煤炭地下气化介绍
地下煤气化

摘要矿山开采又引发了一系列生态环境问题,导致矿区生态退化与环境污染,严重制约了可持续发展战略。
由于矿藏的不可移动性,以致矿山开采长期占用、破坏、污染土地,改变了区域土壤以及水系结构,破坏了动植物区系,引发一系列社会经济与生态环境问题,成为全球环境与发展面临的焦点问题之一。
改变传统采煤方式,发展高科技新型采煤技术是我国资源枯竭型城市持续发展的重中之重的核心工作。
在我国,煤炭是我国的重要能源,占一次性能源的70%左右,煤炭资源开采造成的土地、生态破坏是巨大的。
煤炭地下气化技术是一种高新的化学采煤技术,即是将埋藏在地下的煤炭就地进行有控制的燃才烧,通过对煤的化学反应与热作用产生可燃气体输送出来。
其以井下无人、无设备,集建井、采煤、气化三大工艺合为一体的三合一工艺特点,被誉为第二代采煤法,深受世界各国的重视。
关键词: 新技术采煤法; 煤气化;矿区地下煤气化实验探讨1前言土地是人类赖以生存的资本,珍惜和合理利用每一寸土地,切实保护好耕地是我国的基本国策之一。
我国人多地少,人均占有的耕地仅为0.08公顷,然而,目前因资源开发、民用建筑、市政工程建设、风水侵蚀等人为或自然界的影响,大量耕地被占用,致使仅有的耕地面积逐年减少。
面对土地问题的严峻现实及土地被破坏而引起的生态不平衡及环保问题,世界各国政府都给予了高度重视。
随着我国经济与社会快速发展,可持续发展战略越来越引起各级政府高度重视,近年来,我国的土地破坏和生态环境的恶化已达到惊人的程度。
特别是我国是一个矿业大国,矿产资源开发已成为我国国民经济增长的重要手段,但矿山开采又引发了一系列生态环境问题,导致矿区生态退化与环境污染,严重制约了可持续发展战略。
由于矿藏的不可移动性,以致矿山开采长期占用、破坏、污染土地,改变了区域土壤以及水系结构,破坏了动植物区系,引发一系列社会经济与生态环境问题,成为全球环境与发展面临的焦点问题之一。
改变传统采煤方式,发展高科技新型采煤技术是我国资源枯竭型城市持续发展的重中之重的核心工作。
煤炭地下气化技术研究与应用

煤炭地下气化技术研究与应用1. 引言煤炭地下气化技术是一种将煤炭在地下转化为合成气(syngas)的新型煤化工技术。
它是通过直接在煤层中进行气化反应,将固体煤转化为可燃性气体的过程。
与传统的煤矿开采方式不同,煤炭地下气化技术具有资源利用率高、环境污染低等优势,因此在能源领域引起了广泛的关注和研究。
本文将介绍煤炭地下气化技术的原理、方法以及在能源领域的应用情况。
首先,将详细介绍煤炭地下气化的基本原理和反应机制。
然后,将介绍煤炭地下气化的主要方法和技术,包括煤层气化和煤矿气化两种主要方式。
最后,将探讨煤炭地下气化技术在能源领域的应用前景和挑战。
2. 煤炭地下气化的原理和反应机制煤炭地下气化是指通过在煤层中引入氧气和蒸汽,并通过适当的温度和压力条件下进行反应,将煤转化为含有氢气和一氧化碳等可燃气体的过程。
其基本原理是在不使用传统的开采方式的情况下,直接将煤炭转化为气体,从而实现高效能源的利用。
煤炭地下气化的反应机制包括氧化反应、反应扩散和质量传递等多个步骤。
首先,通过氧化反应引入氧气和蒸汽,使煤炭中的碳和氢发生氧化反应,生成可燃性气体。
然后,由于反应速率的不均匀性,反应区域会逐渐扩散,进而扩大气化区域。
最后,通过质量传递过程将反应产物带出煤层,实现气体的采集和利用。
3. 煤炭地下气化的方法和技术煤炭地下气化通常有两种主要方法:煤层气化和煤矿气化。
3.1 煤层气化煤层气化是指直接在煤层中进行气化反应的一种方法。
其主要过程包括气井钻探、气化反应和气体采集等步骤。
首先,通过气井钻探将氧气和蒸汽引入到煤层中,形成气化反应区。
然后,通过适当的温度和压力条件以及催化剂的作用,使煤炭逐渐转化为可燃气体。
最后,通过气井将反应产物带出煤层,用于能源生产和化工应用。
3.2 煤矿气化煤矿气化是指在煤矿井下直接进行气化反应的一种方法。
其主要过程包括煤矿井下的气化反应、气体采集和煤矸石处理等步骤。
首先,通过在煤矿井下喷射氧气和蒸汽,形成气化反应区。
煤炭地下气化技术研究与应用课件 (一)

煤炭地下气化技术研究与应用课件 (一)煤炭地下气化技术研究与应用课件煤炭地下气化技术是一种利用煤炭直接转化为燃料气的新型技术。
通过对高温高压下的煤炭进行间接气化,将煤炭中的化学能转化为燃料气,解决了传统煤炭开采方式中的环境污染和安全问题,是一种非常有前景的煤炭开采方式。
一、煤炭地下气化技术原理(一) 煤炭地下气化过程煤炭地下气化采用一种新的气化方式,通过利用煤炭内在气化反应,将煤炭内部的化学能转化为燃料气。
在地下工作面将氧、水蒸气、二氧化碳等气体送入地下煤炭中,通过煤与气混合反应,产生高温高压气体,将煤炭内部的化学能通过化学反应转化为燃料气,燃料气经过地上工厂加工处理后可作为燃料供应市场。
(二) 煤炭地下气化的优缺点优点:煤炭地下气化可以将深层煤层中的煤炭资源进行全面开采,储量大,上部地质条件无限制。
地下气化过程中产生的废弃物可以封存回填到井下,不仅减少了地面安全隐患,而且能够减少环境污染和二氧化碳排放。
缺点:由于煤炭地下气化是一种间接气化方式,反应过程较为复杂,容易产生煤炭留渣和渗透水等问题。
大型的地下气化项目需要消耗大量的资金和技术投入,从而存在一定的经济风险。
二、煤炭地下气化技术研究和应用现状近年来,在国内外开展了一系列的煤炭地下气化技术研究和应用探索。
国际上的代表性地下气化项目有美国的地下气化试验项目、苏联和德国等的工业化地下气化项目;国内的典型地下气化项目有宝山、新河、云南三条工业生产线。
目前,煤炭地下气化技术已经成为国家能源政策的重要组成部分。
新型煤化工产业已经成为我国经济发展的新动力,政府也对煤炭地下气化技术进行了大力支持。
三、煤炭地下气化技术发展趋势(一) 技术集成化趋势目前我国的煤炭地下气化技术主要是以气化、加工、储存、输送四个方面进行独立开发。
随着技术的不断发展,未来的趋势是更多地将协同处理、内在相容性以及多重功能草案融合在一起,实现技术的集成化。
(二) 高效、低成本等技术趋势煤炭地下气化技术虽然在实际应用中已经具有开采效率高、资源利用充分等显著优势,但是高成本、复杂设备等问题也对其发展带来了困境。
煤炭地下气化产气成分

煤炭地下气化产气成分煤炭地下气化是一种将煤炭在地下进行气化反应,生成可燃性气体的技术。
与传统的煤炭开采和地面气化相比,煤炭地下气化具有更高的能源利用效率和更少的环境影响。
本文将探讨煤炭地下气化的产气成分及其相关特性。
一、煤炭地下气化的基本原理煤炭地下气化的基本原理是将煤炭与氧气、水蒸气等气化剂在地下进行部分氧化反应,生成以甲烷为主要成分的可燃性气体。
气化反应的温度和压力条件对产气成分具有重要影响。
二、煤炭地下气化的产气成分1.甲烷(CH4)甲烷是煤炭地下气化生成的主要可燃性气体,其含量通常占产气总体积的50%以上。
甲烷是一种无色、无味、无毒的气体,具有较高的热值和燃烧效率。
1.二氧化碳(CO2)二氧化碳是煤炭地下气化生成的另一种重要气体,其含量通常仅次于甲烷。
二氧化碳是一种温室气体,对气候变化具有重要影响。
在煤炭地下气化过程中,二氧化碳的排放可以通过捕获和储存技术(CCS)进行减排。
1.氢气(H2)氢气是煤炭地下气化生成的另一种可燃性气体,其含量相对较低,但具有较高的热值和燃烧效率。
氢气可以用于燃料电池等清洁能源领域,具有广泛的应用前景。
1.一氧化碳(CO)一氧化碳是煤炭地下气化过程中生成的一种有毒气体,其含量通常较低。
一氧化碳的生成与气化反应的温度和压力条件有关,可以通过优化工艺参数进行控制。
1.其他微量气体除了上述主要成分外,煤炭地下气化产气中还含有一些微量气体,如硫化氢、氮氧化物等。
这些微量气体的含量通常较低,但对环境和人体健康具有一定的影响,需要进行有效的控制和处理。
三、煤炭地下气化产气成分的影响因素1.煤炭类型:不同类型的煤炭具有不同的化学组成和结构特性,从而影响气化反应的速率和产气成分。
例如,高阶煤(如无烟煤)通常具有较低的反应活性和甲烷生成率,而低阶煤(如褐煤)则具有较高的反应活性和甲烷生成率。
2.气化剂类型:不同的气化剂(如氧气、水蒸气等)对气化反应的路径和速率具有重要影响,从而影响产气成分。
煤炭地下气化

第三节 煤炭地下气化的适用条件及 发展方向
二、煤炭地下燃烧工艺 用煤炭地下燃烧工艺来回收被以往采煤所遗弃 的煤柱。该工艺主要是采用抽风机造成负压, 将燃烧产生的高温气体(300~600℃)通道热交 换器使水变为蒸气供发电和民用。钻孔为过气 孔,根据煤层的赋存条件进行布置。 三、对地下气化区燃烧面位置与温度的控制 地下气化燃烧面位置与温度的控制是一个难题, 目前美国已使用卫星红外摄影进行监控。它可 以探明燃烧面的确切位置和温度情况,从而用 调节供氧量和供水蒸气量来控制其温度,提高 或降低燃烧面的气化强度,提高煤气热值,试 用效果良好。
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第二节 煤炭地下气化方法及生产工 艺系统
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第二节 煤炭地下气化方法及生产工 艺系统
二、无井式地下气化法的生产工艺系统 无井式气化法的准备工作包括两部分:即从地面 向煤层打钻孔和在煤层中准备出气化通道。 从地面向煤层打钻孔可以采用三种形式的钻孔: 垂直钻孔、倾斜钻孔和曲线钻孔。 根据煤层赋存条件的不同,其生产工艺系统也有 差异。对于近水平煤层和缓斜煤层,在规定的气 化盘区内,先打好几排钻孔。钻孔采用正方形或 矩形布置方式,孔距20~30 m。钻孔沿煤层倾向 成排地布置,每排钻孔的数目取决于气化站所需 的生产能力。
1.9
35.0
16728.4
美国
佳怀明 北
空气
0.4
20
10
16
50
——
3780~ 5460
3251~ 5515 4200~ 5250 4943~ 8583 8
中国
头山矿
空气
0.3~6.3
6.4~ 14.3
4.6~ 18.5
煤炭地下气化介绍

煤炭地下气化技术简介一、煤炭地下气化概述煤炭地下气化就是将处于地下的煤炭直接进行有控制的燃烧,通过对煤的热作用及化学作用而产生可燃性气体的过程。
煤炭地下气化的基本原理,与一般煤炭气化一样,是把煤炭的固体有机物通过热力和化学作用变为可燃气体,其区别在于这种变化过程是在地下进行,而不需要把煤炭开采出来。
煤炭不加氧进行加热,只能使煤炭有机物在高温下强烈地分解出挥发物——煤气和焦油蒸汽。
这样部分气化法,仅可能获取少量的煤炭热能。
剩余留下的炭和灰这两种主要成分组成的焦渣,采用氧和水蒸汽对其在高温下进行化学处理,使可燃固体变成可燃气体。
煤炭地下气化的基本概念与特征,可概括为以下几条:一种全新的采煤方法:与传统的物理采煤法有着根本的区别,地下气化是一种化学采煤法,即将埋藏在地下的煤炭就地进行有控制的燃烧,通过对煤的热作用与化学反应生产可燃气体输送出来。
二无采煤工艺:无人、无设备。
三合一的煤炭开采与气化工程:集建井、采煤、气化三大工艺为一体,在地下联合完成。
四个控制与稳定技术:(1)监控进行持续稳定的地下燃烧;(2)控制达到持续稳定的煤气产量;(3)调控得以保证稳定的煤气热值;(4)测控能以维持稳定的煤气组份。
五大优点:(1)充分利用煤炭资源:老矿井遗留丢失的煤柱,开采成本高不经济的煤层,高硫煤以及“三下”压煤等,可通过地下气化采出来。
(2)基建投资省、工期短、见效快:比井工开采可节省投资2/3并缩短工期一半以上;比地面气电站可节省大量设备和占地。
(3)生产管理操作简单、用人少、效率高、成本低、利润高,比井工开采可提高工效3倍以上,节约成本一半多。
而且生产安全性好。
(4)经济效益显著:不仅煤炭开采本身的直接利润高,而且可实现煤(地下气化)、热(地下煤气供工业与民用)、电(使用地下煤气发电)、化(应用地下煤气转变成化工产品)、能(利用地下煤气提取洁净能源——氢能、甲醇等)的综合开发、综合利用、多种经营,是煤炭价值和产业的经济效益提高十多倍。
地下煤气化技术及煤气化联合循环发电
一、地下煤气化技术煤炭地下气化(简称UCG)是开采煤炭的一种新工艺。
其特点是将埋藏在地下的煤炭直接变为煤气,通过管道把煤气供给工厂、电厂等各类用户,使现有矿井的地下作业改为采气作业。
其实质是将传统的物理开采方法变为化学开采方法。
煤炭地下气化技术(UCG)作为一种开采地下煤炭资源的新技术,较传统物理井工开采有明显的优点。
不仅可以回收矿井遗弃煤炭资源,而且还可以用于开采井工难以开采或开采经济性、安全性较差的薄煤层、深部煤层、“三下”压煤和高硫、高灰、高瓦斯煤层;地下气化燃烧后的灰渣留在地下,减少了地表下沉,无固体物质排放,煤气可以集中净化,大大减少了煤炭开采和使用过程中对环境的破坏。
地下气化煤气不仅可作为燃气直接民用和发电,而且还可用于提取纯氢作为合成液体燃料和化工原料的原料气。
因此,煤炭地下气化技术具有较好的经济效益和环境效益,可大大提高煤炭资源的利用率和利用水平,是我国煤炭绿色开采技术的重要研究和发展方向。
1、煤炭地下气化原理煤炭地下气化工艺可用图1简单描述:图1 煤炭地下气化原理(俯视图)1—鼓风巷道;2—排气巷道;3—灰渣;4—燃烧工作面;Ⅰ—氧化带;Ⅱ—还原带;Ⅲ,Ⅳ—干馏干燥带首先从地表沿煤层开掘两条倾斜的巷道1和2,然后在煤层中靠下部用一条水平巷道将两条倾斜巷道连接起来,被巷道所包围的整个煤体,就是将要气化的区域,称为气化盘区,亦称地下发生炉。
最初,在水平巷道中用可燃物将煤引燃,并在该巷形成燃烧工作面。
这时从鼓风巷道1吹入空气,在燃烧工作面与煤产生一系列的化学反应后,生成的煤气从另一条倾斜的巷道即排气巷道2输出地面。
这种有气流通过的气化工作面被称为气化通道,整个气化通道因反应温度不同,一般分为气化带、还原带和干馏干燥带。
(1)气化带亦称氧化区,在气化通道的起始段长度内,煤中的碳与气化剂中的氧发生多相化学反应,同时产生大量热能,温度迅速升高至1200~1400℃,致使附近煤层炽热和蓄热。
煤炭地下气化 标准
煤炭地下气化标准煤炭地下气化(Underground Coal Gasification,简称UCG)是指将煤炭在地下高温条件下进行化学反应,产生可燃气体的一种技术。
UCG技术可以有效利用深埋煤炭资源,提高能源利用率,减少煤矿开采对环境的影响。
为了确保UCG技术的安全、高效进行,各国制定了一系列标准和规范。
一、概述UCG技术标准主要包括对煤炭地下气化工艺的要求,以及对工艺过程中涉及的安全、环境等方面的规定。
标准的目的是确保UCG过程的可持续发展,并保护人类和环境的安全。
二、煤炭地下气化工艺标准1. 煤炭选择标准:UCG技术要求选择具有一定热值和适宜供气性质的煤炭进行地下气化。
标准应包括对煤种、煤层厚度、灰分含量等技术要求。
2. 井筒与工艺管道标准:UCG过程需要开挖井筒,以及连接与输送气体的工艺管道。
标准应包括井筒和管道的尺寸、材料和施工要求。
3. 反应区管理标准:UCG技术通过对煤层进行加热和气化反应,产生可燃气体。
标准应规定反应区的管理要求,包括温度控制、反应稳定性、废料处理等方面。
4. 气体收集与净化标准:UCG技术产生的气体需要进行收集和净化处理,以获得高质量的燃气。
标准应包括气体收集系统、净化设备以及废气排放的要求。
5. 安全与防灾标准:UCG过程中存在一定的安全风险,如煤层爆炸、顶板塌陷等。
标准应包括安全管理要求,如监测系统、应急救援等方面。
三、环境标准1. 大气污染物排放标准:UCG技术会产生一定的大气污染物,如二氧化碳、一氧化碳等。
标准应规定对这些污染物的排放限值,以保护大气环境质量。
2. 地下水保护标准:UCG技术涉及地下水资源,标准应包括对地下水保护的要求,如井筒防渗漏措施、废水处理等方面。
3. 土壤保护标准:UCG技术可能会对土壤产生一定影响,标准应包括土壤保护和修复的要求,如污染防治、土壤改良等方面。
四、监测和评估标准UCG技术需要进行系统的监测和评估,以确保其符合标准。
煤炭地下气化
*高压火力渗透贯通法:
与低压法基本相同。主要区别是本法的风压较高,通常 为7~15atm,最高达 80atm。高压气流可压裂煤层,造成大量人 工裂隙,以提高贯通速度。本法宜用于反应性差的煤层。
3.地下气化方法 ⑴有井式气化法
Hale Waihona Puke 从地面向煤层开掘井筒,在气化区开掘巷道或打钻孔,形 成气化通道后,点火气化。此法须进行井下施工,作业环境和 安全性差,目前已基本为无井法所取代。 ⑵无井式 钻孔:从地面向煤层钻鼓风和排气钻孔; 贯通:底部贯通,形成初始气化通道。
贯通方法有4种: ①气流贯通法: *低压火力渗透贯通法:
§ 5、煤的气化
§ 5.7 煤炭地下气化
§ 5.7 煤炭地下气化
1.煤炭地下气化的意义: 在某些场合,如煤层埋藏很深,甲烷含量很高,或 煤层较薄,灰分含量很高,顶板状况险恶,进行开采既 不经济又不安全时,如能采用地下气化方法则可以解决 这些问题。 2.地下气化的原理: 原理过程: ⑴燃烧区 ⑵还原区 ⑶干馏区 ⑷干燥区
从地面向煤层钻进弯曲钻孔,形成初始气化通道。 目前正在研究的还有激光贯通法、爆破压裂贯通法等。
4.影响因素
⑴煤的性质:
如:褐煤适于地下气化(机械强度差,易风化,难保存,水分大,热值低,不宜矿井开采;而其
透气性好,热稳定性差,没有黏结性,较易开拓气化通道,有利于地下气化。)
无烟煤不适于地下气化(透气性差,气化活性差)
② 电力贯通法:
将两个电极从鼓风与排气钻孔插入煤层,通入5~6kV或更 高的工频高压电。电流的热效应使煤层焦化,形成孔隙较大的气 化通道。
《煤炭地下气化》课件
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不同种类煤炭地下气化的工艺差异
不同种类煤炭在地下气化过程中存在差异,需要采用不同的处理方法和工艺流程。
煤炭地下气化的应用
煤炭地下气化在能源领域的应用
煤炭地下气化可用于发电、供热和工业燃料等能源领域,提供可再生的能源来源。
煤炭地下气化在化工领域的应用
煤炭地下气化可以产生合成气、合成油和化学品等,为化工领域提供重要原料。
2 煤炭地下气化的发展历史和现状
煤炭地下气化技术起源于20世纪初,经过多年发展,已经成为一种重要的煤炭能源开发 技术。
3 煤炭地下气化的优点和局限性
煤炭地下气化具有资源丰富、环境友好等优点,但也存在一些技术难题和安全风险。
工艺流程
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煤炭地下气化的基本工艺流程
准备阶段、点火阶段、气化阶段、冷却阶段是煤炭地下气化的基本工艺步骤。
煤炭地下气化的安全问题
1 煤炭地下气化过程中可能存在的
安全隐患
2 如何有效降低煤炸、 溢漏和地质灾害等安全隐患。
通过严格的监测和控制系统、安全培训、 危险源防范等措施,可以有效降低煤炭地 下气化的安全风险。
未来发展
1
煤地下气化的未来发展趋势
随着能源需求和环境保护意识的提高,煤地下气化技术将迎来更广阔的发展前景。
《煤炭地下气化》PPT课 件
煤炭地下气化是一种创新的能源开发技术,通过将煤炭在地下加热和气化, 将其转化为可用的燃气。本课件将介绍煤炭地下气化的工艺流程、应用领域 和未来发展趋势。
概述
1 什么是煤炭地下气化?
煤炭地下气化是指将煤炭在地下加热和气化,将其转化为可用的燃气,实现对煤炭资源 的高效利用。
2
如何进一步推广和应用煤炭地下气化技术
加强科研创新、政策支持和国际合作,可以促进煤炭地下气化技术的更广泛应用 和推广。
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煤炭地下气化技术简介
一、煤炭地下气化概述
煤炭地下气化就是将处于地下的煤炭直接进行有控制的燃烧,通过对煤的热作用及化学作用而产生可燃性气体的过程。
煤炭地下气化的基本原理,与一般煤炭气化一样,是把煤炭的固体有机物通过热力和化学作用变为可燃气体,其区别在于这种变化过程是在地下进行,而不需要把煤炭开采出来。
煤炭不加氧进行加热,只能使煤炭有机物在高温下强烈地分解出挥发物——煤气和焦油蒸汽。
这样部分气化法,仅可能获取少量的煤炭热能。
剩余留下的炭和灰这两种主要成分组成的焦渣,采用氧和水蒸汽对其在高温下进行化学处理,使可燃固体变成可燃气体。
煤炭地下气化的基本概念与特征,可概括为以下几条:
一种全新的采煤方法:与传统的物理采煤法有着根本的区别,地下气化是一种化学采煤法,即将埋藏在地下的煤炭就地进行有控制的燃烧,通过对煤的热作用与化学反应生产可燃气体输送出来。
二无采煤工艺:无人、无设备。
三合一的煤炭开采与气化工程:集建井、采煤、气化三大工艺为一体,在地下联合完成。
四个控制与稳定技术:
(1)监控进行持续稳定的地下燃烧;
(2)控制达到持续稳定的煤气产量;
(3)调控得以保证稳定的煤气热值;
(4)测控能以维持稳定的煤气组份。
五大优点:
(1)充分利用煤炭资源:老矿井遗留丢失的煤柱,开采成本高不经济的煤层,高硫煤以及“三下”压煤等,可通过地下气化采出来。
(2)基建投资省、工期短、见效快:比井工开采可节省投资2/3并缩短工期一半以上;比地面气电站可节省大量设备和占地。
(3)生产管理操作简单、用人少、效率高、成本低、利润高,比井工开采可提高工效3倍以上,节约成本一半多。
而且生产安全性好。
(4)经济效益显著:不仅煤炭开采本身的直接利润高,而且可实现煤(地下气化)、热(地下煤气供工业与民用)、电(使用地下煤气发电)、化(应用地下煤气转变成化工产品)、能(利用地下煤气提取洁净能源——氢能、甲醇等)的综合开发、综合利用、多种经营,是煤炭价值和产业的经济效益提高十多倍。
(5)对环保极为有利:不仅可以消灭煤矿矸石山、电厂与气化站的废渣场,避免大量占地和生态破坏;而且能减小地面沉陷(煤层燃烧后废渣留在地下,可起到充填及支撑上部地层的作用);特别是地面变烧煤为燃气、用电或洁净能源,可减少大气污染;高硫煤气化后易于脱硫,且可转变为有价值化工产品。
二、国内外技术发展概况与产业发展瓶颈
我国自上世纪五十年代末,在安徽、山东、河南、辽宁、黑龙江等省多处开始进行煤炭地下气化的研试工作,取得一定的成绩和经验。
近年来,具有代表性的煤炭地下气化技术是新奥公司于2006年6月在乌兰察布市开展的气化采煤发电/甲醇/甲烷联产工业性试验项目,建立了我国第一个无井式煤炭地下气化工业性试验工程,该项目于2007年10月15日点火成功,到目前为止,空气煤气产量为18—42万Nm3/d,平均可达30万Nm3/d左右,煤气热值在800~1200Kcal/Nm3。
在2009年6月16日,利用所产空气煤气成功实现了燃气内燃机发电,截至目前为止已连续稳定运行600余天。
该项目作为我国第一个无井式煤炭地下气化项目,建立了无井式煤炭地下气化现场试验研究系统,并在无井式地下气化炉结构、点火工艺、气化通道贯通方法及工艺参数、纯氧-水蒸气连续气化工艺参数、气化过程参数测控及分析等核心技术上都有所创新,形成一批创新性成果。
煤炭地下气化技术与工艺经过国外上百年、国内几十年的研究与实践,积累了许多成功的经验,并取得了丰硕的成果,实现了从实验室试验到小试、中试、工业性试验的过渡,分别对褐煤、气煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫煤、无烟煤等不同煤种的煤进行了试验,同时还对薄煤层、急倾斜煤层、保护煤种、废弃煤田、高硫煤等不同赋存条件的煤进行了工业性试验和工业化示范,并取得了丰硕的成果,甚至实现了工业性生产,使得煤炭地下气化技术得到了飞跃性的发展,技术日趋成熟与完善,但在产业化方面存在以下制约瓶颈:
(1)单炉产气量低、工艺控制技术复杂
目前煤炭地下气化产业化最大的障碍为单炉产气量低(30万方/天),无法满足下游煤气大规模综合利用要求;解决途径只能依靠多气化炉联合运行,由此对气化炉控制技术要求较高,目前控制技术尚未达到大规模多炉运行要求。
(2)煤气用途单一
目前,经工业化试验验证可以产业化的工艺为空气连续气化,所产煤气热值较低(800-1200Kcal/方),仅可作为工业燃料气(燃气发电、锅炉、工业窑炉等)使用。
富氧连续气化工艺经济性目前尚未得到验证。
(3)气化炉结构通用性差
我国煤炭资源赋存条件多样,且差异性较大(尤其是煤层顶、底板及含水层),以现有地下气化炉炉型结构无法满足所有赋存条件下煤层的气化。
在工业化生产前,需要根据特定的煤层赋存条件设计和调整气化炉结构,并先期进行工业性试验。
煤炭地下气化设计采矿学,地质学、煤化工、测控技术、钻井技术等多门学科,技术交叉性较强,目前我国煤炭地下气化不能大规模产业发展的原因不完全在于技术本身的复杂性,而大部分在于煤炭地下气化人才缺乏,工业示范项目少,示范企业资金,技术等条件缺乏等原因。
三、煤炭地下气化开发条件
1、适宜地下气化的煤炭资源
煤炭地下气化适宜用于开采井工难以开采的薄煤层、深部煤层和“三下”压煤,以及高硫、高灰、高瓦斯煤层等。
尤其是仅我国内蒙古东部就有1000多亿吨褐煤,由于高灰、高水、易自燃,开采成本高,加之煤质差、运输距离远,市
场竟争力差,如果采用地下气化技术,将煤气转化成高附加值的清洁燃料或其他化工产品,将会把资源优势转化为经济优势。
我国深部(1000m以下)煤炭资源非常丰富,随着煤层深度增加,地温、地压显著增加,井工开采异常困难,甚至无能为力。
据不完全统计,西气东输管线经过或附近的盆地或含煤区1000m以下可气化的煤炭资源量为174.22亿吨。
辽河油区深部煤炭资源储量达86亿吨。
这些资源都可以用地下气化技术进行开采。
2、现阶段地下气化产业方向(侧重中海油产业)
由于目前煤炭地下气化存在产气量低、气体组分复杂、产率不稳定等不利因素,因此工业化应用受到很大限制。
按照资源分布特点,可发展热电联产和城市燃气方面。
(1)热电联产
地下气化煤气可单独作为燃气发电、供暖燃料气(相对规模较小),也可以与煤炭、煤矸石掺烧进行大规模发电,并可争取国家上网电价补贴政策。
(2)甲烷化
利用靠近能源消费市场的煤炭资源,尤其是“三下”压煤地区,适宜采用煤炭地下气化,配套净化、甲烷化等工艺,提供清洁能源。