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Verfahren zum Entgasen und Verbrennen von unterirdischem Brennstoff
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbrennen und Entgasen
von unter der Erdfläche befindlichen Brennstoffschichten und insbesondere auf ein
Verfahren zum Verbrennen von solchen Brennstoffschichten ohne Abbau, um DestillatIonsprodukte
aus ihnen zu gewinnen und ihren Wärmewert auszunutzen.
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Unter der Erdfläche befindliche Schichten solcher mineralischen Brennstoffe,
wie Schiefer und Braunkohle, mit hohem Gehalt an destillierbaren Produkten sind
an mehreren Stellen in deii Vereinigten Staaten von Nordamerika vorhanden und kommen
reichlich auch in anderen Teilen der Welt vor.
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Zur Gewinnung der flüchtigen Bestandteile solcher Schichten war es
bisher notwendig, diese Brennstore abzubauen und sie einer Trockendestillation in
großen, speziell konstruierten Retorten zu unterziehen.
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Obwohl diese Methode in der Hinsicht vorteilhaft ist, daß man einen
großen Teil der im Rohniaterial vorhandenen, destillierbaren Produkte gewinnt, erfordert
sie jedoch, daß der Brennstoff durch Grubenbau gebrochen und auf besondere Weise
behandelt wird.
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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher, die destillierbaren
Produkte in solchen unterirdischen Brennstoffschichten zu gewinnen, ohne den Brennstoff
abzudecken und zu brechen oder besondere Apparate für die Destillation des gebrochenen
Materials konstruieren zu @brauchen.
Ein anderes Ziel der Erfindung
ist, den Wärmewert in unterirdischen Brennstoffschichten ohne Grubenbau frei zumachen
und auszunutzen. Ein anderes Ziel der Erfindung in diesem Zusammenhange ist, eine
Einheit zur Erzeugung von Dampf zu entwickeln, die versetzbar in bestimmte Teile
brennender, unterirdischer Brennstoffschichten eingeführt und von einer Stelle zu
einer anderen verlegt werden kann, je nachdem die Verbrennung fortschreitet, um
auf die beste Weise den Wärmewert des Brennstoffs für Dampferzeugung auszunutzen.
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Noch ein anderes Ziel der Erfindung ist, eine billige und bequeme
Methode zum Freimachen des Wärmewertes und der destillierbaren Produkte in unterirdischen
Brennstoffschichten zu erhalten.
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Die Zeichnung zeigt ein vollständiges Beispiel für eine Ausführungsform
der Erfindung, das auf die gegenwärtig bestmögliche Weise für die praktische Verwendung
der Erfindung ausgeführt ist.
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Die Zeichnungsfigur zeigt einen senkrechten Schnitt durch eine unterirdische
Brennstoffschicht und wie das Verfahren ausgeführt wird.
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Mit i 'in der Zeichnung wind eine unterirdische Schicht von Braunkohle
bezeichnet, die zwischen einer nicht brennbaren Schicht 2 von Erde und Stein, die
sich bis zur Erdfläche erstreckt, und einer Schicht von Fels 3, die sich
unter der Brennstoffschicht erstreckt, liegt.
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Die erste Maßnahme bei der Verwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung
besteht darin, daß man eine Reihe voneinander getrennter Löcher 4 in die Brennstoffschicht
bohrt. Vorzugsweise werden diese Löcher von der Erdoberfläche gebohrt, obwohl sie
auch von der Seitenwand eines Schachtes gebohrt werden können. Durch wenigstens
eines dieser Löcher wird die unterirdische Schicht auf irgendeine geeignete Weise,
z. B. elektrisch, entzündet. Luft wird durch eines oder mehrere der Löcher mittels
einer Pumpe 5 gepumpt, um die Verbrennung in dem Punkt zu unterhalten, wo das Brennstoffbett
entzündet worden ist. Wenn die Braunkohleschichten porös sind, wird Druckluft durch
die Zwischenräume des Brennstoffs in genügenden Mengen dringen können, um eine befriedigende
Verbrennung unterhalten zu können.
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Die in die Brennstoffschicht eingepumpte Luft wird vorzugsweise, aber
nicht notwendigerweise, in einem geeigneten Luftvorwärmer 6 vorgewärmt. Die Vorwärmung
der Luft erleichtert die Entzündung und die Verbrennung des Brennstoffs.
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Rohre oder andere geeignete Leitungen 7 werden in die Verbrennungszone
8 heruntergeführt, und ein wärmeabsorbierendes Mittel, wie Wasser oder eine Mischung
von Wasser und Dampf, wind kontinuierlich durch sie mittels einer Pumpe 9 getrieben.
Durch Regulierung der Strömungsgeschwindigkeit des wärmeabsorbierenden Mittels kann
die Verbrennungstemperatur in der Verbrennungszone reguliert werden, so daß sie
unter der Sinterungstemperatur des Brennstoffs gehalten werden kann.
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Die Wärme des somit erhitzten Mittels kann an einem Zentralpunkt io,
wie z. B. einem gewöhnlichen Dampfdom, gesammelt werden. Hierdurch wird es möglich,
die von der brennenden Brennstoffschicht 8 absorbierte Wärme für nützliche Zwecke
auf geeignete. bekannte Weise auszunutzen.
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Die Rohre oder Leitungen 7 können natürlich aus den Löchern, in welche
sie eingeführt,sind, herausgezogen werden, so daß sie von einer Stelle zu einer
anderen je nach Bedarf verlegt werden können, um die Wärme von dem brennenden Brennstoff
so nutzbringend als möglich auszunutzen. Die Sammeleinheit io soll in der gleichen
Weise versetzbar sein.
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In der die Verbrennungszone umgebenden oder benachbarten Zone i i
erfolgt eine Destillation des Brennstoffs als ein Resultat der Erhitzung des Materials
in dieser Zone durch Verbrennen des Brennstoffs, der schon brennt. Die somit frei
gemachten, destillierbaren Produkte werden mittels Rohren 12, die an die Mündungen
von Löchern in der Destillatioriszone angeschlossen sind, gewonnen, welche Rohre
zu geeigneten Sammelorganen 13 führen, in welchen die Destillate für nachfolgende
Raffinierung oder sonstige erwünschte Anwendung gelagert werden können.
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Je nachdem die Verbrennung fortschreitet, verbrennt die ursprünglich
entzündete Zone 8 endgültig, und die Verbrennung breitet ,sich auf den nach der
Destillation übriggebliebenen Koks i i aus. Die Trockendestillation erfolgt jetzt
in einer Zone, die die ursprüngliche Destillationszone i i umgibt oder neben dieser
neuen liegt, auf Grund der Verbrennung des restlichen Kokses. Die Destillationsprodukte
in der neuen Destillationszone werden auf die oben beschriebene Weise gewonnen.
Die Verbrennungs- und Destillationsprozesse werden sich somit von dem Punkt der
ursprünglichenAnzündung als Zentrum auswärts verbreiten, wobei die Destillation
in der Zone des urverbrannten Brennstoffs in der Nähe der Verbrennungszone erfolgt.
Wenn die Destillation beendet ist, wird der restliche Koks verbrannt.
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Zur Unterhaltung der Verbrennung und Aufrechterhaltung des Destillationsprozesses
braucht man nur kontinuierlich Druckluft in der Nähe der Verbrennungszone einzuführen.
Wenn erwünscht, kann etwas von dem Destillationsgas vom Sammelbehälter 13 durch
eine mit Ventil versehene Leitung 14 abgezapft werden, die zur Einlauföffnung der
Pumpe 5 führt. Hierdurch ist es möglich, eine leicht entzündbare, gasförmige Brennstoffmischung
in die Brennstoffschicht hinunterzupumpen, wobei Vorkehrungen zu treffen sind, die
eine Explosion verhüten.
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Je nachdem der Prozeß durch die Brennstoffschicht fortschreitet ist
es notwendig, von Zeit zu Zeii die Vorrichtung für die Zufuhr von Luft und die Rohre
7, durch welche das wärmeabsorbierende Mittel strömt, zusammen mit den Rohren 12
und den übrigen Vorrichtungen zum Sammeln der Destillationsprodukte anderswo anzubringen.
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Der Rauch und andere Abfallprodukte von der Verbrennung, die durch
die Löcher 4 von der Verbrennungszone hinaufkommen, werden in Hauben 15 gesammelt,
die in geeigneter Weise über den Löchern angebracht sind. Leitungen 16 führen diese
Abgase
nach einem Schornstein 17. Man sieht vorzugsweise ein Ausblasgebläse
18 vor, um ein besseres Absaugen des Rauches und der Abgase zu bewirken. Wie die
ganze übrige Vorrichtung sind die Hauben 15 versetzbar, und außerdem sind die Leitungen
16 einstellbar, um die erforderliche Versetzung der Rauben zu ermöglichen, aber
der Schornstein braucht nur wenig oder gar nicht versetzt zu werden. 1)a Sintern
in der unterirdischen Brennstoffschicht auf die Verbrennung sehr unvorteilhaft einwirken
würde. ist es ttotwetidig, die Verbrennungstemperatur unter derjenigen Temperatur
zu halten, bei welcher Sintern in dein in Verbrennung befindlichen Brennstoff vorkommt.
Dies wird durch Regulieren der Strömung des wärmeabsorbierenden Mittels durch die
Leitungen 7 bewirkt, welches Mittel indessen immer die weitere Aufgabe hat, die
Wärme auszunutzen, die in dein abrennenden Brennstoff frei gemacht worden ist.
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Aus der obenstehenden Beschreibung und der Zeichnung geht deutlich
hervor, daß man durch die vorliegende l?rfindung die Möglichkeit erhält, unterirdische
Brennstoffschichten zu verbrennen und zu entgaset, uni aus ihnen ihre destillierbaren
Produkte und Wärme frei zu machen und zu gewinnen, ohne sie aus der Erde heraufnehmen
zu brauchen.