Underjordisk kolförgasning ( UCG ) är en fysikalisk och kemisk process för att omvandla kol till brännbara gaser med hjälp av fritt eller bundet syre direkt i jordens tarmar [1] . Samtidigt förvandlas kol i skarven, under jord, till brännbar gas (underjordisk förgasningsgas, generatorgas, konstgjord gas), som har tillräckligt värmevärde för energi och teknisk användning.
Idén om underjordisk förgasning tillhör D. I. Mendeleev och, att döma av hans anteckningsböcker, tänkte han först i början av 80-talet av XIX-talet: "det räcker att sätta eld på kol under jorden, förvandla det till belysning eller generator, eller vattengas och avleda honom genom rör gjorda av papper impregnerat med harts och insvept i tråd” [2] . Den första officiella presentationen av idén återfinns 1888 i artikeln av D. I. Mendeleev "Den framtida kraften vilar på Donets strand" [3] . Senare (1912) uttrycktes samma idé av den engelske kemisten W. Ramsay . I Storbritannien var ämnet för underjordisk kolförgasning Carl William Siemens och Alfred Betts. Patent utfärdades i Storbritannien, Kanada, USA och Ryssland. År 1914 började tester på tekniken för underjordisk gasproduktion.
Världens första underjordiska kolförgasningsprojekt utvecklades i Sovjetunionen 1928 [4] . År 1933 etablerades Podzemgaz-kontoret (senare förtroende) i Sovjetunionen för att samordna forskning, design och experimentellt arbete om underjordisk kolförgasning [5] . Huvudpolygoner: Lisichanskaya experimentstation, Kamensk-Shakhtinskaya station, Gorlovskaya station (Donbass).
Den första framgångsrika metoden, den så kallade. "in-line", utvecklades av en grupp tidigare studenter vid Stalin (Donetsk) Coal Chemical Institute ( P.V. Skafa , V. A. Matveev , D. I. Filippov ) under ledning av professor I. E. Korobchansky [6] och med aktiv hjälp av professor V. S. Kryma [7] . Efter laboratorietester 1934, genomfördes resultaten av studien av denna grupp vid Podzemgaz Lisichansk-gruvan och Podzemgaz-gruvan nr 4 i Gorlovka. [8] [9] . Det första framgångsrika testet ägde rum den 24 april 1934.
De mest kända pilotföretagen för underjordisk förgasning var: South Abinsk Podzemgaz-stationen i Kuzbass (staden Kiselevsk ), som togs i drift 1955, arbetade på kol och upphörde att existera 1996, och Angren Podzemgaz-stationen i Uzbekistan ( staden Angren ), byggd 1963 (arbetar på brunkol) och fungerar till denna dag [10] .
Utvecklingen av underjordiskt förgasningsarbete fortsatte av institutet VNIIPodzemgaz (senare VNIIPromgaz, VNPO Soyuzpromgaz, nu OAO Gazprom Promgaz ).
Utanför Sovjetunionen utfördes de första underjordiska förgasningsexperimenten 1946 i USA (Alabama) och 1947 i Italien (nära Valdorio nära Florens).
1970- och 1980-talen präglas av ett ökat intresse för underjordisk kolförgasning utomlands: nästan alla stora kolproducerande stater i världen skaffade licenser från Sovjetunionen för tekniken för underjordisk kolförgasning. Under denna period besökte många delegationer Sovjetunionen, utländska specialister bekantade sig med de sovjetiska ingenjörernas prestationer, antog erfarenheten av att genomföra en process som i många avseenden var världens bästa inom området underjordisk förgasning (UCG). Men i själva Sovjetunionen, från mitten av 1970-talet, började intresset för CCGT att minska på grund av upptäckten av stora gasfält i norr.
I början av 2000-talet växte intresset för CCGT i USA, Indien och Kina, Australien, där experimentellt och industriellt arbete just nu pågår. Forskning inom området underjordisk kolförgasning bedrivs av Linc Energy som ägde flera anläggningar (bl.a. i Agren). Det var planerat att använda underjordisk förgasning i kolfyndigheter [11]
2013 byggdes ett komplex för kolförgasning i Lugansk-regionen [12]
Ett betydande bidrag till utvecklingen av idéer och teknik för underjordisk förgasning i Sovjetunionen gjordes av V. A. Matveev, P. V. Skafa [13] , N. A. Fedorov [14] , E. V. Kreinin.
Nödvändiga reaktionskanaler skapas i kollagen med hjälp av filtreringsbränning (eller filtrering) avstängning av brunnar, eller hydraulisk sprickbildning , eller riktad borrning av brunnar längs kollagen. Reaktionszoner bildas i förgasningskanalerna. Förgasningsprocessen utförs vanligtvis på luftblästring. De kemiska reaktionerna som sker i underjordiska förgasningskanaler liknar gasgeneratorprocessen (se Förgasning ). När kollagen avgasas rör sig reaktionszonerna och under inverkan av bergtrycket rör sig takstenarna och fyller det avgasade utrymmet med dem. På grund av detta förblir dimensionerna och strukturen hos förgasningskanalerna relativt konstanta under lång tid, vilket leder till konstant sammansättning av den resulterande gasen.
Två tekniska system för underjordisk kolförgasning används:
Det lägre värmevärdet för gas som produceras genom luftblästring är 3,2–5 MJ/m³; på en sprängning berikad med syre (60-65%), eller ånga-syre - 47,6 MJ / m³; gasens kemiska sammansättning är lämplig för syntes av ammoniak och kolväten .
För närvarande har underjordisk kolförgasning begränsade industriella tillämpningar. Yerostigaz, ett dotterbolag till australiensiska Linc Energy, producerar cirka 1 miljon m³ syntetisk gas per dag i Uzbekistan. Den resulterande gasen används som bränsle vid kraftverket i staden Angren . Linc Energy själv genomför endast pilotprojekt i Australien tillsammans med Cougar Energy. I Sydafrika har Eskom (tillsammans med Ergo Exergy som teknikleverantör) beställt en demonstrationsanläggning för att producera syngas i kommersiell skala till ett lokalt kraftverk. ENN deltar i ett pilotprojekt för underjordisk kolförgasning i Kina. I olika utvecklingsstadier utvecklas underjordiska kolförgasningsprojekt i Australien, Storbritannien, Ungern, Pakistan, Polen, Bulgarien, Kanada, USA, Chile, Indonesien, Indien och Botswana. Enligt Zeus Development finns det ett 60-tal pilotprojekt totalt.
Redan före det stora fosterländska kriget lockade den djärva vetenskapliga forskningen av unga kemiingenjörer från Donbass författaren Vera Ketlinskayas uppmärksamhet. Hon började skriva en roman kopplad till de komplexa, ibland dramatiska upp- och nedgångarna med att bemästra PGU. Det var först 1960 som romanen med den meningsfulla titeln "Annars är det inte värt att leva" färdigställdes. P.V. Skafa, V.A. Matveev och D.I. Filippov är prototyperna till huvudpersonerna i denna roman.