Т. 325, № 4 : Техника и технологии в энергетике

Математическое моделирование тепломассопереноса при подземной газификации угля

Актуальность работы обусловлена необходимостью создания математической модели теплофизических процессов, происходящих при подземной газификации угольных пластов, как инструмента оценки возможности и условий их газификации. Цель работы: разработка и апробирование математической модели применительно к подземной газификации угольных пластов как нетрадиционному способу их разработки. Методы исследования: численное решение краевых задач с использованием итерационно-интерполяционного метода. Результаты: сформулирована математическая модель, описывающая процессы тепломассопереноса при подземной газификации угля. Численные исследования позволяют определить состав образующихся газов в зависимости от температуры, давления продуктов газификации и состава вдуваемого нагретого газа. Получены зависимости выхода состава горючего газа от концентрации компонентов вдуваемого окислителя: сухой воздух, смесь, в разных пропорциях, кислорода, азота и водяного пара. В результате численных расчетов установлено, что при подземной газификации угля подаваемый в слой угля кислород или паровоздушная смесь практически полностью расходуется в области окисления продуктов пиролиза, в остальной части исследуемого объема угля содержание окислителя незначительно. Поэтому в слое кокса накапливается максимальная массовая концентрация горючего газа, который переносится движущимися газообразными продуктами из области окисления во внешнюю среду. Показано, что, меняя концентрацию кислорода и водяного пара в подаваемой в слой угля паровоздушной смеси, можно значительно изменить состав образующегося горючего газа, а долю негорючего газа (диоксида углерода) снизить. Концентрацию диоксида углерода можно еще более уменьшить, повысив температуру процесса газификации, которая в исследованиях принималась равной 800 К. Повышение давления в окислителе также приводит к увеличению концентрации горючих газов, но этот эффект менее существенный. Следовательно концентрация горючего газа в продуктах газификации зависит в основном от концентрации водяного пара, температуры газификации и концентрации кислорода в паровоздушной смеси, подаваемой в угольный пласт.

Ключевые слова:

электронный ресурс, труды учёных ТПУ, уголь, подземная газификация, продукты, математическое моделирование,

Авторы:

Субботин Александр Николаевич

Кулеш Роман Николаевич

Мазаник Анна Сергеевна

Скачать PDF