Underjordisk kulforgasning ( UCG ) er en fysisk og kemisk proces til at omdanne kul til brændbare gasser ved hjælp af fri eller bundet ilt direkte i jordens tarme [1] . Samtidig bliver kul i sømmen, under jorden, til brændbar gas (underjordisk forgasningsgas, generatorgas, kunstig gas), som har tilstrækkelig brændværdi til energi og teknologisk brug.
Ideen om underjordisk forgasning tilhører D. I. Mendeleev , og at dømme efter hans notesbøger udtænkte han først i begyndelsen af 80'erne af det XIX århundrede: "det er nok at sætte ild til kul under jorden, gøre det til belysning eller generator, eller vandgas og aflede ham gennem rør lavet af papir imprægneret med harpiks og pakket ind i tråd” [2] . Den første officielle præsentation af ideen findes i 1888 i artiklen af D. I. Mendeleev "The future force resting on the banks of the Donets" [3] . Senere (1912) blev den samme idé udtrykt af den engelske kemiker W. Ramsay . I Storbritannien var emnet for underjordisk kulforgasning Carl William Siemens og Alfred Betts. Patenter blev udstedt i Storbritannien, Canada, USA og Rusland. I 1914 begyndte tests på teknologien til underjordisk gasproduktion.
Verdens første underjordiske kulforgasningsprojekt blev udviklet i USSR i 1928 [4] . I 1933 blev Podzemgaz-kontoret (senere trust) etableret i USSR for at koordinere forskning, design og eksperimentelt arbejde med underjordisk kulforgasning [5] . Hovedpolygoner: Lisichanskaya forsøgsstation, Kamensk-Shakhtinskaya station, Gorlovskaya station (Donbass).
Den første vellykkede metode, den såkaldte. "in-line", blev udviklet af en gruppe tidligere studerende fra Stalin (Donetsk) Coal Chemical Institute ( P. V. Skafa , V. A. Matveev , D. I. Filippov ) under vejledning af professor I. E. Korobchansky [6] og med aktiv bistand fra professor V. S. Kryma [7] . Efter laboratorietest i 1934 blev resultaterne af undersøgelsen implementeret af denne gruppe ved Podzemgaz Lisichansk-minen og Podzemgaz-minen nr. 4 i Gorlovka. [8] [9] . Den første vellykkede test fandt sted den 24. april 1934.
De mest berømte pilotvirksomheder for underjordisk forgasning var: South Abinsk Podzemgaz-stationen i Kuzbass (byen Kiselevsk ), som blev sat i drift i 1955, arbejdede på kul og ophørte med at eksistere i 1996, og Angren Podzemgaz-stationen i Usbekistan ( byen Angren ), bygget i 1963 (arbejder på brunkul) og arbejder den dag i dag [10] .
Udviklingen af underjordisk forgasningsarbejde fortsatte af instituttet VNIIPodzemgaz (senere VNIIPromgaz, VNPO Soyuzpromgaz, nu OAO Gazprom Promgaz ).
Uden for USSR blev de første underjordiske forgasningseksperimenter udført i 1946 i USA (Alabama) og i 1947 i Italien (nær Valdorio nær Firenze).
1970'erne og 1980'erne er præget af en bølge af interesse for underjordisk kulforgasning i udlandet: næsten alle de store kulproducerende stater i verden erhvervede licenser fra Sovjetunionen til teknologien til underjordisk kulforgasning. I denne periode besøgte mange delegationer Sovjetunionen, udenlandske specialister stiftede bekendtskab med de sovjetiske ingeniørers resultater, overtog erfaringerne med at gennemføre en proces, der i mange henseender var verdens bedste inden for underjordisk forgasning (UCG). Men i selve USSR begyndte interessen for CCGT at falde fra midten af 1970'erne på grund af opdagelsen af store gasfelter i nord.
I begyndelsen af det 21. århundrede voksede interessen for CCGT i USA, Indien og Kina, Australien, hvor eksperimentelt og industrielt arbejde i øjeblikket er i gang. Forskning inden for underjordisk kulforgasning udføres af Linc Energy, som ejede flere installationer (bl.a. i Agren). Det var planlagt at bruge underjordisk forgasning i kulforekomster [11]
I 2013 blev der bygget et kompleks til kulforgasning i Lugansk-regionen [12]
Et væsentligt bidrag til udviklingen af ideer og teknologi til underjordisk forgasning i USSR blev ydet af V. A. Matveev, P. V. Skafa [13] , N. A. Fedorov [14] , E. V. Kreinin.
Nødvendige reaktionskanaler skabes i kullagene ved hjælp af filtrering-fyring (eller filtrering) lukning af brønde, eller hydraulisk frakturering eller retningsbestemt boring af brønde langs kullaget. Der dannes reaktionszoner i forgasningskanalerne. Forgasningsprocessen udføres normalt ved luftblæsning. De kemiske reaktioner, der finder sted i underjordiske forgasningskanaler, ligner gasgeneratorprocessen (se Forgasning ). Efterhånden som kullagen afgasses, bevæger reaktionszonerne sig, og under påvirkning af stentryk bevæger tagstenene sig og fylder det afgassede rum med dem. På grund af dette forbliver dimensionerne og strukturen af forgasningskanalerne relativt konstante i lang tid, hvilket fører til konstanten af sammensætningen af den resulterende gas.
To teknologiske ordninger for underjordisk kulforgasning bruges:
Den laveste brændværdi for gas produceret ved luftblæsning er 3,2–5 MJ/m³; på en eksplosion beriget med oxygen (60-65%) eller damp-ilt - 47,6 MJ / m³; den kemiske sammensætning af gassen er velegnet til syntese af ammoniak og kulbrinter .
I øjeblikket har underjordisk kulforgasning begrænsede industrielle anvendelser. Yerostigaz, et datterselskab af det australske Linc Energy, producerer omkring 1 million m³ syntetisk gas om dagen i Usbekistan. Den resulterende gas bruges som brændstof på kraftværket i byen Angren . Linc Energy selv udfører kun pilotprojekter i Australien sammen med Cougar Energy. I Sydafrika har Eskom (sammen med Ergo Exergy som teknologileverandør) bestilt et demonstrationsanlæg til at producere syngas i kommerciel skala til et lokalt kraftværk. ENN deltager i et pilotprojekt for underjordisk kulforgasning i Kina. På forskellige udviklingsstadier udvikles underjordiske kulforgasningsprojekter i Australien, Storbritannien, Ungarn, Pakistan, Polen, Bulgarien, Canada, USA, Chile, Indonesien, Indien og Botswana. Ifølge Zeus Development er der omkring 60 pilotprojekter i alt.
Selv før den store patriotiske krig tiltrak den dristige videnskabelige forskning fra unge kemiingeniører fra Donbass forfatteren Vera Ketlinskayas opmærksomhed. Hun begyndte at skrive en roman forbundet med de komplekse, nogle gange dramatiske op- og nedture ved at mestre PSU. Det var først i 1960, at romanen med den meningsfulde titel "Ellers er det ikke værd at leve" blev færdig. P.V. Skafa, V.A. Matveev og D.I. Filippov er prototyperne på hovedpersonerne i denne roman.