Maanalainen kivihiilen kaasutus ( UCG ) on fysikaalinen ja kemiallinen prosessi, jossa kivihiili muunnetaan palaviksi kaasuiksi käyttämällä vapaata tai sitoutunutta happea suoraan maan suolistossa [1] . Samalla kivihiili saumassa, maan alla, muuttuu palavaksi kaasuksi (maanalainen kaasutuskaasu, generaattorikaasu, keinokaasu), jolla on riittävä lämpöarvo energia- ja teknologiseen käyttöön.
Ajatus maanalaisesta kaasutuksesta kuuluu D. I. Mendeleeville , ja hänen muistikirjoistaan päätellen hän syntyi ensimmäisen kerran XIX-luvun 80-luvun alussa: "Riittää, että sytytetään kivihiili maan alla, muutetaan se valoksi tai generaattoriksi tai vesikaasua ja ohjata hänet hartsilla kyllästetystä paperista valmistettujen putkien läpi, jotka on kääritty lankaan” [2] . Ensimmäinen virallinen esitys ideasta löytyy vuonna 1888 D. I. Mendelejevin artikkelista "Donetsin rannoilla lepäävä tulevaisuuden voima" [3] . Myöhemmin (1912) englantilainen kemisti W. Ramsay ilmaisi saman ajatuksen . Isossa-Britanniassa maanalaisen hiilen kaasutuksen aiheena olivat Carl William Siemens ja Alfred Betts. Patentteja myönnettiin Isossa-Britanniassa, Kanadassa, Yhdysvalloissa ja Venäjällä. Vuoteen 1914 mennessä alettiin testata maanalaisen kaasun tuotantoteknologiaa.
Maailman ensimmäinen maanalainen hiilen kaasutusprojekti kehitettiin Neuvostoliitossa vuonna 1928 [4] . Vuonna 1933 Neuvostoliittoon perustettiin Podzemgazin toimisto (myöhemmin luottamus) koordinoimaan maanalaista hiilen kaasutusta koskevaa tutkimusta, suunnittelua ja kokeellista työtä [5] . Tärkeimmät polygonit: Lisichanskaya koeasema, Kamensk-Shakhtinskaya asema, Gorlovskaya asema (Donbass).
Ensimmäinen onnistunut menetelmä, ns. "in-line" on kehittänyt ryhmä Stalinin (Donetskin) hiilikemian instituutin entisiä opiskelijoita ( P. V. Skafa , V. A. Matveev , D. I. Filippov ) professori I. E. Korobchanskyn [6] ohjauksessa ja professorin aktiivisella avustuksella. V. S. Kryma [7] . Vuoden 1934 laboratoriotestien jälkeen tämä ryhmä toteutti tutkimuksen tulokset Podzemgaz Lisichanskin kaivoksella ja Podzemgazin kaivoksella nro 4 Gorlovkassa. [8] [9] . Ensimmäinen onnistunut testi suoritettiin 24. huhtikuuta 1934.
Tunnetuimmat maanalaisen kaasutuksen pilottiyritykset olivat: Etelä-Abinsk Podzemgazin asema Kuzbassissa ( Kiselevskin kaupunki ), joka otettiin käyttöön vuonna 1955, työskenteli hiilellä ja lakkasi olemasta vuonna 1996, ja Angren Podzemgazin asema Uzbekistanissa ( Angrenin kaupunki , rakennettu vuonna 1963 (työskentelee ruskohiilellä) ja toimii tähän päivään asti [10] .
Maanalaisen kaasutustyön kehittämistä jatkoi VNIIPodzemgaz-instituutti (myöhemmin VNIIPromgaz, VNPO Soyuzpromgaz, nyt OAO Gazprom Promgaz ).
Neuvostoliiton ulkopuolella ensimmäiset maanalaiset kaasutuskokeet suoritettiin vuonna 1946 Yhdysvalloissa (Alabama) ja vuonna 1947 Italiassa (lähellä Valdorioa Firenzen lähellä).
1970- ja 1980-luvuille on leimattu kiinnostus maanalaiseen hiilen kaasutukseen ulkomailla: lähes kaikki maailman suurimmat kivihiiltä tuottavat valtiot hankkivat Neuvostoliitolta lisenssit maanalaiseen hiilen kaasutustekniikkaan. Tänä aikana monet valtuuskunnat vierailivat Neuvostoliitossa, ulkomaiset asiantuntijat tutustuivat Neuvostoliiton insinöörien saavutuksiin, omaksuivat kokemuksen prosessin suorittamisesta, joka oli monessa suhteessa maailman paras maanalaisen kaasutuksen (UCG) alalla. Itse Neuvostoliitossa kiinnostus CCGT:tä kohtaan alkoi kuitenkin laskea 1970-luvun puolivälistä lähtien, koska pohjoisesta löydettiin suuria kaasukenttiä.
Kiinnostus CCGT:tä kohtaan kasvoi 2000-luvun alussa Yhdysvalloissa, Intiassa ja Kiinassa, Australiassa, missä kokeellinen ja teollinen työ on parhaillaan käynnissä. Tutkimusta maanalaisen hiilen kaasutuksen alalla tekee Linc Energy, joka omisti useita laitoksia (mukaan lukien Agrenissa). Hiiliesiintymissä suunniteltiin käyttää maanalaista kaasutusta [11]
Vuonna 2013 Luganskin alueelle rakennettiin kivihiilen kaasutuskompleksi [12]
V. A. Matveev, P. V. Skafa [13] , N. A. Fedorov [14] , E. V. Kreinin antoivat merkittävän panoksen maanalaisen kaasutuksen ideoiden ja teknologian kehittämiseen Neuvostoliitossa .
Välttämättömät reaktiokanavat luodaan hiilisaumaan suodatus-poltto (tai suodatus) kaivojen sulkemisen tai hydraulisen murtamisen tai kaivojen suuntaporauksen avulla hiilisaumaa pitkin. Kaasutuskanaviin muodostuu reaktioalueita. Kaasutusprosessi suoritetaan yleensä ilmapuhalluksella. Kemialliset reaktiot, jotka tapahtuvat maanalaisissa kaasutuskanavissa, ovat samanlaisia kuin kaasugeneraattoriprosessissa (katso Kaasutus ). Kun hiilisaumasta poistetaan kaasua, reaktiovyöhykkeet liikkuvat, ja kiven paineen vaikutuksesta kattokivet liikkuvat ja täyttävät kaasuttoman tilan niillä. Tästä johtuen kaasutuskanavien mitat ja rakenne pysyvät suhteellisen vakioina pitkään, mikä johtaa syntyvän kaasun koostumuksen pysyvyyteen.
Maanalaisen hiilen kaasuttamisen teknistä järjestelmää käytetään kahta:
Ilmapuhalluksella tuotetun kaasun alempi lämpöarvo on 3,2–5 MJ/m³; puhalluksella, joka on rikastettu hapella (60-65%) tai höyry-hapella - 47,6 MJ / m³; kaasun kemiallinen koostumus soveltuu ammoniakin ja hiilivetyjen synteesiin .
Tällä hetkellä maanalaisella hiilen kaasutuksella on rajoitettuja teollisia sovelluksia. Yerostigaz, australialaisen Linc Energyn tytäryhtiö, tuottaa noin miljoona m³ synteettistä kaasua päivässä Uzbekistanissa. Syntynyttä kaasua käytetään polttoaineena Angrenin kaupungin voimalaitoksessa . Linc Energy itse toteuttaa vain pilottiprojekteja Australiassa yhdessä Cougar Energyn kanssa. Etelä-Afrikassa Eskom (yhdessä Ergo Exergyn kanssa teknologiatoimittajana) on tilannut demonstraatiolaitoksen, joka tuottaa kaupallisen mittakaavan synteesikaasua paikalliselle voimalaitokselle. ENN osallistuu maanalaiseen hiilen kaasutusprojektiin Kiinassa. Maanalaisia hiilen kaasutusprojekteja kehitetään eri kehitysvaiheissa Australiassa, Isossa-Britanniassa, Unkarissa, Pakistanissa, Puolassa, Bulgariassa, Kanadassa, Yhdysvalloissa, Chilessä, Indonesiassa, Intiassa ja Botswanassa. Zeus Developmentin mukaan pilottihankkeita on yhteensä noin 60.
Jo ennen suurta isänmaallista sotaa Donbassin nuorten kemianinsinöörien rohkea tieteellinen tutkimus herätti kirjailija Vera Ketlinskajan huomion. Hän alkoi kirjoittaa romaania, joka liittyy PGU:n hallitsemisen monimutkaisiin, toisinaan dramaattisiin ylä- ja alamäkiin. Vasta vuonna 1960 valmistui romaani, jonka otsikko oli "Muuten ei kannata elää". P.V. Skafa, V.A. Matveev ja D.I. Filippov ovat tämän romaanin päähenkilöiden prototyyppejä.