📄Работа №201250
Тема: ПИРОЛИТИЧЕСКАЯ ДЕКОМПОЗИЦИЯ УГЛЕЙ МЕСТОРОЖДЕНИЙ КАЗАХСТАНА ПРИ ПОДЗЕМНОМ НАГРЕВЕ
Тип работы
Диссертация
Предмет
физика
Объем:
177 листов
Год:
2022
Просмотров:
53
700
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
ВВЕДЕНИЕ 4
Глава 1 Газификация твердых горючих ископаемых 17
1.1 История развития технологий процесса термической декомпозиции твердых
горючих ископаемых 17
1.2 Обзор технологии подземной газификации углей электрофизическим
способом 24
1.3 Физико-химические основы процесса термического разложения угля 34
Глава 2 Исследование теплофизических характеристик углей Казахстана 39
2.1 Методика проведения экспериментов и расчета теплофизических характеристик
угля 39
2.2 Результаты экспериментальных работ и их обсуждение 42
Глава 3 Исследование кинетики термического разложения углей Казахстана 46
3.1 Методика проведения экспериментов на термогравиметрическом
анализаторе 46
3.2 Методика проведения термогравиметрического анализа для определения
кинетических параметров термического разложения угля 49
3.3 Метод расчета кинетических параметров термического разложения
угля 50
3.4 Влияние скорости нагрева на степень термического разложения углей 55
Глава 4 Исследование электрофизических свойств и характеристик электроразрядных
явлений в углях 59
4.1 Исследование электрофизических свойств углей 59
4.2 Исследование характеристик частичных разрядов и триинга 67
Глава 5 Физическое моделирование и опытные испытания подземного нагрева
углей 81
5.1 Описание установки для физического моделирования подземного
нагрева 81
5.2 Механизм роста проводящих дендритов при триинге 86
5.3 Моделирование нагрева подземного угольного пласта электрическим током в
канале пробоя 92
5.4 Расчетные исследования нагрева подземного пласта 97
5.5 Испытания подземного нагрева углей на участке пласта 99
5.6 Методика подготовки площадки и проведения исследований 102
5.7 Электротепловой нагрев угольного пласта разреза «Богатырь» 107
5.8 Технико-экономические расчетные показатели технологии 120
Выводы 125
Определения 126
Сокращение и условные обозначения 127
Список использованных источников 128
Приложение А 137
Приложение Б 142
Приложение В 163
Приложение Г 167
Приложение Д 171
Приложение Е 175
Глава 1 Газификация твердых горючих ископаемых 17
1.1 История развития технологий процесса термической декомпозиции твердых
горючих ископаемых 17
1.2 Обзор технологии подземной газификации углей электрофизическим
способом 24
1.3 Физико-химические основы процесса термического разложения угля 34
Глава 2 Исследование теплофизических характеристик углей Казахстана 39
2.1 Методика проведения экспериментов и расчета теплофизических характеристик
угля 39
2.2 Результаты экспериментальных работ и их обсуждение 42
Глава 3 Исследование кинетики термического разложения углей Казахстана 46
3.1 Методика проведения экспериментов на термогравиметрическом
анализаторе 46
3.2 Методика проведения термогравиметрического анализа для определения
кинетических параметров термического разложения угля 49
3.3 Метод расчета кинетических параметров термического разложения
угля 50
3.4 Влияние скорости нагрева на степень термического разложения углей 55
Глава 4 Исследование электрофизических свойств и характеристик электроразрядных
явлений в углях 59
4.1 Исследование электрофизических свойств углей 59
4.2 Исследование характеристик частичных разрядов и триинга 67
Глава 5 Физическое моделирование и опытные испытания подземного нагрева
углей 81
5.1 Описание установки для физического моделирования подземного
нагрева 81
5.2 Механизм роста проводящих дендритов при триинге 86
5.3 Моделирование нагрева подземного угольного пласта электрическим током в
канале пробоя 92
5.4 Расчетные исследования нагрева подземного пласта 97
5.5 Испытания подземного нагрева углей на участке пласта 99
5.6 Методика подготовки площадки и проведения исследований 102
5.7 Электротепловой нагрев угольного пласта разреза «Богатырь» 107
5.8 Технико-экономические расчетные показатели технологии 120
Выводы 125
Определения 126
Сокращение и условные обозначения 127
Список использованных источников 128
Приложение А 137
Приложение Б 142
Приложение В 163
Приложение Г 167
Приложение Д 171
Приложение Е 175
📖 Введение
Актуальность работы
Современное состояние мировой угольной промышленности показывает снижение конкурентоспособности угля по сравнению с другими энергоносителями. Как показывает практика, повышение рентабельности угольных предприятий и снижение экологоэкономического ущерба возможно при условии наиболее полного использования потенциала угля, включая надугольные и подугольные месторождения, попутные ресурсы, отходы при их добыче. Одним из путей решения перехода на «зеленую» энергетику является перевод генерирующих электростанции на водородсодержащий газ, получаемый путем газификации угля. Как при наземной, так и подземной газификации углей, ведется процесс неполного сгорания топлива, в результате которого образуется синтез газ, состоящая из смеси горючих и негорючих компонентов (Н2, СО, СН4, СО2, N2).
Подземная газификация угля (11ГУ) в России насчитывает более чем полувековой период практической и научной разработки. К настоящему времени (несмотря на полное прекращение работ по ПГУ в 1996 г.) разработаны новые конструктивные и технологические решения, защищенные блоком свежих российских патентов. Современная технология ПГУ отличается от ранее освоенной, прежде всего, повышенной управляемостью, существенно меньшим числом эксплуатационных скважин и высокой стабильностью технологического процесса. Это обеспечивает экономическую эффективность разработки угольного месторождения методом ПГУ. В перерасчете на условное топливо газ ПГУ на 25 - 35 % дешевле шахтного угля. Весьма невысокая теплота сгорания газа ПГУ, получаемого при воздушном дутье, ограничивает расстояние его транспортирования. ПГУ с одной стороны, предотвращает экологические ущербы на стадиях добычи, хранения и транспорта угля и, с другой, резко уменьшает выбросы на стадии сжигания газа ПГУ у потребителя (вместо угля).
Технологии внутрипластовой переработки твердых ископаемых топлив в настоящее время привлекают внимание многих исследователей. Имеются значительные предпосылки к созданию разнообразных способов внутрипластовой добычи - за последнее десятилетие получены значительные успехи в технологиях бурения, способах трехмерного геомоделирования, способах химической, тепловой и электрической обработки подземного пласта и прочих прорывных направлениях. Однако инновационные способы разработки месторождений и переработки полезных ископаемых еще не вытеснили традиционные.
Нами впервые в мировой практике для производства горючего газа предлагается подземная конверсия высокозольного угля под воздействием приложенного внешнего высокого напряжения, на электроды, приводящие к триинговому пробою путем пропускания тока через область карбонизации угольного пласта. Расчеты, лабораторные и опытные испытания показывают возможность реализации эффективной технологии подземной конверсии углей, основанной на электронагреве. При нагреве угля его органическая масса подвергается пиролитической декомпозиции и вместе с естественной влагой угля образует жидкие и газообразные горючие компоненты. С помощью разработанной технологии был получен газ с высоким содержанием горючих компонентов (H2, CO, CH4) и низким содержанием балластных компонентов (CO2,N2) в результате полученный синтетический газ имеет высокую теплотворную способность 12-16 МДж/м3. Энергия теплотворной способности получаемого газа превышает затрачиваемую на нагрев энергию в десятки раз.
Реализация подземного нагрева «подземном реакторе», то есть непосредственно на месте залегания пласта, позволит перерабатывать уголь без его извлечения на поверхность, что существенно сократит не только издержки производства, но и самое главное, отсутствуют парниковые выбросы в атмосферу. Таким образом, данная технология соответствует целям устойчивого развития и относится к наилучшим доступным технологиям.
В мировой практике имеются технологии подземной газификации угля (Узбекистан, России), которые используют водяной пар и воздух, которые под давлением загоняются в угольный пласт. Процесс становится не контролируемый, так как протекает процесс сжигания угля в подземном пласте. В результате получают низкокалорийной газ (3-4 МДж/м3) с высоким содержанием балластовых газов (СО2, N2).
Таким образом, полученный газ по предлагаемой инновационной технологии имеет в 5 раз выше калорийность, что обеспечивает рентабельность производства и относится к экологически чистой технологии.
Степень разработанности темы исследования
Настоящая работа направлена на создание научно-технических и практических основ технологии подземной конверсии углей газообразные и жидкие продукты. Применение электрофизических методов нагрева имеет перспективы стать основой универсальной технологии подземной конверсии углей. Однако электрофизические свойства твердых топлив изучены слабо. В связи с этим диссертационная работа посвящена исследованию электротеплового нагрева углях и физическому моделированию их подземного нагрева, с целью разработки технологии подземной газификации углей. Проведенные лабораторные исследования на модельном реакторе, а также на угольном пласте показали, что использования нагрева угля через частичные разряды, возникающие под действием приложенного внешнего высокого напряжения, приводит к образованию разрядной плазмы и пиролизу с выделением горючих газов.
Существенный вклад в разработке механизма действия частичного разряда в плазме канала при нагреве сланцев внесли ученые НИ ТПУ: Лопатин В.В, Ремнев Г.Е., Мартемьянов С.М, Юдин А.С. Бухаркин А.А. Процесс приводящие к триинговому пробою зависит от электрического сопротивления и теплопроводности углей, при протекание его через область карбонизации угольного пласта. При этом также учтена удельная теплоемкость исследуемых углей, при электрическом пробое через частичные разряды. В исследовании удельной теплоемкости и кинетики термической деструкции углей Казахстана, а также в исследовании их электрофизических свойств значительный вклад внесли ученые ТОО «Институт химии угля и технологии»: Ермагамбет Б.Т., Казанкапова М.К., Нургалиев Н.У. и ХМИ им. Абишева: Касенов Б.К., Касенова Ш.Б., Сагинтаева Ж.И., Куанышбеков Е.Е.
Тепловой эффект плазмы приводит к нагреву включений в пласте до некоторой температуры термодеструкции, величина которой зависит от энергии частичных разрядов, мощности и времени электронагрева. В случае с углями напряжение возникновения и зависимость интенсивности от напряжения отражают динамику электрофизических процессов в пласте и могут служить индикаторами начала триинга и электротеплового пробоя характеризующая величину электромагнитного воздействия, при котором электрическое сопротивление межэлектродного участка образца скачкообразно уменьшается в несколько сотен-тысяч раз. Причиной этого является возникновение сквозного канала пробоя между электродами, состоящего из разрядной плазмы. Высокая температура плазмы вызывает термодеструкцию и карбонизацию контактирующего с ним угольного вещества, в результате чего сопротивление межэлектродного участка сохраняет свое низкое значение даже после отключения напряжения. Измерение характеристик частичных разрядов и напряжения триингового пробоя необходимо для оценки потенциала применения этих явлений для создания технологии подземного пиролиза. Так, низкая напряженность возникновения ЧР и низкое напряжение триингового пробоя свидетельствуют о возможности произвести пробой на значительном межэлектродном расстоянии при технически реализуемом значении напряжения.
Объектом исследования являются электрофизический способ нагрева углей до температуры термодеструкции.
Предметом исследований является измерение электрофизических свойств углей и физическое моделирование подземного нагрева в камере лабораторной установки, а также проведение полевых испытаний на угольном месторождении Богатырь (Экибастузский бассейн). Образцы углей для исследований отобраны с месторождений Сарыадыр (пласт Надежный и Пятиметровый), Майкубен и Богатырь.
Цель работы
Разработка научно-технических и практических основ инновационной технологии пиролитической декомпозиции углей при подземном нагреве с применением электротеплового воздействия, с целью получения синтез газа с высоким содержанием горючих компонентов, а также побочных продуктов с ценными химическими свойствами.
Для достижения указанной цели решались следующие задачи:
1. Экспериментальное исследование теплофизических свойств углей месторождения Сарыадыр пласт (Надежный и Пятиметровый), Майкубен, Богатырь в интервале температур 298,15-473 и вывод соответствующих уравнений температурной зависимости удельной теплоемкости углей;
2. Экспериментальное исследование кинетики термического разложения углей месторождения Сарыадыр пласт (Надежный и Пятиметровый), Майкубен, Богатырь в диапазоне температур 30-900°С, при скоростях нагрева 3,6,9,12,15°С /мин;
3. Исследование электрофизических свойств углей (в, о, tg6) от повышения частоты с 10 Гц до 1 МГц и тенденции изменения указанных параметров удельной электропроводности, относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла потерь. от частотной зависимости в указанном диапозоне;
4. Проведение лабораторных исследований по иммитации внутрипластового нагрева образцов углей в камере укрупненной установки и определение оптимальных условий и параметров физического моделирования подземного нагрева за счет тока, протекающего в канале пробоя между электродами.
6. Математическое моделирование нагрева подземного пласта и проведение расчетных исследований требуемых технических характеристик опытного оборудования;
7. Разработка технологии и проведение натурных испытаний нагрева угольного пласта и подземной конверсии в газообразные продукты на угольном месторождении Богатырь.
Научная новизна работы
1. На основании полученных экспериментальным путем опорных данных в интервале температур 298,15-473 К выведены уравнения температурной зависимости удельной теплоемкости для исследуемых углей месторождения Сарыадыр пласт (Надежный и Пятиметровый), Майкубен, Богатырь.
2. Определена кинетика термического разложения органической массы угля (ОМУ) при различных скоростях нагрева в диапазоне 3-15 град/мин для углей месторождения Сарыадыр, пласт (Надежный и Пятиметровый), Майкубен, Богатырь и выявлено, что увеличение скорости нагрева приводит к уменьшению степени термохимической деструкции органического массы угля и повышает значения температуры Tmax и скорости vmax деструкции, обеспечивающих снижение активационных барьеров процесса.
3. Для исследуемых углей определены частотные зависимости удельной электропроводности, относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла потерь. Высокая величина диэлектрической проницаемости свидетельствует о наличии влаги, электропроводность имеет как электронные, так и ионные компоненты, частотная зависимость тангенса угла потерь имеет возрастающий характер в диапазоне до 1 МГц. Исследование электрофизических свойств и характеристик, а также электротеплового нагрева в образцах углях Сарыадыр, пласт (Надежный и Пятиметровый), Майкубен, Богатырь показывают, что угли относятся к слабопроводящим материалам гетерофазного строения с выраженной поляризационной способностью.
4. Проведены экспериментальные работы по моделированию подземного нагрева исследуемых углей месторождения Сарыадыр, пласт (Надежный и Пятиметровый), Майкубен, Богатырь и конверсии угля в газообразные продукты по следующей схеме: электротепловой триинг ^ электротепловой пробой ^ электронагрев ^ пиролиз ^ газ. В результате для исследуемых углей был получен синтез газ с высоким содержанием горючих компонентов: Н2 - 64-75%, CO - 9,9-21,35%, CH4 - 4,81-10,8% и высокой теплотворной способностью - 1216 МДж/м3.
5. Проведено математическое моделирование подземного нагрева углей током в канале электротеплового пробоя. Результаты расчетов показывают возможность достижения температуры пиролиза в окрестности электродов в пределах 10 часов, при мощности нагрева 3 киловатт и межэлектродном расстоянии 0,5м.
6. Осуществлена апробация технологии и разработана методика проведения
электротеплового нагрева в полевых условиях на угольном месторождении на разрезе Богатырь (Экибастузский бассейн). Проведенные полевые испытания и расчетные и экспериментальные исследования показывают возможность электропробоя и последующего нагрева при межэлектродных расстояниях от 0,5м до 10 м метров в пиролизный газ с высоким содержанием горючих компонентов.
Теоретическая значимость работы заключается в изучении механизма
возникновения частичных разрядов в угольных включениях под действием приложенного внешнего высокого напряжения. В момент возникновения частичного разряда в пробиваемом включении горит разрядная плазма, тепловой эффект плазмы приводит к нагреву угля до некоторой температуры, величина которой зависит от энергии ЧР. При повышении приложенного внешнего напряжения энергия ЧР также возрастает. Для углеродсодержащих материалов действие критических ЧР приводит к карбонизации (обугливанию) вещества,
результатом чего становится понижение электрического сопротивления.
Практическая значимость работы
Полученные в ходе выполнения диссертационной работы результаты лабораторных исследований, математического моделирования и испытаний по физическому моделированию подземного нагрева для исследуемых углей месторождения Сарыадыр, пласт (Надежный и Пятиметровый), Майкубен, Богатырь, были использованы при разработке и создании опытной установки при апробировании технологии в полевых условиях.
Впервые на угольном разрезе ТОО «Богатырь Комир» (Экибастузский бассейн) были проведены полевые испытания по апробации технологии, получены акты испытания опытной установки от 28.10.19., и акт внедрения от 12.10.20 г. Был проведен электронагрев участка угольного пласта (на горизонте -85) площадью 20 м2, в центре участка угольного пласта были пробурены две скважины, расположенные на расстоянии 1,0 метр друг от друга, были сняты на приборах соответствующие электрофизические показатели ток, напряжение, импульсы тока, и снимки прогрева участка тепловизором. Соответствующее подача тока 3,5 А и напряжения 2500В осуществлялась через пульт управления. Был получен горючий газ с составом: Н2 - 73,2 %, СО-22,29 %, СН4 -5,12 %, СО2 - 4,49 %, N2 -10,11 % , а также получены побочные продукты каменноугольная смола и карбонизованный остаток, испытания опытной установки и технологии внутрипластовой подземной конверсии угля прошли успешно, отработаны различные технологические режимы. В результате электронагрева, полученный горючий газ будет использован для производственных целей и нужд разреза.
Проведенные исследования в полевых условиях показывают возможность электропробоя и последующего нагрева на межэлектродном расстоянии в десятки метров и реализации технологии в опытно-промышленном масштабе. Произведена оценка основных техникоэкономических показателей применения разработанной опытной установки.
Методология работы
Расчеты уравнения температурной зависимости удельной теплоемкости для исследуемых углей месторождения Сарыадыр (пласт Надежный и Пятиметровый), Майкубен, Богатырь методом наименьших квадратов в интервале температур 298,15-473 К на основании полученных экспериментальных данных, прогнозируем о пригодности углей газификации путем электронагрева. Методология работы включает предварительное математическое и физическое моделирование в камере укрупненной лабораторной установки исследование интенсивности и динамики частичных при прохождение через угольный пласт в единицу времени в зависимости от прилагаемого напряжения и тока, которые служат индикаторами начала триинга и электротеплового пробоя.
Методы исследования
Для изучения процессов пиролитической конверсии угля использовались физикоматематические модели, а также экспериментальные исследования физико-химических и технических свойств угля: методом графического дифференцирования термогравиметрической кривой, методом калориметрии. Исследование диэлектрических и электрофизических свойств проводилось с помошью измерителя «иммитанса Е7-20». Аппроксимация полученных результатов проведена расчетным способом по методу наименьших квадратов. Состав полученного газа, определяли хроматографическим методом. Все измерения выполнены на аккредитованных современных приборах и оборудованиях, внесенные в Государственный реестр измерительных приборов.
Положения, выносимые на защиту
1. На основании приведенных опорных данных термохимических вычислений теплоемкости Ср0, [Дж/(г-К)] в интервале температур 298,15-473 К для исследуемых углей месторождений Сарыадыр (Надежный) марки ГЖ, Сарыадыр (Пятиметровый) марки ГЖО, Богатырь марки КСН, Майкубен марки Б3, выведены уравнения температурной зависимости теплоемкости.
2. Увеличение скорости нагрева углей в диапазоне 3 -15°С /мин, в температурном интервале от 30°С до 900°С, приводит к уменьшению степени термической деструкции органической массы угля (ОМУ) для каменных углей Сарыадыр (Надежный) марки ГЖ, Сарыадыр (Пятиметровый) марки ГЖО, Богатырь марки КСН и увеличению степени термической деструкции ОМУ для бурого угля месторождения Майкубен марки Б3.
3. На основании исследований электрофизических характеристик углей (е, o,tg6) от
частотной зависимости в диапозоне 10 Гц - 1 МГц выявлено, что исследуемые угли
месторождения Сарыадыр (Надежный) марки ГЖ, Сарыадыр (Пятиметровый) марки ГЖО, Богатырь марки КСН, Майкубен марки Б3 относятся к слабопроводящим материалам гетерофазного строения и достаточно выраженной поляризационной способностью, располагаются на границе между полупроводниками и диэлектриками.
4. На основании проведенных расчетов теплотворной способности полученных газов для исследуемых углей месторождений Сарыадыр (Надежный) марки ГЖ, Сарыадыр (Пятиметровый) марки ГЖО, Богатырь марки КСН, Майкубен марки Б 3, выявлено, что полученная энергия в результате электронагрева угольного пласта, превышает затраченную энергию более чем в 50 раз.
Достоверность полученных результатов
Достоверность полученных результатов обосновывается хорошим согласованием теплофизических расчетов и эксперимента, применения современных аналитических методик при исследовании состава продуктов полученных путем пиролитического разложения при подземном нагреве.
Апробация результатов работы
Основные результаты работы были представлены на следующих международных конференциях, симпозиумах, семинарах и форумах: XV Международная научно-практическая конференция студентов и молодых ученых имени Л. П. Кулёва «Химия и химическая технология в XXI веке» (Россия, Томск, 2014 г.); Материалы Международной научно
практической конференции, посвященной 90-летию Е.А. Букетова (г.Караганды, 2015 г.); Международный Российско-Казахстанский Симпозиум «Углехимия и экология Кузбасса Кемерово» (Россия, Кемерово, 7-10 октября 2018 г.); Международная научно-практическая конференция «Инновации в области естественных наук как основа экспортоориентированной индустриализации Казахстана», посвященной 10-летию Казахстанской национальной академии естественных наук и 25-летию Национального центра по комплексной переработке минерального сырья Республики Казахстан» (г. Алматы, 2019 г.). Международный Российско- Казахстанский Симпозиум «Углехимия и экология Кузбасса Кемерово» (Россия, Кемерово, 710 октября 2019 г), Международный Российско-Казахстанский Симпозиум «Углехимия и экология Кузбасса» (Россия, г.Кемерово, 12-13 июля 2021 г).
Личный вклад автора заключается в непосредственном участии при проведении экспериментов, обработке, анализе, математическом и физическом моделировании, интерпретации и обобщении полученных научных результатов по данной диссертационной работе. Автором лично написаны основные научные работы по теме диссертации.
Публикации
По материалам диссертационной работы опубликовано 21 научных работ, из них 7 статей в журналах, индексируемых в базах Scopus и WoS и 7 статей в рецензируемых журналах, в том числе ВАК, прочие - 7 статей. Получены 2 патента на изобретение и 1 патент на полезную модель, опубликованы 4 монографии.
Связь темы диссертации с научными проектами: работа выполнена в рамках финансирования МОН РК научно-технических проектов по бюджетной программе 217 «Развитие науки», подпрограмме 102 «Грантовое финансирование научных исследований», по приоритету: «Рациональное использование природных ресурсов, в том числе водных ресурсов, геология, переработка, новые материалы и технологии, безопасные изделия и конструкции» по теме: ИРН AP05131004 «Разработка технологии подземной газификации углей Экибастузского и Майкубенского бассейна и создание опытно-промышленной установки».
Структура и объем диссертации Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы 133 наименований и 5 приложений.. Работа изложена на 176 страницах машинописного текста. Иллюстрированный материал содержит 77 рисунков и 19 таблиц.
Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:
Публикации в изданиях, входящих в перечень ВАК
1. Касенова Ж.М. Химический состав и электрофизические характеристики золы угля разреза «Богатырь» /Ермагамбет Б.Т, Касенов Б.К., Нургалиев Н.У, Касенова Ж.М., Казанкапова М.К., Куанышбеков Е.Е. // Химия твердого топлива. - Москва, 2020. - Номер 2. - С.43-49. DOI: 10.31857/S0023117720020024
[Kasenova Zh.M. Chemical Composition and Electrophysical Characteristics of the Ash of Bogatyr Coal / Ermagambet B.T., Kasenov B.K., Nurgaliev N.U, Kasenova Zh.M., Kazankapova
M. K., Kuanyshbekov// Solid Fuel Chemistry. - 2020. - Vol.54. - No.2. - P.99-104.
DOI: 0.3103/S0361521920020020] (ВАК).
2. Касенова Ж.М. Электрофизические свойства и теплоемкость сланца Кендырлыкского месторождения / Ермагамбет Б.Т, Касенов Б.К., Нургалиев Н.У,. Набиев М.А, Касенова Ж.М., Казанкапова М.К., Зикирина А.М.// Химия твердого топлива. - Москва, 2018. - Номер 1. - С.68-72. DOI:0.1134/S0023117718050043
[Kasenova Zh.M. Electrophysical properties and heat capacity of shale from the Kendyrlyk Deposit /Yermagambet B. T., Kasenov B. K., Nurgaliev N. U., Nabiev M. A., Kasenova Zh.M., Kazankapov M. K., Zikirin A. M. // Solid Fuel Chemistry. - 2018. - Vol.52. - No.2. - P.11-14. DOI:0.3103/S0361521918020039] (ВАК).
Публикации в изданиях, входящих в перечень базы Scopus, Web of Science
3. Kasenova Zh.M. Field test of in-situ conversion of coal /Sergey M. Martemyanov, Andrey A. Bukharkin, Bolat T. Ermagambet & Zhanar M. Kasenova //International Journal of Coal Preparation and Utilization, Received 29 Apr 2021, Accepted 15 Jul 2021, Published online: 22 Jul 2021. (электронный ресурс), DOI: 10.1080/19392699.2021.1957855.
4. Касенова Ж.М. Электрофизические свойства и теплоемкость пористо-углеродного материала из угля майкубенского бассейна/ Ермагамбет Б.Т, Касенов Б.К., Казанкапова М.К., Нургалиев Н.У, Касенова Ж.М., Куанышбеков Е.Е., Наурызбаева А.Т.// Химия твердого топлива. - Москва, 2020. - Номер 3. - С.61-67. DOI: 0.31857/S0023117720030032
[Kasenova Zh.M. Electrophysical Properties and Heat Capacity of a Porous Carbon Material from Coal of the Maikube Basin/ Ermagambet B.T., Kasenov B.K., Kazankapova M.K., Nurgaliyev
N. U., Kuanyshbekov E.E., Kasenova Zh.M., Nauryzbaeva A.T.// Solid Fuel Chemistry. - 2020. - Vol.54. - No.3. - P.180-185. DOI: 10.3103/S0361521920030039] (Web of Science: IF - 0.841, квартиль-Р4; Scopus: процентиль-36).
5. Kassenova Zh.M. Simulation of subterranean heating of coal by passing electrical current through electrothermal breakdown channel/ Kassenova Zh.M., Yermagambet B.T., G.E. Remnev,
S.M. Martemyanov, A.A. Bukharkin, N. U. Nurgaliyev. // News of the national academy of sciences of the republic of Kazakhstan, series of Geology and Technical sciences, №3 (441). 2020, Р.16- 23.DOI:10.32014/2020.2518-170X.49 (IF-0,66, квартиль-Р4, Scopus: процентиль-40).
6. Kassenova Zh.M. Calculation of kinetic parameters of thermal decomposition of coals of
various deposits of Kazakhstan/ Yermagambet B.T., Kassenova Zh.M., Nurgaliyev N.U., Kazankapova M.K., Martemyanov S.M. // News of the national academy of sciences of the republic of Kazakhstan, series of Geology and Technical sciences,№4 (442). 2020, Р.86-
93.DOI:10.32014/2020.2518-170X.88 (IF-0,66, квартиль-Р4, Scopus: процентиль-40).
7. Kasenova Zh.M. Modeling of subterranean heating of coals of Maykuben and Ekibastuz
basins /Kasenova Zh.M., Ermagambet B.T., Remnev G.E., Martemyanov S.M., Bukharkin A.A., Nurgaliyev N.U. // News of the Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan. Series of Geology and Technical Sciences.№ 6 (438), 2019.-Р.70-76 (IF-0,66, квартиль-Р4, Scopus:
процентиль-40).
8. Kasenova Zh.M. Partial discharges and electric breakdown in coals of Maikuben, Ekibastuz and Korzhunkol basins /Ermagambet B.T., Remnev G.E., Martemyanov S.M., Kasenova Zh.M., Bukharkin A.A., Nurgaliyev N.U.// News of the Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan. Series of Geology and Technical Sciences. - 2019. - № 5 (437). - P.244-251. (IF-0,66, квартиль-Р4, Scopus: процентиль-40).
9. Kasenova Zh.M. Smokeless fuel production - semi-coke from coal /Yermagambet B.T., Nurgaliyev N.U., Kazankapova М.К., Kasenova Zh.M., Abylgazina L.D. // News of the national academy of sciences of the republic of Kazakhstan, series of Geology and Technical sciences. - 2019. - № 2. - С.144-148. (IF-0,66, квартиль-Р4, Scopus: процентиль-40).
10. Kasenova Zh.M. Dielectric properties of the coals of Maykuben and Ekibastuz basins /Yermagambet B.T., Remnev G.E., Martemyanov S.M., Kasenova Zh.M., Bukharkin A.A., N.U. Nurgaliyev. // Известия НАН РК, серия Химии и Технологии. - 2018. - 6 (432). - С. 38-43.
Объекты интелектуальной собственности
11. Патент на изобретения № 31233. Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений РК 19.05. 2016. «Способ каталитической газификации угля углекислым газом». Авторы: Ермагамбет Б.Т., Бектурганов Н.С., Касенова Ж.М., Реминный Р.А., Касенов Б.К., Нургалиев Н.У., Букетаев А.С., Зульхарнай Р.Н.
12. Патент Республики Казахстан на изобретение № 31990. Зарегистрировано в
государственном реестре изобретений РК 17.03.2017. Способ комплексной переработки угля». Авторы: Ермагамбет Б.Т., Касенова Ж.М., Нургалиев Н.У., Бектурганов Н.С., Набиев М.А., Касенов Б.К., Бижанова Л.Н., Шалабаев Ж.А., Козлов П.В., Лаврентьев В.Л.
13. Патент Республики Казахстан на полезную модель № 4737. Зарегистрировано в Государственном реестре 27.02.2020. Способ подземной газификации угля электрическим разрядом. Авторы: Ермагамбет Б.Т., Мартемьянов С.М., Касенова Ж.М., Бухаркин А.А., Нургалиев Н.У., Казанкапова М.К.
Научные публикации в прочих в изданиях
14. Касенова Ж.М. Получение синтетического газа из угля/ Набиев М.А., Ермагамбет Б.Т., Нургалиев Н.У., Касенова Ж.М., Реминный Р.А., Зикирина А.// Промышленность Казахстана, Алматы. - 2014. - № 6(87). - С. 68-71.
15. Касенова Ж.М. Получение горючего газа из Сарыадырского угля (пласт «Пятиметровый) /Ермагамбет Б.Т, Нургалиев Н.У, Касенова Ж.М., Зикирина А.М., Холод А.В. // Вестник ЕНУ им. Л.Н. Гумилева. Астана. - 2016. - № 4 (113). - С. 312-315.
16. Kassenova Zh.M. Investigation of the thermal decomposition process of oil shale of the Shubarkol deposits»/Yermagambet B.T, Nurgaliyev N.U, Kassenova Zh.M, Zikirina A.M, Abylgazina L.D. // Scientific jornal «European science». - 2016. - № 10(20). - P. 11-13.
17. Касенова Ж.М. Современные технологии комплексной переработки сланцев Казахстана /Ермагамбет Б.Т., Касенов Б.К., Касенова Ж.М., Казанкапова М.К., Нургалиев Н.У. // Энергия будущего: инновационные сценарии и методы их реализации: материалы Всемирного Конгресса инженеров и ученых (19-20 июня, 2017, Астана, Казахстан). Под общ. Ред. Акад. Н.А. Абыкева, Б.Т. Жумагулова. - Т.3.- Алматы, 2017.- С 182-186.
18. Касенова Ж.М. Методика измерения электрофизических характеристик углей /Касенова Ж.М., Ремнев Г.Е., Ермагамбет Б.Т., Мартемьянов С.М., Нургалиев Н.У. Методика измерения электрофизических характеристик углей // Проблемы современной науки и образования. - 2018.- №9 (129). - С. 9-12. (РИНЦ, Импакт-фактор - 1,72).
19. Касенова Ж.М. Технология подземной газификации угля методом
электрофизического нагрева /Ермагамбет Б.Т., Мартемьянов С.М., Юдин А.С., Касенова Ж.М. // Международный Российско-Казахстанский Симпозиум «Углехимия и экология Кузбасса» г Кемерово. - 2018- С.28.
20. Касенова Ж.М. Физическое моделирование внутрипластового нагрева угольного пласта /Ермагамбет Б.Т., Мартемьянов С.М., Касенова Ж.М., Бухаркин А.А. // Проблемы современной науки и образования. 2019 г.- № 3 (136). - С.5-10 (РИНЦ, Импакт-фактор -1,72).
21. Kasenova Zh.M. Modeling of subterranean heating of coals of Maykuben and Ekibastuz basins /Ermagambet B.T., Remnev G. E., Martemyanov S.M., Kasenova Zh.M., Bukharkin A.A. // Международный Российско-Казахстанский Симпозиум «Углехимия и экология Кузбасса Кемерово. 7-10 октября.- 2019. - С.20.
22. Касенова Ж.М. Применение газа из угля альтернативное решение в повышении энергоэффективности и экологичности предприятий /Ермагамбет Б.Т., Бектурганов Н.С., Зейнуллин А.А., Касенова Ж.М., Нургалиев Н.У.// Международная научно-практическая конференция «Инновации в области естественных наук как основа экспортоориентированной индустриализации Казахстана», посвященной 10-летию Казахстанской национальной академии естественных наук и 25-летию Национального центра по комплексной переработке минерального сырья Республики Казахстан» - 2019. -С.116-120.
23. Касенова Ж.М. Теплоемкость золы угля месторождения «Каражыра»/ Ермагамбет Б.Т., Касенов Б.К., Нургалиев Н.У., Касенова Ж.М., Сыздыкова А.А. // Международная научнопрактическая конференция «Инновации в области естественных наук как основа экспортоориентированной индустриализации Казахстана», посвященной 10-летию Казахстанской национальной академии естественных наук и 25-летию Национального центра по комплексной переработке минерального сырья Республики Казахстан». - 2019 - С.468-470.
24. Касенова Ж.М. Испытания электрофизического нагрева угля на открытом участке пласта угольного разреза «Богатырь» /Ермагамбет Б.Т., Касенова Ж.М., Мартемьянов С.М., Бухаркин А.А.// Рецензируемый научный журнал «Тенденции развития науки и образования». Август 2020 г. №64, Часть 2, Изд. НИЦ «Л-Журнал», 2020. - С.126-131. (IF-0,072, РИНЦ)
25. Касенова Ж.М. Физическое моделирование и опытные испытания подземного нагрева угольного пласта / Ермагамбет Б.Т., Мартемьянов С.М., Касенова Ж.М., Бухаркин А.А., Нургалиев Н.У. // Научно-практическая конференция «Угольная теплоэнергетика в Казахстане: проблемы, решения и перспективы развития»: Сборник тезисов выступлений, 27-28 февраля 2020 года, Нур-Султан / Под общей ред. д.т.н. Сулейменова К.А. - NURIS, 2020.-С.90-94.
26. Касенова Ж.М. Опытные испытания подземного нагрева пласта на угольном
месторождении «Богатырь»/ Касенова Ж.М., Ермагамбет Б.Т., Мартемьянов С.М., Бухаркин А.А., // Сборник тезисов X Международного Российско-Казахстанского Симпозиума
«Углехимия и экология Кузбасса», посвященного 300-летию Кузбасса, г.Кемерово. - 12-13 июля 2021г,. - С.42
Монографии
27. Ермагамбет Б.Т., Нургалиев Н.У., Казанкапова М.К., Касенов Б.К., Касенова Ж.М., Холод А.В., Сайранбек Э., Абылгазина Л.Д. Современные технологии комплексной переработки горючих сланцев Казахстана. Монография / - Астана, издательство «Шацырак медиа», 2017. - 164 с.
28. Ермагамбет Б.Т., Касенов Б.К., Нургалиев Н.У., Касенова Ж.М., Набиев М.А.,
Шалабаев Ж.А. Технологии глубокой переработки углей Казахстана. Монография / -
Dusseldorf, Germany: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2017. - 158 с.
29. Ермагамбет Б.Т., Касенова Ж.М., Мартемьянов С.М., Бухаркин А.А, Казанкапова М.К. Технология подземной газификации угля путем электронагрева, Монография / - НурСултан, издательство «Шацырак медиа», 2020. - 121 с.
30. Казанкапова М.К., Ермагамбет Б.Т., Касенова Ж.М. Пористо-углеродные материалы на основе углеродсодержащего сырья, Монография / - Нур-Султан, ИП «Булатов А.Ж.», 2020. - 387 с.
Современное состояние мировой угольной промышленности показывает снижение конкурентоспособности угля по сравнению с другими энергоносителями. Как показывает практика, повышение рентабельности угольных предприятий и снижение экологоэкономического ущерба возможно при условии наиболее полного использования потенциала угля, включая надугольные и подугольные месторождения, попутные ресурсы, отходы при их добыче. Одним из путей решения перехода на «зеленую» энергетику является перевод генерирующих электростанции на водородсодержащий газ, получаемый путем газификации угля. Как при наземной, так и подземной газификации углей, ведется процесс неполного сгорания топлива, в результате которого образуется синтез газ, состоящая из смеси горючих и негорючих компонентов (Н2, СО, СН4, СО2, N2).
Подземная газификация угля (11ГУ) в России насчитывает более чем полувековой период практической и научной разработки. К настоящему времени (несмотря на полное прекращение работ по ПГУ в 1996 г.) разработаны новые конструктивные и технологические решения, защищенные блоком свежих российских патентов. Современная технология ПГУ отличается от ранее освоенной, прежде всего, повышенной управляемостью, существенно меньшим числом эксплуатационных скважин и высокой стабильностью технологического процесса. Это обеспечивает экономическую эффективность разработки угольного месторождения методом ПГУ. В перерасчете на условное топливо газ ПГУ на 25 - 35 % дешевле шахтного угля. Весьма невысокая теплота сгорания газа ПГУ, получаемого при воздушном дутье, ограничивает расстояние его транспортирования. ПГУ с одной стороны, предотвращает экологические ущербы на стадиях добычи, хранения и транспорта угля и, с другой, резко уменьшает выбросы на стадии сжигания газа ПГУ у потребителя (вместо угля).
Технологии внутрипластовой переработки твердых ископаемых топлив в настоящее время привлекают внимание многих исследователей. Имеются значительные предпосылки к созданию разнообразных способов внутрипластовой добычи - за последнее десятилетие получены значительные успехи в технологиях бурения, способах трехмерного геомоделирования, способах химической, тепловой и электрической обработки подземного пласта и прочих прорывных направлениях. Однако инновационные способы разработки месторождений и переработки полезных ископаемых еще не вытеснили традиционные.
Нами впервые в мировой практике для производства горючего газа предлагается подземная конверсия высокозольного угля под воздействием приложенного внешнего высокого напряжения, на электроды, приводящие к триинговому пробою путем пропускания тока через область карбонизации угольного пласта. Расчеты, лабораторные и опытные испытания показывают возможность реализации эффективной технологии подземной конверсии углей, основанной на электронагреве. При нагреве угля его органическая масса подвергается пиролитической декомпозиции и вместе с естественной влагой угля образует жидкие и газообразные горючие компоненты. С помощью разработанной технологии был получен газ с высоким содержанием горючих компонентов (H2, CO, CH4) и низким содержанием балластных компонентов (CO2,N2) в результате полученный синтетический газ имеет высокую теплотворную способность 12-16 МДж/м3. Энергия теплотворной способности получаемого газа превышает затрачиваемую на нагрев энергию в десятки раз.
Реализация подземного нагрева «подземном реакторе», то есть непосредственно на месте залегания пласта, позволит перерабатывать уголь без его извлечения на поверхность, что существенно сократит не только издержки производства, но и самое главное, отсутствуют парниковые выбросы в атмосферу. Таким образом, данная технология соответствует целям устойчивого развития и относится к наилучшим доступным технологиям.
В мировой практике имеются технологии подземной газификации угля (Узбекистан, России), которые используют водяной пар и воздух, которые под давлением загоняются в угольный пласт. Процесс становится не контролируемый, так как протекает процесс сжигания угля в подземном пласте. В результате получают низкокалорийной газ (3-4 МДж/м3) с высоким содержанием балластовых газов (СО2, N2).
Таким образом, полученный газ по предлагаемой инновационной технологии имеет в 5 раз выше калорийность, что обеспечивает рентабельность производства и относится к экологически чистой технологии.
Степень разработанности темы исследования
Настоящая работа направлена на создание научно-технических и практических основ технологии подземной конверсии углей газообразные и жидкие продукты. Применение электрофизических методов нагрева имеет перспективы стать основой универсальной технологии подземной конверсии углей. Однако электрофизические свойства твердых топлив изучены слабо. В связи с этим диссертационная работа посвящена исследованию электротеплового нагрева углях и физическому моделированию их подземного нагрева, с целью разработки технологии подземной газификации углей. Проведенные лабораторные исследования на модельном реакторе, а также на угольном пласте показали, что использования нагрева угля через частичные разряды, возникающие под действием приложенного внешнего высокого напряжения, приводит к образованию разрядной плазмы и пиролизу с выделением горючих газов.
Существенный вклад в разработке механизма действия частичного разряда в плазме канала при нагреве сланцев внесли ученые НИ ТПУ: Лопатин В.В, Ремнев Г.Е., Мартемьянов С.М, Юдин А.С. Бухаркин А.А. Процесс приводящие к триинговому пробою зависит от электрического сопротивления и теплопроводности углей, при протекание его через область карбонизации угольного пласта. При этом также учтена удельная теплоемкость исследуемых углей, при электрическом пробое через частичные разряды. В исследовании удельной теплоемкости и кинетики термической деструкции углей Казахстана, а также в исследовании их электрофизических свойств значительный вклад внесли ученые ТОО «Институт химии угля и технологии»: Ермагамбет Б.Т., Казанкапова М.К., Нургалиев Н.У. и ХМИ им. Абишева: Касенов Б.К., Касенова Ш.Б., Сагинтаева Ж.И., Куанышбеков Е.Е.
Тепловой эффект плазмы приводит к нагреву включений в пласте до некоторой температуры термодеструкции, величина которой зависит от энергии частичных разрядов, мощности и времени электронагрева. В случае с углями напряжение возникновения и зависимость интенсивности от напряжения отражают динамику электрофизических процессов в пласте и могут служить индикаторами начала триинга и электротеплового пробоя характеризующая величину электромагнитного воздействия, при котором электрическое сопротивление межэлектродного участка образца скачкообразно уменьшается в несколько сотен-тысяч раз. Причиной этого является возникновение сквозного канала пробоя между электродами, состоящего из разрядной плазмы. Высокая температура плазмы вызывает термодеструкцию и карбонизацию контактирующего с ним угольного вещества, в результате чего сопротивление межэлектродного участка сохраняет свое низкое значение даже после отключения напряжения. Измерение характеристик частичных разрядов и напряжения триингового пробоя необходимо для оценки потенциала применения этих явлений для создания технологии подземного пиролиза. Так, низкая напряженность возникновения ЧР и низкое напряжение триингового пробоя свидетельствуют о возможности произвести пробой на значительном межэлектродном расстоянии при технически реализуемом значении напряжения.
Объектом исследования являются электрофизический способ нагрева углей до температуры термодеструкции.
Предметом исследований является измерение электрофизических свойств углей и физическое моделирование подземного нагрева в камере лабораторной установки, а также проведение полевых испытаний на угольном месторождении Богатырь (Экибастузский бассейн). Образцы углей для исследований отобраны с месторождений Сарыадыр (пласт Надежный и Пятиметровый), Майкубен и Богатырь.
Цель работы
Разработка научно-технических и практических основ инновационной технологии пиролитической декомпозиции углей при подземном нагреве с применением электротеплового воздействия, с целью получения синтез газа с высоким содержанием горючих компонентов, а также побочных продуктов с ценными химическими свойствами.
Для достижения указанной цели решались следующие задачи:
1. Экспериментальное исследование теплофизических свойств углей месторождения Сарыадыр пласт (Надежный и Пятиметровый), Майкубен, Богатырь в интервале температур 298,15-473 и вывод соответствующих уравнений температурной зависимости удельной теплоемкости углей;
2. Экспериментальное исследование кинетики термического разложения углей месторождения Сарыадыр пласт (Надежный и Пятиметровый), Майкубен, Богатырь в диапазоне температур 30-900°С, при скоростях нагрева 3,6,9,12,15°С /мин;
3. Исследование электрофизических свойств углей (в, о, tg6) от повышения частоты с 10 Гц до 1 МГц и тенденции изменения указанных параметров удельной электропроводности, относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла потерь. от частотной зависимости в указанном диапозоне;
4. Проведение лабораторных исследований по иммитации внутрипластового нагрева образцов углей в камере укрупненной установки и определение оптимальных условий и параметров физического моделирования подземного нагрева за счет тока, протекающего в канале пробоя между электродами.
6. Математическое моделирование нагрева подземного пласта и проведение расчетных исследований требуемых технических характеристик опытного оборудования;
7. Разработка технологии и проведение натурных испытаний нагрева угольного пласта и подземной конверсии в газообразные продукты на угольном месторождении Богатырь.
Научная новизна работы
1. На основании полученных экспериментальным путем опорных данных в интервале температур 298,15-473 К выведены уравнения температурной зависимости удельной теплоемкости для исследуемых углей месторождения Сарыадыр пласт (Надежный и Пятиметровый), Майкубен, Богатырь.
2. Определена кинетика термического разложения органической массы угля (ОМУ) при различных скоростях нагрева в диапазоне 3-15 град/мин для углей месторождения Сарыадыр, пласт (Надежный и Пятиметровый), Майкубен, Богатырь и выявлено, что увеличение скорости нагрева приводит к уменьшению степени термохимической деструкции органического массы угля и повышает значения температуры Tmax и скорости vmax деструкции, обеспечивающих снижение активационных барьеров процесса.
3. Для исследуемых углей определены частотные зависимости удельной электропроводности, относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла потерь. Высокая величина диэлектрической проницаемости свидетельствует о наличии влаги, электропроводность имеет как электронные, так и ионные компоненты, частотная зависимость тангенса угла потерь имеет возрастающий характер в диапазоне до 1 МГц. Исследование электрофизических свойств и характеристик, а также электротеплового нагрева в образцах углях Сарыадыр, пласт (Надежный и Пятиметровый), Майкубен, Богатырь показывают, что угли относятся к слабопроводящим материалам гетерофазного строения с выраженной поляризационной способностью.
4. Проведены экспериментальные работы по моделированию подземного нагрева исследуемых углей месторождения Сарыадыр, пласт (Надежный и Пятиметровый), Майкубен, Богатырь и конверсии угля в газообразные продукты по следующей схеме: электротепловой триинг ^ электротепловой пробой ^ электронагрев ^ пиролиз ^ газ. В результате для исследуемых углей был получен синтез газ с высоким содержанием горючих компонентов: Н2 - 64-75%, CO - 9,9-21,35%, CH4 - 4,81-10,8% и высокой теплотворной способностью - 1216 МДж/м3.
5. Проведено математическое моделирование подземного нагрева углей током в канале электротеплового пробоя. Результаты расчетов показывают возможность достижения температуры пиролиза в окрестности электродов в пределах 10 часов, при мощности нагрева 3 киловатт и межэлектродном расстоянии 0,5м.
6. Осуществлена апробация технологии и разработана методика проведения
электротеплового нагрева в полевых условиях на угольном месторождении на разрезе Богатырь (Экибастузский бассейн). Проведенные полевые испытания и расчетные и экспериментальные исследования показывают возможность электропробоя и последующего нагрева при межэлектродных расстояниях от 0,5м до 10 м метров в пиролизный газ с высоким содержанием горючих компонентов.
Теоретическая значимость работы заключается в изучении механизма
возникновения частичных разрядов в угольных включениях под действием приложенного внешнего высокого напряжения. В момент возникновения частичного разряда в пробиваемом включении горит разрядная плазма, тепловой эффект плазмы приводит к нагреву угля до некоторой температуры, величина которой зависит от энергии ЧР. При повышении приложенного внешнего напряжения энергия ЧР также возрастает. Для углеродсодержащих материалов действие критических ЧР приводит к карбонизации (обугливанию) вещества,
результатом чего становится понижение электрического сопротивления.
Практическая значимость работы
Полученные в ходе выполнения диссертационной работы результаты лабораторных исследований, математического моделирования и испытаний по физическому моделированию подземного нагрева для исследуемых углей месторождения Сарыадыр, пласт (Надежный и Пятиметровый), Майкубен, Богатырь, были использованы при разработке и создании опытной установки при апробировании технологии в полевых условиях.
Впервые на угольном разрезе ТОО «Богатырь Комир» (Экибастузский бассейн) были проведены полевые испытания по апробации технологии, получены акты испытания опытной установки от 28.10.19., и акт внедрения от 12.10.20 г. Был проведен электронагрев участка угольного пласта (на горизонте -85) площадью 20 м2, в центре участка угольного пласта были пробурены две скважины, расположенные на расстоянии 1,0 метр друг от друга, были сняты на приборах соответствующие электрофизические показатели ток, напряжение, импульсы тока, и снимки прогрева участка тепловизором. Соответствующее подача тока 3,5 А и напряжения 2500В осуществлялась через пульт управления. Был получен горючий газ с составом: Н2 - 73,2 %, СО-22,29 %, СН4 -5,12 %, СО2 - 4,49 %, N2 -10,11 % , а также получены побочные продукты каменноугольная смола и карбонизованный остаток, испытания опытной установки и технологии внутрипластовой подземной конверсии угля прошли успешно, отработаны различные технологические режимы. В результате электронагрева, полученный горючий газ будет использован для производственных целей и нужд разреза.
Проведенные исследования в полевых условиях показывают возможность электропробоя и последующего нагрева на межэлектродном расстоянии в десятки метров и реализации технологии в опытно-промышленном масштабе. Произведена оценка основных техникоэкономических показателей применения разработанной опытной установки.
Методология работы
Расчеты уравнения температурной зависимости удельной теплоемкости для исследуемых углей месторождения Сарыадыр (пласт Надежный и Пятиметровый), Майкубен, Богатырь методом наименьших квадратов в интервале температур 298,15-473 К на основании полученных экспериментальных данных, прогнозируем о пригодности углей газификации путем электронагрева. Методология работы включает предварительное математическое и физическое моделирование в камере укрупненной лабораторной установки исследование интенсивности и динамики частичных при прохождение через угольный пласт в единицу времени в зависимости от прилагаемого напряжения и тока, которые служат индикаторами начала триинга и электротеплового пробоя.
Методы исследования
Для изучения процессов пиролитической конверсии угля использовались физикоматематические модели, а также экспериментальные исследования физико-химических и технических свойств угля: методом графического дифференцирования термогравиметрической кривой, методом калориметрии. Исследование диэлектрических и электрофизических свойств проводилось с помошью измерителя «иммитанса Е7-20». Аппроксимация полученных результатов проведена расчетным способом по методу наименьших квадратов. Состав полученного газа, определяли хроматографическим методом. Все измерения выполнены на аккредитованных современных приборах и оборудованиях, внесенные в Государственный реестр измерительных приборов.
Положения, выносимые на защиту
1. На основании приведенных опорных данных термохимических вычислений теплоемкости Ср0, [Дж/(г-К)] в интервале температур 298,15-473 К для исследуемых углей месторождений Сарыадыр (Надежный) марки ГЖ, Сарыадыр (Пятиметровый) марки ГЖО, Богатырь марки КСН, Майкубен марки Б3, выведены уравнения температурной зависимости теплоемкости.
2. Увеличение скорости нагрева углей в диапазоне 3 -15°С /мин, в температурном интервале от 30°С до 900°С, приводит к уменьшению степени термической деструкции органической массы угля (ОМУ) для каменных углей Сарыадыр (Надежный) марки ГЖ, Сарыадыр (Пятиметровый) марки ГЖО, Богатырь марки КСН и увеличению степени термической деструкции ОМУ для бурого угля месторождения Майкубен марки Б3.
3. На основании исследований электрофизических характеристик углей (е, o,tg6) от
частотной зависимости в диапозоне 10 Гц - 1 МГц выявлено, что исследуемые угли
месторождения Сарыадыр (Надежный) марки ГЖ, Сарыадыр (Пятиметровый) марки ГЖО, Богатырь марки КСН, Майкубен марки Б3 относятся к слабопроводящим материалам гетерофазного строения и достаточно выраженной поляризационной способностью, располагаются на границе между полупроводниками и диэлектриками.
4. На основании проведенных расчетов теплотворной способности полученных газов для исследуемых углей месторождений Сарыадыр (Надежный) марки ГЖ, Сарыадыр (Пятиметровый) марки ГЖО, Богатырь марки КСН, Майкубен марки Б 3, выявлено, что полученная энергия в результате электронагрева угольного пласта, превышает затраченную энергию более чем в 50 раз.
Достоверность полученных результатов
Достоверность полученных результатов обосновывается хорошим согласованием теплофизических расчетов и эксперимента, применения современных аналитических методик при исследовании состава продуктов полученных путем пиролитического разложения при подземном нагреве.
Апробация результатов работы
Основные результаты работы были представлены на следующих международных конференциях, симпозиумах, семинарах и форумах: XV Международная научно-практическая конференция студентов и молодых ученых имени Л. П. Кулёва «Химия и химическая технология в XXI веке» (Россия, Томск, 2014 г.); Материалы Международной научно
практической конференции, посвященной 90-летию Е.А. Букетова (г.Караганды, 2015 г.); Международный Российско-Казахстанский Симпозиум «Углехимия и экология Кузбасса Кемерово» (Россия, Кемерово, 7-10 октября 2018 г.); Международная научно-практическая конференция «Инновации в области естественных наук как основа экспортоориентированной индустриализации Казахстана», посвященной 10-летию Казахстанской национальной академии естественных наук и 25-летию Национального центра по комплексной переработке минерального сырья Республики Казахстан» (г. Алматы, 2019 г.). Международный Российско- Казахстанский Симпозиум «Углехимия и экология Кузбасса Кемерово» (Россия, Кемерово, 710 октября 2019 г), Международный Российско-Казахстанский Симпозиум «Углехимия и экология Кузбасса» (Россия, г.Кемерово, 12-13 июля 2021 г).
Личный вклад автора заключается в непосредственном участии при проведении экспериментов, обработке, анализе, математическом и физическом моделировании, интерпретации и обобщении полученных научных результатов по данной диссертационной работе. Автором лично написаны основные научные работы по теме диссертации.
Публикации
По материалам диссертационной работы опубликовано 21 научных работ, из них 7 статей в журналах, индексируемых в базах Scopus и WoS и 7 статей в рецензируемых журналах, в том числе ВАК, прочие - 7 статей. Получены 2 патента на изобретение и 1 патент на полезную модель, опубликованы 4 монографии.
Связь темы диссертации с научными проектами: работа выполнена в рамках финансирования МОН РК научно-технических проектов по бюджетной программе 217 «Развитие науки», подпрограмме 102 «Грантовое финансирование научных исследований», по приоритету: «Рациональное использование природных ресурсов, в том числе водных ресурсов, геология, переработка, новые материалы и технологии, безопасные изделия и конструкции» по теме: ИРН AP05131004 «Разработка технологии подземной газификации углей Экибастузского и Майкубенского бассейна и создание опытно-промышленной установки».
Структура и объем диссертации Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы 133 наименований и 5 приложений.. Работа изложена на 176 страницах машинописного текста. Иллюстрированный материал содержит 77 рисунков и 19 таблиц.
Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:
Публикации в изданиях, входящих в перечень ВАК
1. Касенова Ж.М. Химический состав и электрофизические характеристики золы угля разреза «Богатырь» /Ермагамбет Б.Т, Касенов Б.К., Нургалиев Н.У, Касенова Ж.М., Казанкапова М.К., Куанышбеков Е.Е. // Химия твердого топлива. - Москва, 2020. - Номер 2. - С.43-49. DOI: 10.31857/S0023117720020024
[Kasenova Zh.M. Chemical Composition and Electrophysical Characteristics of the Ash of Bogatyr Coal / Ermagambet B.T., Kasenov B.K., Nurgaliev N.U, Kasenova Zh.M., Kazankapova
M. K., Kuanyshbekov// Solid Fuel Chemistry. - 2020. - Vol.54. - No.2. - P.99-104.
DOI: 0.3103/S0361521920020020] (ВАК).
2. Касенова Ж.М. Электрофизические свойства и теплоемкость сланца Кендырлыкского месторождения / Ермагамбет Б.Т, Касенов Б.К., Нургалиев Н.У,. Набиев М.А, Касенова Ж.М., Казанкапова М.К., Зикирина А.М.// Химия твердого топлива. - Москва, 2018. - Номер 1. - С.68-72. DOI:0.1134/S0023117718050043
[Kasenova Zh.M. Electrophysical properties and heat capacity of shale from the Kendyrlyk Deposit /Yermagambet B. T., Kasenov B. K., Nurgaliev N. U., Nabiev M. A., Kasenova Zh.M., Kazankapov M. K., Zikirin A. M. // Solid Fuel Chemistry. - 2018. - Vol.52. - No.2. - P.11-14. DOI:0.3103/S0361521918020039] (ВАК).
Публикации в изданиях, входящих в перечень базы Scopus, Web of Science
3. Kasenova Zh.M. Field test of in-situ conversion of coal /Sergey M. Martemyanov, Andrey A. Bukharkin, Bolat T. Ermagambet & Zhanar M. Kasenova //International Journal of Coal Preparation and Utilization, Received 29 Apr 2021, Accepted 15 Jul 2021, Published online: 22 Jul 2021. (электронный ресурс), DOI: 10.1080/19392699.2021.1957855.
4. Касенова Ж.М. Электрофизические свойства и теплоемкость пористо-углеродного материала из угля майкубенского бассейна/ Ермагамбет Б.Т, Касенов Б.К., Казанкапова М.К., Нургалиев Н.У, Касенова Ж.М., Куанышбеков Е.Е., Наурызбаева А.Т.// Химия твердого топлива. - Москва, 2020. - Номер 3. - С.61-67. DOI: 0.31857/S0023117720030032
[Kasenova Zh.M. Electrophysical Properties and Heat Capacity of a Porous Carbon Material from Coal of the Maikube Basin/ Ermagambet B.T., Kasenov B.K., Kazankapova M.K., Nurgaliyev
N. U., Kuanyshbekov E.E., Kasenova Zh.M., Nauryzbaeva A.T.// Solid Fuel Chemistry. - 2020. - Vol.54. - No.3. - P.180-185. DOI: 10.3103/S0361521920030039] (Web of Science: IF - 0.841, квартиль-Р4; Scopus: процентиль-36).
5. Kassenova Zh.M. Simulation of subterranean heating of coal by passing electrical current through electrothermal breakdown channel/ Kassenova Zh.M., Yermagambet B.T., G.E. Remnev,
S.M. Martemyanov, A.A. Bukharkin, N. U. Nurgaliyev. // News of the national academy of sciences of the republic of Kazakhstan, series of Geology and Technical sciences, №3 (441). 2020, Р.16- 23.DOI:10.32014/2020.2518-170X.49 (IF-0,66, квартиль-Р4, Scopus: процентиль-40).
6. Kassenova Zh.M. Calculation of kinetic parameters of thermal decomposition of coals of
various deposits of Kazakhstan/ Yermagambet B.T., Kassenova Zh.M., Nurgaliyev N.U., Kazankapova M.K., Martemyanov S.M. // News of the national academy of sciences of the republic of Kazakhstan, series of Geology and Technical sciences,№4 (442). 2020, Р.86-
93.DOI:10.32014/2020.2518-170X.88 (IF-0,66, квартиль-Р4, Scopus: процентиль-40).
7. Kasenova Zh.M. Modeling of subterranean heating of coals of Maykuben and Ekibastuz
basins /Kasenova Zh.M., Ermagambet B.T., Remnev G.E., Martemyanov S.M., Bukharkin A.A., Nurgaliyev N.U. // News of the Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan. Series of Geology and Technical Sciences.№ 6 (438), 2019.-Р.70-76 (IF-0,66, квартиль-Р4, Scopus:
процентиль-40).
8. Kasenova Zh.M. Partial discharges and electric breakdown in coals of Maikuben, Ekibastuz and Korzhunkol basins /Ermagambet B.T., Remnev G.E., Martemyanov S.M., Kasenova Zh.M., Bukharkin A.A., Nurgaliyev N.U.// News of the Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan. Series of Geology and Technical Sciences. - 2019. - № 5 (437). - P.244-251. (IF-0,66, квартиль-Р4, Scopus: процентиль-40).
9. Kasenova Zh.M. Smokeless fuel production - semi-coke from coal /Yermagambet B.T., Nurgaliyev N.U., Kazankapova М.К., Kasenova Zh.M., Abylgazina L.D. // News of the national academy of sciences of the republic of Kazakhstan, series of Geology and Technical sciences. - 2019. - № 2. - С.144-148. (IF-0,66, квартиль-Р4, Scopus: процентиль-40).
10. Kasenova Zh.M. Dielectric properties of the coals of Maykuben and Ekibastuz basins /Yermagambet B.T., Remnev G.E., Martemyanov S.M., Kasenova Zh.M., Bukharkin A.A., N.U. Nurgaliyev. // Известия НАН РК, серия Химии и Технологии. - 2018. - 6 (432). - С. 38-43.
Объекты интелектуальной собственности
11. Патент на изобретения № 31233. Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений РК 19.05. 2016. «Способ каталитической газификации угля углекислым газом». Авторы: Ермагамбет Б.Т., Бектурганов Н.С., Касенова Ж.М., Реминный Р.А., Касенов Б.К., Нургалиев Н.У., Букетаев А.С., Зульхарнай Р.Н.
12. Патент Республики Казахстан на изобретение № 31990. Зарегистрировано в
государственном реестре изобретений РК 17.03.2017. Способ комплексной переработки угля». Авторы: Ермагамбет Б.Т., Касенова Ж.М., Нургалиев Н.У., Бектурганов Н.С., Набиев М.А., Касенов Б.К., Бижанова Л.Н., Шалабаев Ж.А., Козлов П.В., Лаврентьев В.Л.
13. Патент Республики Казахстан на полезную модель № 4737. Зарегистрировано в Государственном реестре 27.02.2020. Способ подземной газификации угля электрическим разрядом. Авторы: Ермагамбет Б.Т., Мартемьянов С.М., Касенова Ж.М., Бухаркин А.А., Нургалиев Н.У., Казанкапова М.К.
Научные публикации в прочих в изданиях
14. Касенова Ж.М. Получение синтетического газа из угля/ Набиев М.А., Ермагамбет Б.Т., Нургалиев Н.У., Касенова Ж.М., Реминный Р.А., Зикирина А.// Промышленность Казахстана, Алматы. - 2014. - № 6(87). - С. 68-71.
15. Касенова Ж.М. Получение горючего газа из Сарыадырского угля (пласт «Пятиметровый) /Ермагамбет Б.Т, Нургалиев Н.У, Касенова Ж.М., Зикирина А.М., Холод А.В. // Вестник ЕНУ им. Л.Н. Гумилева. Астана. - 2016. - № 4 (113). - С. 312-315.
16. Kassenova Zh.M. Investigation of the thermal decomposition process of oil shale of the Shubarkol deposits»/Yermagambet B.T, Nurgaliyev N.U, Kassenova Zh.M, Zikirina A.M, Abylgazina L.D. // Scientific jornal «European science». - 2016. - № 10(20). - P. 11-13.
17. Касенова Ж.М. Современные технологии комплексной переработки сланцев Казахстана /Ермагамбет Б.Т., Касенов Б.К., Касенова Ж.М., Казанкапова М.К., Нургалиев Н.У. // Энергия будущего: инновационные сценарии и методы их реализации: материалы Всемирного Конгресса инженеров и ученых (19-20 июня, 2017, Астана, Казахстан). Под общ. Ред. Акад. Н.А. Абыкева, Б.Т. Жумагулова. - Т.3.- Алматы, 2017.- С 182-186.
18. Касенова Ж.М. Методика измерения электрофизических характеристик углей /Касенова Ж.М., Ремнев Г.Е., Ермагамбет Б.Т., Мартемьянов С.М., Нургалиев Н.У. Методика измерения электрофизических характеристик углей // Проблемы современной науки и образования. - 2018.- №9 (129). - С. 9-12. (РИНЦ, Импакт-фактор - 1,72).
19. Касенова Ж.М. Технология подземной газификации угля методом
электрофизического нагрева /Ермагамбет Б.Т., Мартемьянов С.М., Юдин А.С., Касенова Ж.М. // Международный Российско-Казахстанский Симпозиум «Углехимия и экология Кузбасса» г Кемерово. - 2018- С.28.
20. Касенова Ж.М. Физическое моделирование внутрипластового нагрева угольного пласта /Ермагамбет Б.Т., Мартемьянов С.М., Касенова Ж.М., Бухаркин А.А. // Проблемы современной науки и образования. 2019 г.- № 3 (136). - С.5-10 (РИНЦ, Импакт-фактор -1,72).
21. Kasenova Zh.M. Modeling of subterranean heating of coals of Maykuben and Ekibastuz basins /Ermagambet B.T., Remnev G. E., Martemyanov S.M., Kasenova Zh.M., Bukharkin A.A. // Международный Российско-Казахстанский Симпозиум «Углехимия и экология Кузбасса Кемерово. 7-10 октября.- 2019. - С.20.
22. Касенова Ж.М. Применение газа из угля альтернативное решение в повышении энергоэффективности и экологичности предприятий /Ермагамбет Б.Т., Бектурганов Н.С., Зейнуллин А.А., Касенова Ж.М., Нургалиев Н.У.// Международная научно-практическая конференция «Инновации в области естественных наук как основа экспортоориентированной индустриализации Казахстана», посвященной 10-летию Казахстанской национальной академии естественных наук и 25-летию Национального центра по комплексной переработке минерального сырья Республики Казахстан» - 2019. -С.116-120.
23. Касенова Ж.М. Теплоемкость золы угля месторождения «Каражыра»/ Ермагамбет Б.Т., Касенов Б.К., Нургалиев Н.У., Касенова Ж.М., Сыздыкова А.А. // Международная научнопрактическая конференция «Инновации в области естественных наук как основа экспортоориентированной индустриализации Казахстана», посвященной 10-летию Казахстанской национальной академии естественных наук и 25-летию Национального центра по комплексной переработке минерального сырья Республики Казахстан». - 2019 - С.468-470.
24. Касенова Ж.М. Испытания электрофизического нагрева угля на открытом участке пласта угольного разреза «Богатырь» /Ермагамбет Б.Т., Касенова Ж.М., Мартемьянов С.М., Бухаркин А.А.// Рецензируемый научный журнал «Тенденции развития науки и образования». Август 2020 г. №64, Часть 2, Изд. НИЦ «Л-Журнал», 2020. - С.126-131. (IF-0,072, РИНЦ)
25. Касенова Ж.М. Физическое моделирование и опытные испытания подземного нагрева угольного пласта / Ермагамбет Б.Т., Мартемьянов С.М., Касенова Ж.М., Бухаркин А.А., Нургалиев Н.У. // Научно-практическая конференция «Угольная теплоэнергетика в Казахстане: проблемы, решения и перспективы развития»: Сборник тезисов выступлений, 27-28 февраля 2020 года, Нур-Султан / Под общей ред. д.т.н. Сулейменова К.А. - NURIS, 2020.-С.90-94.
26. Касенова Ж.М. Опытные испытания подземного нагрева пласта на угольном
месторождении «Богатырь»/ Касенова Ж.М., Ермагамбет Б.Т., Мартемьянов С.М., Бухаркин А.А., // Сборник тезисов X Международного Российско-Казахстанского Симпозиума
«Углехимия и экология Кузбасса», посвященного 300-летию Кузбасса, г.Кемерово. - 12-13 июля 2021г,. - С.42
Монографии
27. Ермагамбет Б.Т., Нургалиев Н.У., Казанкапова М.К., Касенов Б.К., Касенова Ж.М., Холод А.В., Сайранбек Э., Абылгазина Л.Д. Современные технологии комплексной переработки горючих сланцев Казахстана. Монография / - Астана, издательство «Шацырак медиа», 2017. - 164 с.
28. Ермагамбет Б.Т., Касенов Б.К., Нургалиев Н.У., Касенова Ж.М., Набиев М.А.,
Шалабаев Ж.А. Технологии глубокой переработки углей Казахстана. Монография / -
Dusseldorf, Germany: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2017. - 158 с.
29. Ермагамбет Б.Т., Касенова Ж.М., Мартемьянов С.М., Бухаркин А.А, Казанкапова М.К. Технология подземной газификации угля путем электронагрева, Монография / - НурСултан, издательство «Шацырак медиа», 2020. - 121 с.
30. Казанкапова М.К., Ермагамбет Б.Т., Касенова Ж.М. Пористо-углеродные материалы на основе углеродсодержащего сырья, Монография / - Нур-Султан, ИП «Булатов А.Ж.», 2020. - 387 с.
✅ Заключение
1. Проведен обширный аналитический обзор научно-технической литературы и патентов по технологии газификации традиционным и подземным способом, в результате показано, что существенным потенциалом для развития зеленой энергетики, является технология внутрипластовой переработки углей электрофизическим способом, который сочетает в себе преимущество подземной конверсии углей и возможность их глубокой переработки в газ с высоким содержанием горючих компонентов.
2. На основании экспериментальных опорных данных теплоемкостей в интервале 298,15-473 К. для исследуемых углей месторождения Сарыадыр пласт (Надежный и Пятиметровый), Майкубен, Богатырь были выведены уравнения температурной зависимости удельной теплоемкости.
3. Исследована кинетика термического разложения органической массы (ОМУ) углей в зависимости от скорости нагрева в диапазоне 3-15 град/мин и установлено, что увеличение скорости нагрева приводит к уменьшению степени термохимической деструкции органического массы угля и повышает значения температуры Ттах и скорости vmax деструкции, а также приводит к снижению активационного барьера.
4. Исследованы электрофизические свойства и характеристики при электротепловом
нагрева в исследуемых образцах углей, описана методика и результаты измерения частотных зависимостей от удельной электропроводности, относительной диэлектрической
проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь, измеренные в углях, взятых с месторождений Сарыадыр, пласт (Надежный и Пятиметровый), Майкубен, Богатырь.
5. Проведено физическое моделирование подземного нагрева исследуемых углей в камере опытной установки, установлено, что удельная мощность на единицу длины межэлектродного промежутка для устойчивого нагрева пласта должна составлять не менее 1 кВт/м3.
6. Проведено математическое моделирование подземного нагрева углей током в канале электротеплового пробоя. Результаты расчетов показывают, о возможности достижения температуры пиролиза в окрестности электродов за время в пределах 10 часов, при мощности нагрева 3 кВт на межэлектродном расстоянии 0,5м.
7. Проведены полевые испытания на участке (4х5) угольного пласта разреза «Богатырь, опытные исследования показали, о возможности электропробоя и последующего нагрева на межэлектродных расстояниях от 0,5м до десятки метров и мощности нагрева от 1 до 10 кВт в зависимости от расстояния между электродами площади нагреваемого участка для получения синтез газа с высоким содержанием горючих компонентов.
2. На основании экспериментальных опорных данных теплоемкостей в интервале 298,15-473 К. для исследуемых углей месторождения Сарыадыр пласт (Надежный и Пятиметровый), Майкубен, Богатырь были выведены уравнения температурной зависимости удельной теплоемкости.
3. Исследована кинетика термического разложения органической массы (ОМУ) углей в зависимости от скорости нагрева в диапазоне 3-15 град/мин и установлено, что увеличение скорости нагрева приводит к уменьшению степени термохимической деструкции органического массы угля и повышает значения температуры Ттах и скорости vmax деструкции, а также приводит к снижению активационного барьера.
4. Исследованы электрофизические свойства и характеристики при электротепловом
нагрева в исследуемых образцах углей, описана методика и результаты измерения частотных зависимостей от удельной электропроводности, относительной диэлектрической
проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь, измеренные в углях, взятых с месторождений Сарыадыр, пласт (Надежный и Пятиметровый), Майкубен, Богатырь.
5. Проведено физическое моделирование подземного нагрева исследуемых углей в камере опытной установки, установлено, что удельная мощность на единицу длины межэлектродного промежутка для устойчивого нагрева пласта должна составлять не менее 1 кВт/м3.
6. Проведено математическое моделирование подземного нагрева углей током в канале электротеплового пробоя. Результаты расчетов показывают, о возможности достижения температуры пиролиза в окрестности электродов за время в пределах 10 часов, при мощности нагрева 3 кВт на межэлектродном расстоянии 0,5м.
7. Проведены полевые испытания на участке (4х5) угольного пласта разреза «Богатырь, опытные исследования показали, о возможности электропробоя и последующего нагрева на межэлектродных расстояниях от 0,5м до десятки метров и мощности нагрева от 1 до 10 кВт в зависимости от расстояния между электродами площади нагреваемого участка для получения синтез газа с высоким содержанием горючих компонентов.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.