Захаров Ю.Н. Зеленский Е.Е.
Двумерная модель подземного газификатора
Reporter: Захаров Ю.Н.
Идея подземной газификации угля была высказана более века тому назад известным русским ученым Д.И. Менделеевым при исследовании подземных пожаров, возникающих от самовозгорания угля на Урале. Д.И. Менделеев писал «По поводу этих пожаров каменноугольных пластов мне кажется, что ими можно пользоваться, управляя ими и поправляя дело так, чтобы горение происходило, как в генераторе, то есть при малом доступе воздуха». Это высказывание изначально заложило возможность управления горением в условиях, как будто бы горение и его продукты находятся в замкнутом (изолированном) объеме. На самом же деле, горение происходит в пространстве недр и в процессе участвуют многие компоненты природной среды, которые в процессе горения претерпевают значительные изменения.
В настоящей работе представлена двумерная модель подземной газификации.
Пусть пласт угля (топливо) залегает на некоторой глубине под поверхностью земли и имеет заданную мощность. В топливе создается высокотемпературный очаг . На одной из границ имеется источник окис-лителя, а на другой границе – сток для выхода газа. В результате этого в топливе происходит химическая экзотермическая реакция. Массовая скорость реакции определяется законом Аррениуса. Образовавшийся кокс вступает в реакцию окисления с кислородом воздуха, поступающим из источника на границе очага горения. Для объемных долей топлива, кокса и газообразной фазы выписываются уравнения, описывающие их изменения от времени. Распределение температуры в толще породы и угля с учетом их неоднородности и теплообмена с внешней окружающей средой описывается уравнением теплопроводности, у которого коэффициенты зависят от пространственных координат, времени и от массовых долей топлива, кокса и газа. В итоге получаем систему нелинейных дифференциальных уравнений, описывающую процесс подземной газификации угля.
To reports list