0815煤炭地下氣化幾個(gè)基礎(chǔ)性問(wèn)題的研究---中國(guó)能源環(huán)境高峰論壇

1、 1.前言(UCG簡(jiǎn)介） 2.重要性與必要性的論述。 2.地下氣化爐方案。 3.煤炭地下氣化工藝技術(shù)路線。 4.氣化控制問(wèn)題的研究。 5. CO2減排與燃空區(qū)充填。 6.展望。 發(fā)展煤炭地下氣化技術(shù)的重要性與發(fā)展煤炭地下氣化技術(shù)的重要性與必要性必要性 煤是我國(guó)能源的主體，可長(zhǎng)期保證我國(guó) 能源的自主安全供給。2002年我國(guó)的能源結(jié) 構(gòu)，煤占67%，石油占23%，水電占7%， 天然氣占3%。 2008年我國(guó)生產(chǎn)原煤27.95億 噸。據(jù)前煤田地質(zhì)總局預(yù)測(cè)：我國(guó)煤炭的 探明儲(chǔ)量10176.45億噸，預(yù)測(cè)煤炭資源 45521.04億噸。我國(guó)煤資源豐富，可長(zhǎng)期（幾百年內(nèi)）保證我國(guó)能源的自主供給。傳統(tǒng)采煤方

2、法造成的環(huán)境問(wèn)題與危害。（17450億元）石油與天然氣儲(chǔ)量少，50%依靠進(jìn)口，不安全。研究煤轉(zhuǎn)換石油天燃?xì)饪尚?。煤炭地下氣化技術(shù)的新成果，煤氣成分比較表。兩階段與催化技術(shù)結(jié)合，氫能技術(shù)的發(fā)展解決上述的問(wèn)題。地下移動(dòng)式多方位滲流床 因素； 供氧量，氧化還原，煤焦化，熱脹力，礦壓等。 產(chǎn)物； 煤層裂隙，通道,氧化還原區(qū),化學(xué)熱能等。煤氣熱值與煤層的傾斜度關(guān)系極大，是最優(yōu)化熱能的利用，是不以人的希望而轉(zhuǎn)移。所以選擇爐址時(shí)應(yīng)特別重視。 地下氣化爐型，有井與無(wú)井兩種形式，區(qū)別在於建爐與排水方案不同。 有井式都是在已開(kāi)采過(guò)的煤田中進(jìn)行，煤體在長(zhǎng)期礦井排水工藝的作用下，煤體中水份已疏干，受地下水侵害較少，而

3、且煤氣的熱值較高，可達(dá)1300大卡方左右。在點(diǎn)火之前，應(yīng)進(jìn)行氣化爐密封試驗(yàn)，合格后點(diǎn)火。 無(wú)井式是在處女或深部煤田中進(jìn)行，垂直與水平孔都是在地面上施工， 水平孔建議為0.4米，如直徑為0.15米，會(huì)被煤焦油堵死而失敗。 無(wú)井式地下氣化爐，在生產(chǎn)煤氣時(shí)，應(yīng)采用充填工藝將燃空區(qū)充填密實(shí)，這樣可以將燃空區(qū)中，燃燒后的大塊煤塊與巖塊被泥漿密實(shí)包裝起來(lái)，斷絕了污染物向外擴(kuò)散的條件。同時(shí)也可以省去隔離煤柱煤炭資源的浪費(fèi)。 在含硫較高的煤田氣化時(shí)用鋼管材都會(huì)被煤氣中含有的硫化氫所腐蝕，所以必須要用防腐管材，避免污染環(huán)境。 排水是無(wú)井式氣化爐成敗的關(guān)鍵。極力主張用排水設(shè)備，將地下水位下降到煤層底板以下，可排除

4、地下水的干擾。反對(duì)采用高壓風(fēng)去頂水，這樣只能將工作面處、表面處的水分子使其不流入工作面內(nèi)，而工作面四周煤體中，仍然含有大量的水，因此防礙了煤的燃燒與貫通。當(dāng)?shù)叵滤幌陆档矫簩拥装逡院?，雖然點(diǎn)火成功，還要利用火力貫通法，將小直徑通道放大，因此煤氣成本較高。又因受地下水的吸熱作用，使產(chǎn)出煤氣熱值不超過(guò)1000大卡方。 據(jù)了解新奧集團(tuán)下屬有地方煤氣公司77所，每日需要天然氣1500萬(wàn)方（每小時(shí)為62萬(wàn)方）在未來(lái)能源危機(jī)未到來(lái)前、建議可以在急傾斜煤層自建地下氣化爐群，并采用多孔一線爐，每小時(shí)產(chǎn)氣量為3萬(wàn)方，再甲烷化后，可作為人造天然氣所用，因成本較低，每方不超過(guò)一元，可為新奧集團(tuán)創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)效益。

5、地下氣化的控制問(wèn)題地下氣化的控制問(wèn)題 1 ） 供氣量的控制：點(diǎn)火后需進(jìn)行鼓風(fēng)量的標(biāo)定，當(dāng)排出煤氣中含氧量超過(guò)1時(shí)，停止供風(fēng)，必須控制氧氣的量，以達(dá)到安全利用的目的。 2） 增加水蒸汽量的控制：地下氣化爐必然會(huì)有地下水侵入，當(dāng)水量少時(shí)，在爐中須增加水蒸汽量。該量通過(guò)實(shí)踐去控制。 3 ）當(dāng)用富氧增加煤氣熱值：因?yàn)樵摴に嚠a(chǎn)生的二氧化碳較多，一般情況下不宜采用，為提高爐溫特殊條件下可以考慮。 4） 燃空區(qū)平面寬度的測(cè)定：利用測(cè)氡技術(shù)進(jìn)行，因?yàn)槊禾慨a(chǎn)生的高溫區(qū)爐溫不能立即下降，因此測(cè)定后的范圍，是新老煤炭燃燒前后的混合體，目前正在研究解決此難題。 5） 燃空區(qū)縱向地層破壞范圍的測(cè)定；采用三維地震法測(cè)定，

6、因?yàn)閷?duì)燃燒后的地層反射波缺乏研究，測(cè)定后的結(jié)果不理想，目前正在研究此問(wèn)題。煤炭地下氣化技術(shù)新路線煤炭地下氣化技術(shù)新路線 長(zhǎng)通道長(zhǎng)通道 :進(jìn)出氣孔之間的距離，越長(zhǎng)越好，可以獲得氣化進(jìn)出氣孔之間的距離，越長(zhǎng)越好，可以獲得氣化 與干餾煤氣之和，提高煤氣熱值在與干餾煤氣之和，提高煤氣熱值在30%以上，同以上，同 時(shí)提高氣化爐的燃煤量，因此延長(zhǎng)了氣化爐的服時(shí)提高氣化爐的燃煤量，因此延長(zhǎng)了氣化爐的服 務(wù)年限，因此降低了煤氣的直接成本。務(wù)年限，因此降低了煤氣的直接成本。大斷面大斷面：鉆孔與通道直徑要大于：鉆孔與通道直徑要大于0.5米以上，可以滿足大流量米以上，可以滿足大流量的生產(chǎn)任務(wù)，降低通風(fēng)阻力與能耗，大

7、量降低了成本。的生產(chǎn)任務(wù)，降低通風(fēng)阻力與能耗，大量降低了成本。兩階段兩階段：氣化工藝分為兩階段進(jìn)行，第一階段的任務(wù)，產(chǎn)熱與：氣化工藝分為兩階段進(jìn)行，第一階段的任務(wù)，產(chǎn)熱與蓄熱的過(guò)程，煤氣的熱值每方超過(guò)蓄熱的過(guò)程，煤氣的熱值每方超過(guò)1300大卡以上，第二階段利大卡以上，第二階段利用高溫水蒸氣作為氣化劑，水蒸氣在高溫煤層中，進(jìn)行分解可用高溫水蒸氣作為氣化劑，水蒸氣在高溫煤層中，進(jìn)行分解可得得H2大于大于66%以上，以上，CH4，CO2，CO在在10%左右其熱值在左右其熱值在3100大卡以上，可作為化工產(chǎn)品原料氣，這是首創(chuàng)。大卡以上，可作為化工產(chǎn)品原料氣，這是首創(chuàng)。 日日 月月 煤氣成分煤氣成分 (

8、%)熱值熱值流量流量H2COCH4CO2N2(大卡大卡/m3)(m3/h)11- -958.293.599.2819.634.212920.6519201058.0318.5915.0813.160.133613.77 19001158.3810.3514.3213.383.593453.63 14001257.1011.6614.8913.812.503513.38 150012-362.0714.4310.1311.072.303293.50 1650654.2515.7210.6515.264.233140.54 1810767.0414.976.3011.690.003097.51 1

9、450870.5112.425.2310.031.003025.81 1720964.0711.319.9411.133.563243.31 19001060.4216.519.5412.520.953252.87 15501172.956.078.3012.170.513200.29 15201269.1610.329.1010.940.493288.72 17501466.1410.7511.9811.100.033484.70 15801564.6312.479.6511.701.553271.99 18501671.586.1610.0011.920.573291.11 1600176

10、7.569.479.5012.920.573250.48 1830LURGI K-TTEXACO KRW HTW SHELL UCG Air Oxygen CO 15.262.249.243.25361.512.472.87H2 42.126.835.731.833.730.666.61824CO2 30.98.712.217.59.01.79.542130CH4 9.40.45.83.19.0448N2 0.31.31.01.20.84.82.355529.8煤氣熱值煤氣熱值 1910267025832772281927633193.69401650CO2減排與燃空區(qū)充填 一 通過(guò)氣化工藝，降低CO2含量 二 合成化工產(chǎn)品時(shí)，將CO2與H2反應(yīng)，達(dá)到零CO2排放 三 利用堿性溶液吸附CO2，作為充填燃空區(qū)的材料燃空區(qū)充填. 燃空區(qū)充填可杜絕其對(duì)地下周圍環(huán)境的危害，可杜絕新老爐間安全煤柱資源的浪費(fèi)，可杜絕地面塌陷，破壞了土壤資源。MTON2天然氣N2空氣合成氣制造 和調(diào)變合成氣反應(yīng)精品蠟潤(rùn)滑基礎(chǔ)油柴油調(diào)和油石腦油乙醇低碳醇H2CO甲醇二甲醚O2FT合成NH3煉廠油品精制燃料電池氫源烯烴/芳烴醋酸合成氣中樞 煤層氣煤生物質(zhì)含氧化合物L(fēng)PGSNG甲烷化液化氣合成氫發(fā)電廠 水H2O合成氣發(fā)電和化學(xué)品多聯(lián)產(chǎn)蒸氣裂解 根據(jù)前蘇聯(lián)數(shù)十年與中國(guó)25年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，與目前人類生存