ban-tin-khcn-so-56-web

BẢN TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUI QUI SCIENCE AND TECHNOLOGY BULLETIN Số: 56/2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH QUANG NINH UNIVERSITY OF INDUSTRY MỤC LỤC KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUI QUI SCIENCE AND TECHNOLOGY BULLETIN SỐ 56/2021 BAN BIÊN TẬP Tổng biên tập: TS Hoàng Hùng Thắng Phó Tổng biên tập: TS Nguyễn Thế Vĩnh Thư kí biên tập: TS Phạm Đức Thang TS Nguyễn Khắc Hiếu Các ủy viên: TS Bùi Thanh Nhu TS Lưu Quang Thủy TS Tạ Văn Kiên TS Lê Quý Chiến TS Đỗ Chí Thành TS Lãnh Thị Hịa TS Nguyễn Thị Nhung TS Trần Văn Liêm ThS Nguyễn Thị Thanh Hoa TỊA SOẠN Trường Đại học Cơng nghiệp Quảng Ninh Yên Thọ - Đông Triều - Quảng Ninh ĐT: 0203.3871.292 Email: nckh@qui.edu.vn Website: qui.edu.vn GIẤY PHÉP XUẤT BẢN Số 70/GP-XBBT ngày 13/10/2020 Cục Báo chí Bộ Thơng tin Truyền thông  KHAI THÁC MỎ Xác định trạng thái ứng suất nguyên sinh khối đá không đàn hồi Vũ Ngọc Thuần Tổng quan công nghệ khí hóa than triển vọng áp dụng cơng nghệ tương lai Nguyễn Tơ Hồi Ứng dụng Internet vạn vật hệ thống điều khiển mạng cảm biến không dây Lê Thị Phương Nghiên cứu kiến trúc Middleware nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ môi trường mạng Đặng Đình Đức 13 Ứng dụng Blockchain xây dựng hệ thống phân quyền chăm sóc sức khỏe thông minh Phạm Thúy Hằng 18 Kết hợp phương pháp dây cung tiếp tuyến việc giải gần phương trình đại số siêu việt Nguyễn Thanh Huyền 23 Cơ sở xây dựng hình thành nhóm nghiên cứu trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Phạm Đức Thang Khương Phúc Lợi 27 Vận dụng, phát huy giá trị học lịch sử quý báu Cách mạng Tháng Tám năm 1945 công tác giáo dục quốc phòng, an ninh cho học sinh, sinh viên Đồn Quang Hậu Dương Khắc Mạnh 32 Những khó khăn giảng dạy tiếng Anh chuyên ngành trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh số giải pháp Đồng Thị An Sinh 35 Tăng cường công tác giáo dục đạo đức, nhân cách cho học sinh - sinh viên trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Cao Hải An Đỗ Xuân Huỳnh 40 Giải pháp nâng cao văn hóa học tập cho sinh viên trường ĐHCNQN Nguyễn Thị Diện Trần Văn Duyệt 42 Nâng cao kỹ thu thập xử lý liệu hoạt động nghiên cứu khoa học sinh viên trường ĐHCNQN Vũ Ngọc Hà Nguyễn Thị Hải Ninh 46 Nâng cao kỹ viết theo định dạng thi tiếng Anh B1 cho sinh viên năm cuối trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Ngô Hải Yến Nguyễn Thị Hà 50 Nâng cao hiệu hoạt động tự học Lưu học sinh Lào trường ĐHCNQN Nguyễn Phương Thúy 55  KHOA HỌC TỰ NHIÊN - CNTT  KHOA HỌC XÃ HỘI Vận dụng linh hoạt hoạt động trải nghiệm nhằm nâng cao khả tiếng việt cho sinh viên Lào trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Vũ Thị Thanh Huyền Nguyễn Thị Thanh Hoa 60 KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUI SỐ 56/2021 XÁC ĐỊNH TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT NGUYÊN SINH TRONG KHỐI ĐÁ ĐÀN HỒI NHỚT Vũ Ngọc Thuần Khoa Mỏ - Cơng trình, Trường Đại học Cơng nghiệp Quảng Ninh Email: thuanviet24@gmail.com Mobile: 0984921281 Tóm tắt Từ khóa: Áp lực; Biến dạng; Lời giải; Mơ hình Bài viết giới thiệu khái quát điều kiện biên giải toán ứng suất nguyên sinh Trên sở mơ tính chất khối đá mơ hình biến dạng, viết đưa lời giải cho việc xác định thành phần trạng thái ứng suất nguyên sinh, qua thấy mối quan hệ giá trị thành phần ứng suất với yếu tố mơ thay đổi áp lực ngang so với trường hợp khối đá đàn hồi ĐẶT VẤN ĐỀ Trạng thái ứng suất nguyên sinh trạng thái ứng suất tồn khối đá trước khối đá chịu tác động kỹ thuật người Các thành phần ứng suất trạng thái ứng suất nguyên sinh sử dụng cho điều kiện biên học đá khối đá Khi khảo sát trạng thái ứng suất nguyên sinh, thường coi khối đá môi trường đàn hồi không đàn hồi, đồng không đồng Bài viết đề cập tới việc giải toán trạng thái ứng suất nguyên sinh môi trường không đàn hồi, đồng nhất, khối đá mơ tả mơ hình học định PHÂN TÍCH TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT NGUYÊN SINH 2.1 Khái quát điều kiện toán Việc phân tích trạng thái ứng suất nguyên sinh lý thuyết dựa sơ đồ coi khối đá bán không gian vô hạn, hệ trục tọa độ đặt mặt đất coi mặt đất phẳng [1] Trong đó:  - Trọng lượng thể tích; z – Khoảng cách từ mặt đất đến điểm khảo sát; Do biến dạng theo phương nằm ngang bị cản trở nên thành phần ứng suất theo phương nằm ngang nhau, nghĩa là: x y (2) Hệ số tỷ lệ thành phần ứng suất theo phương nằm ngang ứng suất theo phương thẳng đứng gọi hệ số áp lực ngang hay hệ số áp lực hông: x = x/z (3) y = y/z (4) Trong trường hợp khối đá đàn hồi, [1] chứng minh hệ số áp lực ngang  phụ thuộc vào hệ số biến dạng ngang , không phụ thuộc vào mô đun đàn hồi E khối đá theo công thức: x y   y  z x  y x  z Hình Sơ đồ mơ hình bán không gian vô hạn  đá đồng nhất, thành phần Với giả thiết khối ứng suất theo phương thẳng đứng z điểm z trọng lượng phần tử phía đè xuống xác định theo biểu thức: z = .z (1) KH&CN QUI  1  1 z (5) (6) 2.2 Khối đá có biểu biến dạng đàn hồi nhớt Có thể thấy rằng, thực tế, khối đá khơng phải có tính đàn hồi mà chừng mực cịn có tính nhớt, tính dẻo Vì khảo sát trạng thái ứng suất nguyên sinh khối đá khác cần thiết để có nhìn khái qt trạng thái ứng suất khối đá Bằng cách tổ hợp mơ hình biến dạng có bản, mơ tả khối đá nhiều mơ hình khác nhau, mơ hình Maxwell dùng để mơ tả biến dạng khối đá đàn hồi – nhớt với pha rắn phần tử khống vật đóng vai trò phần tử Hooke, lỗ rỗng chứa nước đóng vai trị phần tử Newton Từ phương trình mơ hình biến dạng bản, phương trình ngun lý ghép nối tiếp xây dựng phương trình trạng thái đặc trưng SỐ 56/2021 KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUI  cho mối quan hệ ứng suất, biến dạng thời gian mơ hình Maxwell theo công thức (7)[3]:     E    (7)     E  H 1 1 N   Hình Mơ hình Maxwell   x   Trong đó:  xx ,  xy ,  xz - Các thành phần biến dạng tải trọng theo phương x, y, z gây d , từ cơng thức (8) dt   x  Ce suy ra:  x   xx   xy   xz (9) Dựa vào phương trình trạng thái mơ hình Maxwell xác định thành phần biến dạng theo công thức (10), (11), (12): x E     yy  y  y E     zz  z  z E   xx    x   E   z   x   1  d x E    dt   x  z 1 d x E     dt   x  z 1  E    ln  x  z    t  ln C 1    2.3 Phân tích trạng thái ứng suất nguyên sinh khối đá đƣợc mơ tả mơ hình Maxwell Dưới tác dụng trọng lực, phân tố đá bị biến dạng ngang Theo nguyên lý cộng tác dụng, biến dạng theo phương trục x  x xác định theo công thức (8) [1], [2]  x   xx   xy   xz (8) Với ý        x    x   z   x    x   z   E  1    x   z  1    x   z   E  Vì khối đá đồng nên theo (1):  z  z   z  , có: 1    x  1    x   z  E   E E    x   x  z   1 E  t    1 Tại t = 0,  x   C   z  1 z Từ có được: E  t     x  1 e z      (10) (15) x (11)  /(1 - ) (12) Với ý rằng:  xy   zy  . yy  xz   yz  . zz (13) (14) Kết hợp cơng thức (9)  (14) có:  x    x E   Hình Sự phụ thuộc thành phần ứng suất ngang vào thời gian   x   z      y    E  E     y   z      x    y   z   x    y   z  E  Lại có theo (3):  x   y   x   y   x  Và theo (2):  x    x  Nên có: t Hình (3) thể phụ thuộc thành phần ứng suất  x vào thời gian tồn khối đá Qua biểu đồ thấy, thời điểm ban đầu (t = 0) thành phần ứng suất  x = t    x   1 z Kết hợp (3), (4) với (15) có kết hệ số áp lực ngang theo công thức (16): KH&CN QUI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUI E  t     x   y  1 e      (16) Hình (4) thể phụ thuộc hệ số áp lực ngang vào thời gian tồn khối đá Qua biểu đồ thấy, thời điểm ban đầu (t = 0) hệ số áp lực ngang x = t   x   1 x /(1 - ) t Hình Sự phụ thuộc hệ số áp lực ngang vào thời gian KẾT QUẢ Vì hệ số áp lực ngang theo phương x phương y nên đặt   x  y Do đó, từ lời giải trên, thành phần ứng suất nguyên sinh khối đá có biểu mơ hình Maxwell biểu diễn qua công thức (17), (18), (19): (17)  z  z E  t     x y  1 e z (18)      KH&CN QUI SỐ 56/2021 E  t      1 e      (19) THẢO LUẬN Khối đá môi trường phức tạp với đặc trưng tính khác Mơ hình Maxwell số nhiều mơ hình sử dụng để nghiên cứu vấn đề học đá Lời giải mơ hình mang tính điển hình, cần nghiên cứu thêm mơ hình phức tạp khác để đưa lời giải trạng thái ứng suất nguyên sinh loại khối đá khác nhau, từ thấy ảnh hưởng thông số học khối đá đến giá trị trạng thái ứng suất KẾT LUẬN Như vậy, trạng thái ứng suất nguyên sinh khối đá mơ tả mơ hình Maxwell, thành phần ứng suất theo phương nằm ngang hệ số áp lực ngang phụ thuộc vào mô đun đàn hồi, hệ số độ nhớt thời gian tồn khối đá Các thành phần tăng dần theo thời gian đạt giá trị cuối tương tự khối đá đàn hồi đồng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Quang Phích (2005), Cơ học đá, Nxb Xây dựng, Hà Nội; [2] Nguyễn Quang Phích (1999), Mơ hình hóa tính chất học vật thể địa chất, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội [3] Nguyễn Văn Vớ (1997), Giáo trình Cơ lý đá, trường Cao đẳng kỹ thuật mỏ Quảng Ninh SỐ 56/2021 KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ QUI TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHỆ KHÍ HĨA THAN VÀ TRIỂN VỌNG ÁP DỤNG CƠNG NGHỆ TRONG TƢƠNG LAI OVERVIEW OF THE COAL GASIFICATION TECHNOLOGY AND PROSPECTS OF TECHNOLOGY APPLICATION IN THE FUTURE Nguyễn Tơ Hồi Khoa Mỏ - Cơng trình, Trường Đại học Cơng nghiệp Quảng Ninh Email: ngtohoai@gmail.com Mobile: 0912.298.997 Tóm tắt Từ khóa: Khí hóa than; Vỉa than; Cơng nghệ khai thác; Lỗ khoan Khoa học mỏ tập trung nghiên cứu giải vấn đề lớn lĩnh vực lý thuyết thực tiễn (các giải pháp công nghệ mới), nhằm thỏa mãn nhu cầu khai thác nguyên liệu cho sản xuất lúc nguồn tài nguyên thiên nhiên cạn kiệt dần Bởi lẽ đòi hỏi sản lượng khai khai thác, giá thành, suất lao động bảo vệ môi trường mối lo lắng chung Nhà nước toàn xã hội Những hướng chủ yếu mà nước tập trung sâu tìm tịi nghiên cứu lĩnh vực cơng nghệ khai thác mỏ theo mục tiêu như: công nghệ khai thác liên tục, cơng đoạn, cơng nghệ khai thác phải đạt u cầu cao bảo vệ thiên nhiên, bảo vệ môi trường sinh thái; hệ số tổn thất quặng, khoáng sản thấp nhất… Các phương pháp khai thác truyền thống ngành khai thác mỏ nhìn chung cho phép khai thác mỏ tương đối nông phần vỏ trái đất Con người chưa tiếp cận cách khai thác đạt hiệu kinh tế nguồn tài nguyên thiên nhiên sâu lòng đất; để tổn thất quặng, khoáng sản khai thác lớn Một công nghệ khai thác nghiên cứu thử nghiệm giới phương pháp khí hóa than, với triển vọng cơng nghệ đem lại hiệu kinh tế to lớn làm thay đổi hồn tồn cơng nghệ khai thác mỏ QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH PHƢƠNG PHÁP KHÍ HĨA THAN Năm 1888 nhà bác học vĩ đại người Nga Menđêleev báo cáo tổng kết vụ cháy lớn mỏ than đến kết luận rằng: “cần sử dụng trình cháy vào mục đích có lợi cho người” Năm 1912, nhà hoá học người Anh nêu dự án khoan giếng khoan có ống dẫn khí đến vỉa than, biến than đất thành khí than để sử dụng làm nhiên liệu đốt lò Những ý tưởng chuyển hố than thành khí cháy vỉa than nằm lòng đất nêu từ lâu, tới 50 năm sau tiến hành thực mỏ vùng Đơn Bát (Liên Xơ cũ), cịn nước khác tới năm 50 kỷ XX tiến hành thực nghiệm loạt nước như: Bỉ, Ý, Pháp, Marốc, Mỹ Anh, Séc Canada đầu năm 60 đưa vào sản xuất thử nghiệm Khí hố than lịng đất phương pháp khai thác mang tính tổng hợp có triển vọng phát triển mạnh mẽ tương lai Khí hố than q trình chuyển hố nguồn tài nguyên than nằm sâu lòng đất từ thể rắn thành thể khí Q trình khí hố than chuyển khai thác than từ phương pháp vật lý sang phương pháp hoá học, than đá từ thể rắn cao phân tử chuyển sang thể khí cháy có kết cấu phân tử thấp Khí hố than lịng đất cho phép kết hợp q trình cơng nghệ lớn xây dựng mỏ, khai thác, khí hố thành chu trình cơng nghệ khép kín Phương pháp khí hố than lịng đất loại bỏ thiết bị khai thác cồng kềnh, nặng nề, đắt tiền, đồng thời loại bỏ thiết bị khí hoá than lắp đặt mặt đất, giảm đáng kể khối lượng xây dựng mỏ Hình Minh họa phương pháp khí hóa than[4] ĐẶC ĐIỂM CƠNG NGHỆ KHÍ HĨA THAN DƢỚI LÕNG ĐẤT Than đá từ nhiều năm trở lại nguồn cung cấp lượng chủ yếu để sản xuất điện KH&CN QUI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUI phục vụ ngành công nghiệp luyện kim ngành công nghiệp khác Sơ đồ trình đốt cháy than sản phẩm sinh xem hình 2[2] Than đá Q trình Khử khí (Nhiệt phân) Karbonat Than cốc, nửa cốc Sản phẩm Hidro hóa Nhiệt lƣợng lỏng Các sản phẩm hydro cacbon lỏng (Xăng, dầu benren ) Kh í ga (Than cốc, cacbon hóa nhiệt độ thấp) SỐ 56/2021 Chia vỉa than thành nhiều đoạn, sau khoan lỗ khoan để phục vụ cơng tác khí hóa thu hồi sản phẩm khí hóa Cả hai vận chuyển lên mặt đất đường ống lắp đặt trình đào giếng Đốt cháy Khí hóa Xăng dầu N.lƣợng sƣởi ấm Hỗn hợp khí Năng lƣợng điện SNG (Khí thay khí tự nhiên) Hình Các trình sản phẩm sinh ra[2] Như thấy, trình để sử dụng than khí hóa Kết thu sản phẩm như: khí tổng hợp, nhiên liệu khí thay khí tự nhiên Khí hóa than lịng đất (UCG) khác với khí hóa mặt đất lị phản ứng, q trình khí hóa diễn trực tiếp khống sàng, vỉa than lịng đất Q trình phương pháp trực tiếp chuyển hóa than thành khí tổng hợp mà không cần phải khai thác than kỹ thuật thông thường công nghệ khai thác truyền thống Cơng nghệ khí hóa bao gồm than nằm lòng đất chịu tác động mơi trường khí hóa như: khơng khí chứa xy, nước hỗn hợp dẫn chất, kết phản ứng thu nhiệt diễn mạnh mẽ, nhiệt độ tăng cao, sau thời gian này, hỗn hợp khí sinh H2, CO, CO2 CH4 Tỷ lệ thành phần sản phẩm khí thu phụ thuộc vào điều kiện nhiệt động học Trong thực tế, khí hóa than hầm lị q trình khó khăn vơ phức tạp, địi hỏi phải có thêm nhiều nghiên cứu nhiều tính tốn thực nghiệm quy mơ trước trở thành cơng nghệ phổ biến có giá trị thương mại Quá trình UCG đốt cháy vỉa than điểm lỗ khoan địa nhiệt Sau sinh lửa, giai đoạn quan trọng cung cấp vào khu vực dẫn chất khí hóa, kết q trình khí hóa bắt đầu diễn Khi đám cháy phát triển, nhiệt độ tăng cao khu vực di chuyển dọc theo lỗ khoan khu vực đường khí ga thu hồi sản phẩm khí hóa[3] Mơ hình q trình phát triển khí hóa than vỉa than xem hình Cơng nghệ khí hóa than có hai biến thể bản, khác phương pháp mở vỉa để khí hóa, gọi phương pháp có khơng có giếng đứng Phương pháp giếng đứng, tên gọi đường lị mở vỉa tiếp cận than giếng đứng KH&CN QUI Hình Các khái niệm khí hóa than vỉa than khu phản ứng đường lị khí hố [4] Ngược lại, phương pháp không dùng giếng đứng, mục tiêu khí hóa vỉa than, đường lị mở vỉa dạng buồng đốt thực lỗ khoan từ mặt đất hình thành lên kênh cung cấp sản xuất khí, kênh kết nối với với vỉa than khí hóa Biến thể cơng nghệ UCG tiếp tục phát triển với trợ giúp đáng kể công nghệ khoan định hướng năm gần Sơ đồ phương pháp UCG trình bày hình hình a Ví dụ phương pháp lỗ khoan cục b Sơ đồ ứng dụng khí hóa vỉa 501 mỏ Wieczorek - Ba Lan[5] Hình Phương pháp giếng đứng Phân tích khả khí hóa than lịng đất khơng sử dụng giếng Với phương pháp lỗ khoan mở vỉa khoáng sàng ảnh hưởng đến SỐ 56/2021 khả thu hồi khí phát triển cơng nghệ khí hóa Đó cơng nghệ CRIP (Controlled Reacting Ignition Point), phát triển Mỹ từ năm 1980 đến 1990 phịng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore, họ sử dụng phương pháp khoan định hướng cho phép phát điện từ sản phẩm khí hóa điểm xác định vỉa than trợ giúp ống thép linh hoạt Khi thông số cung cấp khí giảm, điểm nạp thay đổi cho phép khí hố vỉa than KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ QUI trong, khơng gian bên chứa đầy khí trơ, cho phép quan trắc rị rỉ khí ga, ngăn ngừa ăn mịn truyền nhiệt[6] Sơ đồ cơng nghệ chung xem hình NGUN LÝ HÌNH THÀNH KHÍ TRONG Ổ CHÁY NGẦM KHI KHÍ HĨA THAN BẰNG PHƢƠNG PHÁP DỊNG Ngun lý hình thành khí ổ cháy ngầm khí hố than phương pháp dịng thể hình Hình Phương pháp khơng giếng UCG (ví dụ phương pháp CRIP) [7] Một vài công nghệ khác phát triển dựa kinh nghiệm Liên Xô công ty Ergo Exergy, công nghệ εUCG (εUnderground Coal Gasification) áp dụng thành cơng dự án khí hóa than Trung Quốc Phương pháp sử dụng nhiều phương pháp khoan đại, bao gồm lỗ định hướng xác lỗ khoan dọc nghiêng thông thường, sử dụng phương tiện khí hố khác nhau, lựa chọn tối ưu cho điều kiện[5] Nói cách đơn giản, cơng nghệ εUCG, đường lị mở vỉa tạo cách khoan hai lỗ khoan thẳng đứng, lỗ khoan cung cấp lỗ khoan khai thác Những lỗ kết nối lỗ khoan định hướng nằm vỉa than khí hóa Hình Sơ đồ cơng nghệ SWIFT[6] Cơng nghệ công nghệ SWIFT (Single Well Integrated Flow Tubing), phát triển Portman Energy vào năm 2012 cấp sáng chế năm 2013 Công nghệ sử dụng lỗ khoan thẳng đứng cho sản phẩm cung cấp dẫn chất Công nghệ sử dụng lớp vỏ để định vị đường ống bên - Lỗ khoan dẫn dịng khí thổi; 2- Lỗ khoan dẫn khí than lên mặt đất; 3- Kênh dẫn khí thổi đến ổ cháy; 4Kênh gom khí than đến ống Hình Sơ đồ ngun tắc q trình khí hố vỉa than[1] Tuỳ thuộc vào đặc điểm phản ứng hoá học q trình khí hố than lịng đất, phân lị khí hố than thành vùng theo chiều dài: vùng cháy, vùng tái điều tiết, vùng sấy nóng vỉa than Vùng cháy tính từ điểm mà ôxy tiếp xúc với bề mặt vỉa than, xảy phản ứng với than, điểm kết thúc vị trí ơxy hết hồn tồn để tạo lên khí ơxit cacbon (CO) Tại vùng cháy xảy phản ứng sau: C + O2 = CO2 + 394, kcal/kg.mol 2C + O2 = 2CO +221, kcal/kg.mol H2 + 0,5O2 = H2O + 242, kcal/kg.mol CO + 0,5O2 = CO2 + 286, kcal/kg.mol CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O + 801, kcal/kg Phản ứng tạo khí ơxit cacbon (CO) phản ứng thoát nhiều nhiệt lượng Nhiệt lượng KH&CN QUI KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ QUI chủ yếu nung nóng sản phẩm khí tạo nên nung nóng đất đá xung quanh làm bốc nước Tiếp đó, dịng khí di chuyển dọc theo lị khí hố phía sau vùng cháy gọi vùng tái điều tiết, nung nóng bề mặt vỉa than tới nhiệt độ 900-1200°C, với nhiệt độ nàv xảy phản ứng hoá học chủ yếu chuyển khí cacbonic (CO2) thành khí ơxit cacbon (CO) phản ứng khác sau: CO2 + C = 2CO + 173 (kcal/kg.mol) H2O + C = CO + H2 + 130 (kcal/kg.mol) 2H2O +C = CO2 + H2 + 803 (kcal/kg.mol) Các phản ứng phản ứng thu nhiệt lượng lớn, nhiệt độ dịng khí bị giảm dần phản ứng chậm dần nhiệt độ 700°C chấm dứt Vùng lị khí hố có nhiệt độ giảm dần tới 700°C gọi vùng tái điều tiết Luồng khí dịch chuyển tiếp làm vùng than nung nóng sản phẩm khí nhẹ, nước Tại vùng sấy nóng vỉa than, ảnh hưởng nước xảy phản ứng sau đây: CO + H2O = CO2 + H2 + 418,0 (kcal/kg.mol) CO + 3H2 = CH4 + H2O + 205,0 (kcal/kg.mol) C + 2H2 = CH4 + 75,3 (kcal/kg.mol) Đồng thời khả nhiệt khí giảm (150-200 kcal/1 triệu m3) làm giảm hiệu suất lị khí hố Vì người ta cố gắng làm giảm chiều dài lị khí hố cho nhỏ khơng có vùng Kinh nghiệm hoạt động trạm khí hố than ngầm lịng đất nhiều nước cho thấy, tổng chiều dài vùng: vùng cháy vùng tái điều tiết khoảng 25-30 m thích hợp SƠ ĐỒ CƠNG NGHỆ KHAI THÁC BẰNG PHƢƠNG PHÁP KHÍ HĨA THAN Sản xuất điện Tách CO2 xử lý khí Lỗ khoan cấp hỗn hợp khí Vỉa than Lỗ khoan thu hỗn hợp khí Nước vào Vỉa than Khu vực khí hóa Hình Sơ đồ cơng nghệ khai thác phương pháp khí hóa than[1] Để khai thác than phương pháp khí hố than, người ta tiến hành khoan lỗ khoan đến vỉa KH&CN QUI SỐ 56/2021 than, chúng xây dựng loạt lò nối Như có hệ thống lị dẫn, ống dẫn mà lưu chuyển khí than khơng khí Trong lòng đất, vỉa than đốt cháy với điều kiện định, dịng khí nóng hình thành dẫn hệ thống ống dẫn lỗ khoan đưa lên mặt đất tới nơi tiêu thụ Một số lỗ khoan sử dụng làm hệ thống thổi khí từ mặt đất xuống lò đốt, lại lỗ khác dẫn khí than nóng lên mặt đất Lượng khí than thu nhận thành phần cấu tạo phụ thuộc vào chế độ thổi khí vào buồng đốt Trong trình cháy, lửa nóng qua ống dẫn có tiết diện khác nhau, ảnh hưởng đến tốc độ thổi khí việc điều khiển làm thay đối thành phần khí than cách thay đổi tốc độ dịng khí mà thơi Qua thực nghiệm sản xuất phương pháp khí hố than số nước giới thu kết tích cực đầu năm 60 phương pháp chưa áp dụng rộng rãi Những cản trở làm cho trình khí hố than hiệu độ kín ống cháy lịng đất khơng cao, nước ngầm gây cản trở lớn trình đốt Những cản trở vượt qua bao quanh vỉa than lớp sét không thấm nước dẻo, đồng thời điều kiện lý tưởng việc khí hố than sử dụng khí thổi thời hạn định áp lực mà Thời gian gần đứng trước nguy trữ lượng dầu mỏ khí đốt từ nguồn tài nguyên thiên nhiên cạn kiệt nhanh, nhiều nước đẩy mạnh việc nghiên cứu sản xuất khí đốt nhân tạo phương pháp khí hoá than đặc biệt ý nghiên cứu dải rộng chế độ đốt nhằm nâng cao hiệu khí hố than chất lượng khí than Kinh nhiệm thực tế 40 năm qua khí hố than LB Nga thử nghiệm số mỏ vùng than nâu, có độ ẩm 40% chiều dày vỉa tử 0,5 m đến 20 m, vỉa nằm sâu mặt đất khoảng 75-300 m góc dốc vỉa α  60°, thử nghiệm số mỏ than đá có độ tro cao 25- 40%, vỉa mỏng 0,6-1 m, độ sâu khoảng 400 m Hiện nay, phương pháp mở vỉa khí hố than nhìn chung tiến hành tương tự mở vỉa khai thác dầu mỏ khí đốt Những thành phần sơ đồ cơng nghệ khai thác phương pháp khí hóa than bao gồm: lỗ khoan đến vỉa than nơi, chúng nối lại đường ống dẫn Mội đầu lỗ khoan thổi khí đến vỉa than nơi ổ đốt, lỗ khoan hút khí than lên KẾT LUẬN SỐ 56/2021 - Phương pháp khí hố than có nhược điểm hệ số sử dụng thấp, nhiệt lượng cháy khí hố than khơng cao (chỉ 0,15 - 0,2 so với khí đốt thiên nhiên), tiêu hao lượng lớn chủ yếu vào việc tạo dịng khí thổi có áp lực (chiếm 90%) toàn tiêu hao lượng khí hố than, hệ số tổn thất lớn, lượng khí than bị rị rỉ nhiều khoảng 17%, gây ô nhiễm nguồn nước ngầm nước mặt vùng mỏ, - Những cơng nghệ có ứng dụng khí hố than khai thác mỏ than nâu, than đá tính kinh tế so với khai thác khí đốt thiên nhiên - Tuy nhiên, vùng khơng có dầu mỏ, khí thiên nhiên mà có trữ lượng than nâu, hay than đá với trữ lượng không lớn, phải vận chuyển từ xa nguồn lượng cung cấp cho tiêu dùng với chi phí giá thành cao việc áp dụng khí hố than đem lại hiệu định Mặc dầu có nhược điểm nêu việc ứng dụng phương pháp khí hố than đem lại kinh tế lớn số mỏ than nhỏ, vỉa than mỏng chiều dày lớp đất phủ lớn, vỉa than nằm bảng cân đối, tận thu khu mỏ hết thời hạn khai thác - Kinh nghiệm giới cho thấy, cơng nghệ khí hóa than lịng đất lựa chọn hàng đầu để tận dụng tối đa nguồn tài nguyên, đặt biệt công nghệ khai thác cổ điển không khả thi mặt kỹ thuật kinh tế - Tuy giới có nhiều kinh nghiệm, cơng nghệ khí hóa than lịng đất chưa hồn thiện để ứng dụng rộng rãi cơng nghiệp khai khống Với nhiều điều kiện địa chất khống sàng, vị trí khí hóa than, điều kiện công nghệ, bảo vệ môi trường, công tác an tồn, quan trắc đầy đủ q trình khí hóa than, KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUI khả lợi nhuận dự án quy mô công nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Baron R., Kabiesz J., Koteras A.: Wybrane aspekty ryzyka środowiskowego związanego z procesem podziemnego zgazowania węgla [w]: „Zagrożenia i technologie” pod red J Kabiesz, 2013 [2] Karcz A., Ściążko M.: Energochemiczne przetwórstwo węgla paliw ciekłych Wiadomości Górnicze, nr 2, Katowice 2007 [3] Kapusta K., Stańczyk K.: Uwarunkowania i ograniczenia rozwoju procesu podziemnego zgazowania węgla w Polsce Przemysł Chemiczny 2009, 88/4 [4] Self S., Reddy B., Rosen M.:Review of underground coal gasification technologies and carbon capture, International Journal of Energy and Environmental Engineering, 2012 [5] Strugała A., Czaplicka-Kolarz K., Ściążko M.: Projekty nowych technologii zgazowania węgla powstające w ramach Programu Strategicznego NCBiR, „Polityka Energetyczna”, tom 14, zeszyt 2, s 375-390 [6] Stojcevski A., Harish Kumar RN, Devamanokar Lakshmanan Udayakumar, Maung Than Oo A.: Underground Coal Gasification: an alternate, Economical, and Viable Solution for future Sustainability, International Journal of Engineering Science Invention, Vol 3, Issue 1, 2014 [7] Shafirovich E Varma A.: Underground Coal Gasification: A Brief Review of Current Status, Ind Eng Chem Res., 2009, 48 (17) KH&CN QUI