JPS6059277B2 - 炭床の地下ガス化法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は炭床の地下ガス化技術、特に坑道を使用しな
い炭床のガス化法に関する予じめ炭床から排水した後に
、吹込み坑井系を通して石炭の白熱表面に酸化剤を供給
してその場、所て炭床からガスを発生、すなわちガス化
させて、排出坑井系からガス化製品を引き出す方法が公
知であつて実施されている（たとえばＰＮ．Ｓｋａｆａ
著、石炭の地下ガス化Ｐ．２ｌＯ，ｌ９６Ｏ年発行）。

１この公知のガ
ス化方法を実施するには、炭床に傾斜吹込み坑井をポー
リングし、かつ炭床に排出坑井をポーリングする。公知
の炭床のガス化法の欠点は、炭床の厚さ、石炭の品質お
よび地下ガス発生区域への流入水量，など天然の条件が
変化すると、効率因子すなわち（石炭単位重量から発生
するガスの発熱量）／（石炭単位重量の発熱量）の比を
適当なエネルギー水準、少なくとも０．６とすることが
できないことである。

吹込み剤の供給率を、地下ガス化区域への流入水量、炭
床の厚さおよび石炭の品質に関係づける様式が開発され
ない限りは、ガス化工程を実際に制御することができな
い。

そこでクズネツキ炭田においては厚さ加の炭５；床をガ
ス化するが、ある場合にはガス化は安定して行なわれ、
効率因子は０．６−０．７と高いエネルギー水準であつ
て、これはガスの燃焼熱が１，０００−１，１００ｋｃ
ａ１／ボの範囲に相当することが特徴である。

しかし他の場合には得られるガスの燃焼．熱は７６０ｋ
ｃａ１／ｄより少なくても４５０ｋｃａ１／ｄのことも
あり、このときは効率因子は約０．５てあり、さらにガ
ス化がまつたく行なわれない場合さえもある（下表参照
）。ガス化実施の効率が十分でないおもな原因は、吹込
み剤、すなち酸化剤の吹込み量を、流入水量と炭床の厚
さとに応じて変化させないでガス化を行なうためである
。

ガス化区域への流入水量は、前記第１の場合には平均し
て２イ／ｈであり、また前記第２のの場合にはこれが４
ｄ／ｈであるが、ガス化能力（すなわち、ガス化率）は
両方とも同一であつてほぼ２ｔ／ｈに等しい。

従つて第２の場合のガス化効率因子が悪いおもな原因は
、流入水量と炭層の厚みとを考慮しないで、ガス化能力
を十分に高めないためである。下表から明かなように、
流入水量が４ぽ／ｈのときに、ガス化能力は４ｔ／ｈに
上昇しており、得られるガスの燃焼熱は１，１００ｋｃ
ａ１／ｄを高い。この発明の目的は、上記の欠点を解消
し、すなわちガスの燃焼熱をできるだけ高め、かつ制御
することのてきるガス化工程を提供することである。

従つてこの発明の目的は、炭床の地下ガス化工程のおも
なパラメータの間の関係を明かにして、装置を配置変え
したりまたは置き換えたりすることなしに、ガス化によ
つて得られる燃料ガスの燃焼熱を高めることである。

この目的は、予じめ炭床から排水した後に、吹込み坑井
系を通して石炭の白熱表面に吹込み剤を供給して炭床か
らガスを発生させ、ガス排出坑井系を通してガス化製品
を引き出すことを含む炭床の地下ガス化法において、炭
床の厚さ（ｍ）、石炭の品質およびガス化区域への流入
水量（Ｗ）などの天然の条件に対応するように、次式〔
ただし上式において、Ｗが単位時間にガス化区域に流入
する水量、ｄ／Ｈ．Ｉが単位時間にガス化される石炭の
量（ガス化能力）、ｔ／ｈ中がガスの燃焼熱、Ｋｃａｌ
／Ｋ，、ＶＯが石炭１ｋ９からのガスの収量、ＤｌＱ骨
が石炭の最低燃焼熱、Ｋｃａｌ／Ｄｌｍが炭床の厚さ、
ｍで表示〕 に従つて前記炭床のガス化能力を選択してガス化を実施
することを特徴とする炭床の地下ガス化法によつて達成
することができる。

前記の特徴は、高価で新規な装置と新規な技術とのため
の付加的な投資を必要とせず、採炭および地質の種々な
条件においてガス化を実施する最良の操作を示唆する前
記の実験式に従つて、ガス化能力を最適に制御して炭床
を地下ガス化することによつて、得られる燃料ガスの燃
焼熱を顕著に上昇させることができる。

この発明の実施態様に従つて、比流入水量を少なくとも
３．０イ／ｈに減少させ、その後で炭床からガスを発生
させる前記率を前記実験式に従つて設定しかつこれを維
持する。

この発明のこの好ましい実施態様において、ガス化の前
に行なう排水操作の程度を特定し、これによつて実際的
かつ便利な前記実験式に従つて地下ガス化工程を制御す
る。

ここに開示した炭床のガス化法を、添付する図面を参照
しながら、実施態様について説明する。

第１および２図に示すように、炭床４の地下ガス化を実
施するために炭床４を通して垂直坑井１と傾斜坑井２と
をホーリンクし、またガス排出坑井３をポーリングする
。ガス化の開始前は坑井８によつて排水し、ガス化中は
ガス化区域６から坑井７によつて排水する。地下ガス化
工程を制御するために、所定の計算したガス化率を維持
するために、吹込み坑井のゲートバルブの位置を変化さ
せることができる。

このガス化率はこの発明によつて次式によつて規定され
る。〔ただし式において、Ｗが単位時間にガス化区域に
流入する水量、ｄ／Ｈ，．Ｉが単位時間にガス化される
石炭の量（ガス化能力）、ｔ／ＨＱ謁くガスの燃焼熱、
Ｋｃａｌ／畝 ＶＣが石炭１ｋ９力）らのガスの収量、イ、Ｑ骨が石炭
の最低燃焼熱、Ｋｃａｌ／Ｋ９、ｍが炭床の厚さ、ｍで
表示〕上式によつて、単位時間当りの流入水量またはこ
れら必要に応じて排出した単位時間当りの水量を差引い
た水量Ｗと、炭層の厚みｍと、石炭の最低燃焼熱Ｑ量と
を予め測定し、かつ、石炭１ｋ９から得られるガスの収
量■０と、得られるガスの燃焼熱Ｑ簀とを予め設定すれ
ば、単位時間にガス化される石炭の量（ガス化能力）の
最適値を求めることができる。

従つてこのガス化能力に対応する酸化剤の吹込量を決定
することができる。しかし、流入水量が許容値（３ｄ／
ｔ）を超える場合は、経験によれば、前記実験式よつて
石炭のガス化率を維持するように工程を制御することは
まつたく困難である。

ここに開示した関係式（第３図も参照）は採炭および地
質の種々な条件において、ガス化率を変化させた石炭の
地下ガス化を数年間実施した結果得られたものである。

第３図において横軸は炭層の厚み（ｍ）を示し、左縦軸
は単位時間当りの流入水量Ｗ（イ／ｈ）／単位時間当り
のガス化される石炭の重量１（ｔ／ｈ）（すなわちガス
化能力）の比（ｄ／ｔ）を示し、右縦軸はガス化効率因
子を示す。開示した関係式に従つて、炭床の厚さ（ｍ）
と石炭の質とを適合させて、地下ガス化工程を実施する
最適のガス化能力（１）をガス化区域への流入水量（Ｗ
）の値から、予じめ設定することができる。

地下ガス発生部への流入水量を、予じめ少くとも３ｄ／
Ｋ９に排水して減少させることは、地下ガス発生部にお
いて、最初のガス化チャネルを作り、次に高いガス化能
力（率）でガス化を実施することができる大きさにまで
このチャネルを拡大するように、要求されるエネルギー
定格を有する高い品質のガスを製造する石炭の白熱化作
業を開始してかつ維持するために水の条件を作るために
必要である。

地下ガス発生部に大量の比流入水が存在するときは、最
初のチャネルを作つてこれを拡大することが妨げられ、
また白熱区域が浸水するためにまつたく不可能になつて
しまうことも多い。

ここに開示した関係式の実施例として、ボゼムガスの操
業による地下ガ又化坑の一つにおいて地下ガス化工程を
実施した経験を記載する。

ここでは厚さ帥と加との炭床をガス化した。ガス発生部
の予備的排水の後で、最初のガス化チャネルへの地下水
の流入量は約５イ／ｈであつた。

前記関係式（１）を使用して、厚さ弾と加との炭床につ
いて最適のガス化能力、すなわちガス化区域への吹込み
剤の供給率の項から最適のガス化能力を計算した。厚さ
帥の炭床の場合には、ガス化の効率因子は０．６てあつ
てガス化能力は１．８５ｔ／ｈであり、他方厚さ加の炭
床の場合はガス化能力は３ｔ／ｈに設定した。

二つの場合ともガス発生部によつて製造されたガスの燃
焼熱は１，０００ｋｃａＩ／７７ｔ′であつた。燃焼面
積が順次拡大されてガス発生部が炭床にそつて１００ｒ
ｒ１まて拡大すると、ガス発生部への流一人水量は約２
０ぱ／ｈに増大する。

この場合ここに開示した関係式（１）に従つて、厚さ弾
の炭床についてはガス化能力は７．４ｔ／ｈてあり、厚
さ加の炭床についてはこれが１２．３ｔ／ｈとなる。特
定のガス化率でガス化工程を行なうときは、工程が安定
しており、効率因子は０．６２であつてガスの燃焼熱は
１，０００ｋｃａ１／イであり、エネルギー水準が高い
。それ故、ここに開示した石炭の地下ガス化法は、燃焼
熱がより高いガスを製造し、エネルギー水準が高いガス
化工程を実施し、これには特別の装置とか新規な技術に
かかる付加的投資の必要がない。

ここに開示した炭床の地下ガス化法が実際に実施される
か否かを検討するため、すなわちガス化工程を特定した
能力で実施するためには次のパラメータを決定すれば十
分である。

すなわちこれらは、石炭の品質（Ｑ脅）、炭床の厚さ（
ｍ）、ガス化区域への流入水量（Ｗ）、製造されたガス
の品質（Ｑ帥およびこのガスの比収量である。次に、決
定された石炭のガス化能力（１）に対応してガス発生部
への吹込み率を決定する。最後に得られた値をここに開
示した関係式（１）に代人して、この発明によつて示唆
されたガス化能力を維持てきるか否かを決定することが
てきる。

【図面の簡単な説明】

第１図は炭床の地下ガス化の模型的説明図であり、第２
図は第１図の線■−■における断面図てあり、第３図は
炭層の厚さｍと、流入水量Ｗ／ガス化能力１の比と、ガ
ス化効率因子との間の関係を示す線図である。 １・・・・・・垂直吹込み坑井（炭床の発火にも使用）
、２・・・・・・傾斜吹込み坑井、３・・・・・・ガス
排出坑井、４・・・・・・炭床、５・・・・・・周囲の
岩石、６・・・・・・ガス化区域、７・・・・・・ガス
化区域からの排坑井、８・・・・炭床からの予備的排坑
井。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 予め炭床から排水した後に、吹込み坑井系を通して
   石炭の白熱表面に吹込み剤を供給して炭床からガスを発
   生させ、ガス排出坑井系を通してガス化製品を引き出す
   ことを含む炭床の地下ガス化法において、炭床の厚さ（
   ｍ）、石炭の品質およびガス化区域への流入水量（Ｗ）
   などの天然の条件に対応するように、次式Ｉ＝Ｗ／〔０
   ．５０６（｛Ｑ＾Ｇ＿ＨＶ＾Ｇ｝／｛Ｑ＾Ｃ＿Ｈ｝）・
   ｍ＾−＾１＾．＾９＾（＾０＾．＾７＾０＾２＾−＾０
   ＾．＾６＾５＾９＾｛＾Ｑ＾＾Ｇ＾＿＾Ｈ＾Ｖ＾＾Ｇ＾
   ｝＾／＾Ｑ＾＾Ｃ＾＿＾Ｈ＾）〕区域に流入する水量ｍ
   ＾／ｈ、Ｉが単位時間にガス化される石炭量（ガス化能
   力）、ｔ／ｈＱ＾Ｇ＿Ｈがガスの燃焼熱、ｋｃａｌ／ｍ
   ＾２、Ｖ＾Ｇが石炭１ｋｇから得られるガスの収量、ｍ
   ＾３、Ｑ＾Ｃ＿Ｈが石炭の最低燃焼熱、ｋｃａｌ／ｋｇ
   ｍが炭床の厚さ、ｍで表示〕に従つて前記炭床のガス化
   能力を選択してガス化を実施することを特徴とする炭床
   の地下ガス化法。 ２ 比流入水量を少なくとも３．０ｍ＾３／ｔに減少さ
   せるように、ガス化の前に前記排水を行ない、その後で
   炭床の前記ガス化能力（ガス化率）を設定することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の炭床の地下ガス化
   法。