу сейчас работает Горловская станция.
 |
| Схемы основных методов подземной газификации. |
*
Мы уже говорили, что при наклонном
положении пласта во время газификации угля земля скатывается книзу, оставляя
линию горения свободной. Но что, если угольный пласт не наклонный, а
горизонтальный, параллельный земной поверхности? При таком расположении пласта,
как только выгорит немного угля, в образовавшуюся пустоту обвалится земля прямо
на очаг горения, и он погаснет. Как же быть? Для газификации таких пластов
инженеры тт. Кириченко и Тон предложили метод скважин-газогенераторов. Он
заключается в следующем.
Участок угля, предназначенный для
газификации, ограничивают с двух сторон ходами — штреками. Расстояние менаду
штреками обычно равно 100 м. Это и будет шириною панели. Из одного штрека,
сквозь уголь, в другой штрек на некотором расстоянии друг от друга пробуривают
скважины — дыры диаметром в 100 мм каждая.
При помощи электрической спирали, по которой
протекает ток, зажигают скважину. В один из штреков подают дутье. Оно проходит
через горячую скважину и попадает уже в виде горючего газа в другой штрек,
который называют газовым. По системе труб этот газ выходит на поверхность.
Уголь сгорает, диаметр скважины постепенно
увеличивается и доходит до земли, покрывающей пласт.
В образовавшуюся пустоту обваливается
земля. Тогда включают другую скважину и т. д. Таким образом горение происходит
внутри пласта, в скважинах.
Есть несколько разновидностей этого метода.
Наиболее оригинальной, представляющей самостоятельный интерес, является так
называемая «елочка», принятая для Подмосковного угольного бассейна. Автор этого
метода — инж. Колояров.
Таким образом, проблема оказалась
практически решенной. Это не значит, что все технические вопросы подземной
газификации разрешены. Еще предстоит большая научная и изобретательская работа,
но все условия для нормального промышленного развития газификации уже созданы.
Техника социализма может отметить свою большую победу.
Детальные расчеты показали, какое огромное
народнохозяйственное значение имеет подземная газификация. Производительность
труда рабочего при подземной газификации в 12 раз выше, чем в угольной и
газовой промышленности. Это значит, что для получения одного и того же
количества тепловой энергии при подземной газификации надо затратить в 12 раз
меньше труда. А ведь Ленин писал, что «производительность труда — это, в
последнем счете, самое важное, самое главное для победы нового общественного
строя».
Производительность станций подземной
газификации угля в сотни раз выше производительности обычных генераторов.
Например, сейчас составляется проект станции, которая будет давать полмиллиона
кубометров газа в час! Чтобы получить такое количество газа обычным способом,
нужно было бы поставить на газовом заводе около 200 мощных газогенераторов.
 |
| Одна подземная панель может дать столько газа, сколько 200 больших газогенераторов. |
Газ подземной газификации дешевле всякого
другого топлива. На большой станции стоимость 1 м³ газа тепловой способностью в
1 тыс. калорий не будет превышать четверти копейки. Это в четыре раза дешевле
газа, производимого на газовых заводах.
Такие большие экономические преимущества
открывают перед подземной газификацией огромные перспективы. Уголь есть в нашей
стране почти повсеместно; в любом ее уголке подземная газификация может создать
энергетическую и химическую промышленность.
Подземная газификация может давать газ для
производства жидкого топлива и азотных удобрений. На дешевом газе подземной
газификации будет производиться очень много дешевой электроэнергии, что
облегчит задачу дальнейшей электрификации страны. Газ подземной газификации
даст возможность внедрить это замечательное топливо в быт.
В городах не будет дыма и копоти, на
заводах будет чисто, обстановка труда будет более гигиеничная.
Трудно перечислить все преимущества, какие
несет с собой подземная газификация.
В третьей пятилетке почти во всех угольных
бассейнах будут строиться большие станции подземной газификации.
Только в нашей стране, великой социалистической державе, могла осуществиться такая техническая революция, о которой писал Ленин.
Комментариев нет:
Отправить комментарий