Советские инженеры разработали так называемый поточный метод газификации. Он не требует тяжелого подземного труда и осуществляется так.
В земле с помощью механизмов для глубокого бурения делают два отверстия — выработки (рис. 13).
Рис. 13. Схематическое изображение станции подземной газификации угля. 1 — компрессоры, вдувающие под землю воздух, обогащенный кислородом; 2 — пласт угля; 3 и 5 — вертикальные выработки; 4 — горизонтальная выработка; 6 — скрубер — аппарат, в котором газ очищается от пыли и охлаждается; 7 — приборы управления; 8 — насосы для воды, подаваемой в скрубер; 9 — газопроводы.
Сначала эти отверстия минуют верхние, наносные слои земли — песок и глину. Затем они достигают угольного пласта и пронзают его насквозь. Под землей выработки соединяются между собою узким коридором, в котором и происходит газификация угля.
Угольный пласт зажигается опущенной под землю проволочной спиралью, раскаленной током. По одной из выработок с поверхности земли начинают вдувать воздух или, еще лучше, — кислород. Воздушный поток (поэтому, между прочим, этот способ газификации и называется поточным) омывает раскаленную нижнюю поверхность угольного пласта. Кислород соединяется с углеродом угля, образуя уже известный нам горючий газ — окись углерода.
Горючий газ поднимается по другой выработке на поверхность земли и поступает в специальный аппарат — скрубер, где он охлаждается и очищается от пыли. После этого газ по проложенным в земле трубопроводам направляется к потребителям.
Угольный пласт постепенно «выгазовывается». Выгазовывание идет по пласту, снизу вверх. На месте угольного пласта остается немного золы и свободное пространство, которое постепенно засыпается обвалившейся землей, прикрывавшей угольный пласт.
Специальные приборы, спущенные под землю и находящиеся на ее поверхности, позволяют постоянно следить за газификацией. Электрические пирометры в любой момент указывают температуру газифицируемой поверхности угольного пласта, а газоанализаторы точно устанавливают состав выходящего из недр земли горючего газа. По данным этих приборов технический персонал станции регулирует процесс, уменьшая или увеличивая количество кислорода, а иногда и водяного пара, вдуваемого под землю.
Фашистское нашествие временно приостановило работу наших основных станций подземной газификации, находящихся в Донбассе. Эти станции были разрушены врагом. Однако и в годы войны работа в области подземной газификации не прекращалась ни на минуту. Десятки миллионов кубических метров горючего газа выдала заводам станция «Подземгаз» в Подмосковном угольном бассейне.
Работа по дальнейшему совершенствованию подземной газификации угля продолжается. Перед народным хозяйством нашей страны открывается большое будущее. Ведь угольная промышленность, несмотря на механизацию многих трудоемких работ, требует огромных затрат человеческого труда. Добывая уголь, человек углубляется в землю на сотни метров, с помощью сложных машин он раздробляет угольный пласт, поднимает уголь на поверхность земли, очищает его, сортирует и развозит по всей стране. Немало угля при этом остается под землей. А многие угольные пласты и вовсе не разрабатываются, так как они слишком тонки: в них не могут разместиться для работы человек и его механизмы.
Газификация угля под землей освободит человека от тяжелого подземного труда, поможет избежать больших потерь при угледобыче и даст возможность использовать даже самые тонкие пласты угля.
Добыча газа из подземных угольных пластов потребует большого количества кислорода, ускоряющего процесс газификации и позволяющего получить полноценный горючий газ.
КИСЛОРОДНОЕ ДУТЬЕ В МЕТАЛЛУРГИИ
Кислород активно поддерживает горение. Значит, его целесообразно применять прежде всего в тех процессах, которые связаны с горением, с получением высоких температур. Таким процессом, помимо газификации твердых топлив, является производство чугуна, стали и многих других металлов. Использование кислорода в металлургии сулит настоящую техническую революцию в этой наиболее древней и наиболее важной отрасли промышленности. «Огненный воздух», поданный в домну или сталеплавильную печь, не только увеличит количество выплавляемого металла, но и позволит значительно упростить устройство металлургических агрегатов.
В металлургических печах, где выплавляются чугун и сталь, царят высокие температуры. Поэтому великий русский ученый Д. И. Менделеев назвал металлургию химией высоких температур. Кажется, ни одна отрасль промышленности не потребляет столько топлива и кислорода, сколько металлургия. Современный крупный металлургический завод, выпускающий в год один миллион тонн стали, требует два миллиона тонн угля и свыше трех миллиардов кубических метров кислорода.
До сих пор в металлургические печи вводится воздух. Но в воздухе азота в четыре раза больше, чем кислорода. Значит, вместе с тремя миллиардами кубометров кислорода через плавильные печи нашего завода пройдет не менее двенадцати миллиардов кубических метров азота. Этот азот является вредным балластом металлургического производства. Как много тепла необходимо затратить для бесполезного нагрева такого огромного количества азота! Если уменьшить количество азота, поступающего, например, в домну, то значительно возрастет температура в горне, быстрее будут выгорать примеси, скорее закончится выплавка металла.
Чтобы создать в доменной печи необходимую температуру, воздух предварительно подогревают до 700–800 градусов. Для этого мощные воздуходувные машины нагнетают воздух в громадные, высотой до 20 метров, башни — кауперы, стоящие возле каждой домны. По величине каждый каупер лишь немного уступает самой доменной печи. Кауперы, нагретые отходящими из домны газами, передают свое тепло воздуху. Выйдя из кауперов, горячий воздух по трубопроводам поступает в доменную печь.
Металлурги определили, что, вдувая в доменную печь воздух, в ней можно достигнуть температуры в 2000 градусов. Но если количество кислорода в дутье увеличить втрое, температура в домне возрастет до 3000 градусов и даже еще выше. Предварительное нагревание вдуваемого в печь воздуха становится ненужным даже тогда, когда он содержит 30 % кислорода.
Перед войной, в сентябре 1940 года, в СССР была пущена опытная доменная печь, работающая на дутье с увеличенным количеством кислорода. Печь давала до двухсот тонн чугуна в сутки, в 2–2,5 раза больше, чем обычная домна таких же размеров; вместе с тем сокращался расход топлива — кокса. Перед металлургией открылись, таким образом, новые блестящие перспективы. Появилась возможность не только резкого повышения производительности плавильных печей, но и значительного упрощения всех металлургических агрегатов.
Промышленность требует от металлургов не только обычный чугун, идущий для переработки в сталь или для производства литых изделий. Ей нужны и так называемые ферросплавы — чугуны специальных сортов. Они содержат больше кремния, марганца, хрома и других примесей, чем обычный чугун, и идут для выплавки специальных высококачественных сталей.
Получение некоторых ферросплавов в обычной доменной печи — дело крайне трудное. В домне нужно развить исключительно высокую температуру, а это приводит к
