ПИРОЛИТИЧЕСКАЯ ПОДЗЕМНАЯ КОНВЕРСИЯ ТВЕРДЫХ ТОПЛИВ Томский политехнический университет Кафедра Техники и электрофизики высоких напряжений (ТЭВН) Институт физики высоких технологий (ИФВТ)

Пиролитическая подземная газификация Пиролитическим разложением (нагрев до ~550°С) можно преобразовать в смолу и газ значительную долю органической массы твердых топлив: 70-90% для горючих сланцев 55-85% для бурого угля 12-78% для каменного угля Преимущества: без извлечения на поверхность сокращение издержек; без утилизации шлака экологическая безопасность; возможность освоения глубоко залегающих пластов. 2 Нагрев подземного пласта Отбор газа и смолы через скважины Разрабатываемая технология наиболее эффективна для топлив с высокой зольностью (горючие сланцы, бурый уголь)

Электронагрев подземных пластов Преимущества электронагрева подземных пластов: простота и дешевизна оборудования; универсальность способа для различных месторождений и межэлектродных расстояний. Для всех видов твердых топлив непосредственное использование электронагрева невозможно вследствие высокого начального электрического сопротивления породы ( Ом·см). 3

Электрофизический нагрев подземных пластов 4 1 – наземное электрооборудование; 2 – отбора газа; 3 – электроды; 4 – пласт твердого топлива; 5 – скважины; 6 – соединительные провода; 7 – канал электротеплового пробоя. стартовый нагрев диэлектрическими потерями ВЧ-поля: электротепловой пробой межэлектродного промежутка воздействием переменного высокого напряжения; нагрев пласта током промышленной частоты.

Электротепловой пробой Возникает при длительном (несколько минут) воздействии на породу переменным высоким напряжением. Использованием электротеплового пробоя можно сформировать проводящий канал в объеме топлива. 5 Образовавшийся проводящий канал может служить в качестве резистивного нагревателя для электро- нагрева пласта при подземной газификации. Формирование проводящего канала в образце горючих сланцев

6 Сланцевый газСланцевая смола Экспериментальная конверсия горючих сланцев Состав полученного синтетического газа: H % CO30.3% CH 4 7.6% CO 2 3.3% C m H n 2.5% Выход газа: 6000м 3 с 1м 3 породы (расчет по потере массы) Максимальный выход смолы: 240л с 1м 3 породы энергозатраты на газификацию – 250 кДж/м 3 теплота сгорания полученного газа – 13,7 МДж/м 3

Полученные результаты Исследованы температурно-частотные зависимости необходимых диэлектрических и теплофизических свойств твердых топлив Создана компьютерная модель и исследована динамика распределения температуры при нагреве подземного пласта Проведены лабораторные испытания нагрева горючих сланцев Цзилиньского месторождения (КНР) и бурого угля с получением газа и смолы Получен патент РФ Проект поддержан в рамках ФЦП-Кадры: Мероприятие 1.3.2, соглашение ; Мероприятие 1.1, ГК

Для разработки технологии необходимо: Исследовать в лабораторных условиях закономерности изменения технических и физических параметров нагреваемого участка породы Исследовать физико-химические закономерности электрофизического пиролиза породы Определить оптимальный режим нагрева Спроектировать необходимое оборудование и провести лабораторные испытания способа на крупных образцах породы (~200кг) Спроектировать необходимое оборудование и провести полевые испытания способа на обнажающемся участке пласта 8

Спасибо за внимание! Томский политехнический университет Институт физики высоких технологий Кафедра техники и электрофизики высоких напряжений Мартемьянов Сергей Михайлович Тел.: