Техника - молодёжи 1958-02, страница 25

Неподалеку от Тулы, в недрах Шатского месторождения бурого угля, бушует подземный пожар. Катастрофа, стихийное бедствие? Нет, этог пожар не вызывает у людей тревоги. Они сами подожгли угольный пласт, чтобы под землей превратить его в горючие газы.

В нашей стране уже работает немало опытных и промышленных установок подземной газификации. Но Шатская — особенная. На ее базе создана первая в мире газотурбинная электростанция.

Вы не увидите здесь громоздких котельных установок, без которых не может обойтись ни одна паротелловая электростанция. Вместо них возле главного корпуса размещены небольшие здания компрессорной установки и вспомогательных служб. А от станции по чистому полю тянутся трубы к необычному «газогенераторному цеху». Но не ищите здесь привычных заводских зданий: цех расположен под землей на глубине около 60 м— там, где залегает уголь.

На поверхности вы не обнаружите и характерных признаков угольной шахты: копра и эстакад с движущимися по ним вагонетками, пирамидальных отвалов пустой породы— терриконов. Толщу земли пронизывают только вертикальные скважины. Одни из них предназначены для подачи воздуха в огневые забои, другие — для отвода оттуда газа. В угольном пласте они соединяются прожженными каналами. И там, под землей, нет ни штреков, ни электровозов, ни других машин, работающих в обычной шахте.

На поверхности в воздуходувном цехе работают мощные нагнетатели, которые по трубопроводам подают воздух в дутьевые скважины и каналы. Здесь кислород воздуха при высоких температурах вступает в химическую реакцию с углеродом угля, образуя горючий газ. Подземный пожар бушует со страшной силой, температура достигает тысячи градусов.

Через газоотводящие скважины, пробуренные на расстоянии 25—50 м от дутьевых, газ из подземелья выводится на поверхность и по трубам подается на электростанцию. Таким образом, из угольного пласта извлекаются только продукты газификации угля, а вся зола остается под землей. По мере сгорания угля процесс газификации постепенно перемещается на соседние участки, где бурятся новые скважины.

Геологи подсчитали, что запасов угля на Шатском месторождении хватит надолго.

Добытый под землей газ перед поступлением на электростанцию подвергается очистке. В скруббере — вертикальных цилиндрических сосудах, в которых циркулирует вода, — газ охлаждается и очищается от пыли. Затем его пропускают через электрофильтры, где под действием электрического тока от газа отделяется смола, и лишь потом его направляют к газовой турбине.

Эта турбина по принципу действия аналогична паровой, только на лопатки ее колес воздействуют не расширяющиеся водяные пары, а горячие продукты сгорания газа. Для этого очищенный газ сжимается последовательно в трех центробежных компрессорах: низкого (1), среднего (2) и высокого (3) давления (смотри схему на следующей странице). Сжатый до 12 атмосфер, он проходит через подогреватель <11) и поступает в камеру сгорания высокого давления (9). Одновременно в нее подается воздух, также сжатый до 12 атмосфер в других компрессорах <4, 5, 6).

Количество воздуха, поступающего в камеру, в несколько раз больше, чем его нужно для полного сжигания газа. В результате температура смеси продуктов сгорания и избытка воздуха не превышает 650°С. Эта смесь и направляется на лопатки турбины высокого давления (8). Расширяясь, она приводит во вращение вал

турбины. Давление смеси при этом уменьшается до 4 атмосфер. Из турбины высокого давления газовая смесь •при температуре около 450°С попадает в камеру сгорания низкого давления (10). Сюда же дополнительно подаются подземный газ и воздух, сжатые до 4 атмосфер.

При сжигании новой порции горючего газа температура смеси всех продуктов, поступивших в камеру низкого давления, снова повышается до 650°С. Из этой камеры газы направляются на лопатки турбины низкого давления (7). Расширяясь здесь с четырех до одной атмосферы давления, они приводят во вращение вал турбины, который одновременно является валом генератора (12), вырабатывающего электрический ток. Этот же вал турбогенератора приводит в движение воздушный и газовый компрессоры высокого давления (3,6). А газовые и воздушные компрессоры низкого и среднего давления находятся на общем валу с газовой турбиной высокого давления, являющейся вспомогательной, вся мощность которой расходуется только на работу этих компрессоров.

Отработанные газы из турбины низкого давления поступают в подогреватель и здесь отдают свое тепло воздуху и подземному газу перед поступлением их в камеру сгорания, а затем выбрасываются в атмосферу.

Мощность газовой турбины Шатской электростанции — 12 тыс. квт. Для ее работы из подземных газогенераторов ежечасно будет подаваться 42 тыс куб м таза.

Но даже при такой небольшой мощности новой станции себестоимость вырабатываемой ею электроэнергии будет на 30% ниже, чем на паровой угольной электростанции той же мощности. С увеличением мощности газотурбинных станций, работающих на базе подземной гзификации угля, их экономическое преимущество будет все больше и больше возрастать.

Сейчас при начальной температуре газа 650°С кпд Шатской электростанции составит около 27%. Но если начальную температуру газа повышать, то кпд турбины начнет возрастать: при каждых 100° повышения он будет увеличиваться примерно на 3%.

Конструкторы считают что практически кпд газовых турбин можно довести до 38%. При таком коэффициенте полезного действия на газотурбинной электростанции мощностью в 1,2 млн. квт стоимость электроэнергии одного квт-ч составит около 1,0 копейки, то есть в два раза дешев че, чем на паротепловой электростанции той же мощности.

Кроме того, тепло отходящих газов можно использовать для отопления. Если их охлаждать с 250 до 150°, то можно получить 750 млн. кал в час. Этого тепла хватило бы на обогрев 28 тысяч двухэтажных 16-квартирных домов — большого промышленного города. Но для этого металлурги должны создать более жаропрочные стали, а машиностроители — разработать наиболее рациональную систему охлаждения лопаток турбины, создать тур-боустановку с единым многоступенчатым валом.

В качестве побочных продуктов на газотурбинной электростанции можно получить более 100 тыс. т серы и 50 тыс. т гипосульфита в год. Из смолы, отделенной от газа, вырабатывается фенол, которого вполне достаточно для изготовления 1 500 т пластмассы в год.

Шатская электростанция — подлинно социалистическое предприятие. Здесь человек освобожден от тяжелых подземных работ и от затраты мускульной энергии. Вся его работа сведена к наблюдению и регулированию технологических процессов и совершенных м ханиз-мов.

Пуск Шатской ст нции — это итог совместных творческих усилий большого коллектива работников.

19

подземный газ

ВРАЩАЕТ ТУРБИНЫ

А. ГВОЗДЕВ, заместитель начальника Главподземгаза, М. ШАПИРО, старший инженер

Главподземгаза