地下煤气化技术的发展与应用_马晓飞

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1、化工装备技术应用与发展地下煤气化技术的发展与应用马晓飞王永兵（新疆特种设备检验研究院，乌鲁木齐830013）摘 要：深层煤炭储量巨大，但由于高水压、高地应力、高瓦斯与高地温等原因严重地影响这部分煤炭资源的开发和利用。为此，新的煤炭利用技术的探讨和试验凸显出其重要性和意义。文章通过对地下煤气化技术（UCG技术）的优势、经济性评价、实际产品应用的分析和总结，得出煤炭地下气化技术具有较好的经济效益和环境效益，是我国洁净煤技术的重要研究和发展方向。关键字：煤气化洁净煤煤制气UCG1引言2UCG的定义当今世界上探明的具有开采价值的矿物燃煤地下气化涉及到把地下的煤

2、碳资源转变成料资源中,煤占75%。与此同时地球上煤的储量一种可燃气体的控制。图1说明了煤地下气化的[1]大约是探明储量的10倍，储量巨大的深层煤炭基本过程，包括：（1）通过一口注入井向煤层由于高水压、高地应力、高瓦斯与高地温等原泵入一种氧化剂(空气或氧)与蒸汽；（2）点燃因未被开发和利用。因而，开发更深层的煤炭煤；（3）生成的气体通过生产井流回地表，进[3]矿藏具有十分重要的意义。行净化或人工合成液体燃料。煤炭地下气化是将地下煤炭有控制燃烧、UCG技术的成功往往取决于注入井和生产产生可燃气体的一种开发清洁能源与化工原料井之间良好的连通性。打通连接通道一

3、般采取逆的新技术。该技术只提取煤中含能组分,而将灰向燃烧的方法。所谓逆向燃烧就是在甲口地面下[2]渣等污染物留在井下。这种新技术集建井、采点燃煤层，燃烧向乙口方向进行；而同时在乙口煤、转化工艺为一体,大大减少了煤炭生产和使出鼓入气化剂，气化剂向甲口方向推进，即：煤用过程中所造成的环境破坏,并可大大提高煤炭层燃烧方向与气化剂的推进方向相反。逆向燃烧资源的利用率。因此深受世界各国重视。在工方式也是目前工程中打通连接通道时最常用也可程中，地下煤气化技术被称作UCG技术。行的方法。地下煤的气化一般可以采出煤原始热值的50%～70%。3UCG技术背景前苏联、英国

4、、美国等国相继投入了大量的人力和物力进行UCG技术的研究和使用，并取得丰硕的成果。前苏联于1940年在顿巴斯和莫斯科近郊有两个煤炭地下气化站投入生产。美国地下气化试验始于1946年，1987年进行的洛基山2号试验，获得了中热值煤气，为煤炭地下气化技术走向商业化道路创造了条件。图1UCG技术示意图我国先后在大同、皖南、沈北等许多矿区进-27-化工2013-3（2校）.indd272013-3-1310:54:59化工装备技术应用与发展行过自然条件下煤炭地下气化的试验，取得了一干扰降至最低；(6)需要的劳动力较少并提高了定的成就。1985年，中国矿业大学在

5、徐州马庄安全性(无需地下工作人员)；(7)最大限度降低废矿中进行了现场试验。试验进行了三个月，产物处理的需要(残留地下的固体物)；(8)比煤层甲33气16×104Nm，煤气平均热值4.2MJ/Nm。中烷气作业的用水量少；(9)可在海上进入煤层；国矿业大学(北京)煤炭工业地下气化工程研究中(10)排放的NOX降低；(11)在枯竭气化空隙内具心，在总结国内外地下气化工艺的基础上，提出有就地捕获和封存CO2的潜力。了适合我国矿井遗弃煤炭资源气化的长通道、大4.2局限性断面煤炭地下气化新工艺。采用新工艺进行了徐地下煤气化最直接的危险是，它可能会污染州新二号井半

6、工业性试验和唐山刘庄煤矿工业性地下水资源。目前进行的试验性燃烧已经产生致试验，其中刘庄矿实现连续稳定生产五年多。癌物苯和酚，在美国落基山的一个试验场需要花2000年“孙村煤矿煤炭地下气化技术研究与500万美元清除这些致癌物质。即使这些有毒化应用”工程投入试验和生产。成功为2万户居民学物质不扩散，它们也会毒化煤缝里面的水。和蒸汽锅炉连续提供燃气，并进行了2×400kw同时地下煤层燃烧会造成地表植物干枯。火小型内燃机发电试验。焰从地缝窜出，将会对人类在该区域的地表活动为了进一步提高单炉产气量，提高生产过程产生较严重的影响，甚至埋下安全隐患。的稳定性，国家高

7、技术研究发展计划(863计划)5煤炭地下气化技术的经济评价课题“煤炭地下气化稳定控制技术的研究”于煤炭地下气化技术，煤炭不需要开采、运2002年1月启动，经过四年多的工作，建立了具输,不需要地面洗选、加工、转化，节约了大量有国际先进水平的煤炭地下气化模型试验台，并建井、采煤、选煤工程投资，大大减少了煤炭运对褐煤、烟煤、焦烟、无烟地下气化过程进行了输费用，减少了地面建气化站设施的投资。试验研究。试验获得含H2量在40%以上的煤气。前苏联的实际工作有力地证明了煤炭地下目前，国家示范工程——山东里能集团气化具有基本建设投资省、建站周期短、生产“煤炭地下气化发

8、电示范工程”正在设计当效率高、煤的回收率高、生产成本低、生产系33中，预计将日产120万Nm、