Получение горючего газа из угля на месте его залегания ничем не отличается от получения газа в генераторных установках. Уголь соединяется с кислородом, образуя углекислый газ.
На своем пути к выходу он встречается с раскаленными частицами угля и, взаимодействуя с ними, переходит в окись углерода.
При помощи буровых механизмов прорывают два отверстия на глубину залегания угольного пласта. Эти отверстия носят название шахт или выработок. Под пластом угля шахты соединяются между собой узким коридором — огненным забоем. В нем и происходит газификация. Расстояние между шахтами в зависимости от условий может быть от 100 до 500 метров. Через одну из шахт в огненный забой опускают проволочную спираль, через которую пропускают электрический ток. Спираль накаляется. Одновременно через эту же шахту нагнетают кислород. Уголь под землей загорается, и образующиеся газы выходят на поверхность через вторую шахту. Выходящие газы охлаждают, очищают от пыли и по трубопроводам направляют потребителям.
При подземной газификации можно использовать угольные пласты любой толщины.
Подземная газификация угля. 1 — поверхностный слой породы; 2 — шахта для подачи воздуха, обогащенного кислородом; 3 — пласт угля; 4 — огненный забой; 5 — шахта для выхода горючего газа.
Газы, полученные при подземной газификации, применяются в различных областях народного хозяйства. Состав выходящего газа можно изменить, нагнетая в шахту различные смеси газов. Так, например, если газ направляют на заводы для синтеза жидкого горючего, в шахту нагнетают чистый кислород с парами воды. Если газ хотят использовать для синтеза аммиака, в шахту подают воздух с 50—60-процентным содержанием кислорода, смешанный с парами воды. Для топливного газа в шахту нагнетают воздух, обогащенный 25—30 процентами кислорода.
Состав газа, нагнетаемого в шахту, а также выходящие газы непрерывно контролируются газоанализаторами. Температура в огненном забое измеряется электроизмерительными приборами, соединенными с термопарами, расположенными в забое. При помощи различных сложных приборов производится управление процессом газификации и непрерывный контроль за ним.
Существуют различные приспособления для сжигания газа. Наиболее простое из них — лабораторная горелка. Горючий газ подается внутрь горелки через трубку. На выходе из капсуля внутри горелки газ подсасывает воздух и перемешивается с ним в цилиндрической трубке. Смесь газа с воздухом сгорает, образуя пламя над трубкой.
Газовая лабораторная горелка
Пламя лабораторной горелки — вытянутый кверху конус, состоящий из трех частей. Темная часть конуса расположена у самой горелки и содержит несгоревшие газы. Температура в этой части конуса небольшая — около 300°. Вторая часть — светлая и имеет наибольшую температуру пламени, которая достигает 1500°; здесь сгорает основная часть газа. Наконец, третья, внешняя часть конуса имеет температуру несколько меньшую, чем светлая; в ней догорает оставшаяся часть газа.
На пламени лабораторной горелки можно прокипятить или упарить раствор, просушить или прокалить соль, согнуть стеклянную трубку.
Если внести в светлый конус газовой горелки стеклянную трубку, стекло размягчится, и трубку можно согнуть под любым углом. Спаять две стеклянные трубки в одну на такой горелке почти невозможно. Для этого нужно более горячее пламя. Как его получить?
Чем больше кислорода подается к пламени, тем выше температура горения. Если температура пламени газовой горелки недостаточно высока, значит мало того кислорода, который газ подсасывает с воздухом при Газовая лабораторная горелка, входе в горелку; необходимо дополнительно подать воздух насосом. В лабораторной горелке этого сделать нельзя — нужна паяльная горелка.
В паяльную горелку через среднюю трубку под давлением 3—4 атмосфер подают воздух, а через боковую трубку — газ. Газ сгорает при большом количестве кислорода, развивая при этом более высокую температуру. Регулируя кранами приток воздуха и газа, можно получить температуру, достаточную для спайки различных стеклянных изделий. Настольная паяльная горелка. Однако кварц в пламени такой горелки спаять нельзя.
Температура плавления кварца равна примерно 1700°. Чтобы нагреть кварцевую трубку до температуры ее плавления, недостаточно подавать в горелку воздух — нужен чистый кислород. Для этого к центральной трубке кислородной горелки из баллона подводят кислород. Пламя в такой горелке превышает 2000°, и кварцевая трубка, внесенная в него, плавится, излучая яркобелый свет, ослепляющий глаза, поэтому мастера-стеклодувы при работе с кварцем пользуются синими очками.
Пламя в газовых горелках можно легко регулировать, увеличивая или уменьшая приток кислорода.