0815煤炭地下气化几个基础性问题的研究---中国能源环境高峰论坛

1、 1.前言(UCG简介） 2.重要性与必要性的論述。 2.地下气化炉方案。 3.煤炭地下气化工艺技术路线。 4.气化控制问题的研究。 5. CO2减排与燃空区充填。 6.展望。 发展煤炭地下气化技术的重要性与发展煤炭地下气化技术的重要性与必要性必要性 煤是我国能源的主体，可长期保证我国 能源的自主安全供给。2002年我国的能源结 构，煤占67%，石油占23%，水电占7%， 天然气占3%。 2008年我国生产原煤27.95亿 吨。据前煤田地质总局预测：我国煤炭的 探明储量10176.45亿吨，预测煤炭资源 45521.04亿吨。我国煤资源丰富，可长期（几百年内）保证我国能源的自主供给。传统采煤方

2、法造成的环境问题与危害。（17450亿元）石油与天然气储量少，50%依靠进口，不安全。研究煤转换石油天燃气可行。煤炭地下气化技术的新成果，煤气成分比较表。两阶段与催化技术结合，氢能技术的发展解决上述的问题。地下移动式多方位渗流床 因素； 供氧量，氧化还原，煤焦化，热胀力，矿压等。 产物； 煤层裂隙，通道,氧化还原区,化学热能等。煤气热值与煤层的倾斜度关系极大，是最优化热能的利用，是不以人的希望而转移。所以选择炉址时应特别重视。 地下气化炉型，有井与无井两种形式，区别在於建炉与排水方案不同。 有井式都是在已开采过的煤田中进行，煤体在长期矿井排水工艺的作用下，煤体中水份已疏干，受地下水侵害较少，而

3、且煤气的热值较高，可达1300大卡方左右。在点火之前，应进行气化炉密封试验，合格后点火。 无井式是在处女或深部煤田中进行，垂直与水平孔都是在地面上施工， 水平孔建议为0.4米，如直径为0.15米，会被煤焦油堵死而失败。 无井式地下气化炉，在生产煤气时，应采用充填工艺将燃空区充填密实，这样可以将燃空区中，燃烧后的大块煤块与岩块被泥浆密实包装起来，断绝了污染物向外扩散的条件。同时也可以省去隔离煤柱煤炭资源的浪费。 在含硫较高的煤田气化时用钢管材都会被煤气中含有的硫化氢所腐蝕，所以必须要用防腐管材，避免污染环境。 排水是无井式气化炉成败的关键。极力主张用排水设备，将地下水位下降到煤层底板以下，可排除

4、地下水的干扰。反对采用高压风去顶水，这样只能将工作面处、表面处的水分子使其不流入工作面内，而工作面四周煤体中，仍然含有大量的水，因此防碍了煤的燃烧与贯通。当地下水位下降到煤层底板以后，虽然点火成功，还要利用火力贯通法，将小直径通道放大，因此煤气成本较高。又因受地下水的吸热作用，使产出煤气热值不超过1000大卡方。 据了解新奥集团下属有地方煤气公司77所，每日需要天然气1500万方（每小时为62万方）在未来能源危机未到来前、建议可以在急倾斜煤层自建地下气化炉群，并采用多孔一线炉，每小时产气量为3万方，再甲烷化后，可作为人造天然气所用，因成本较低，每方不超过一元，可为新奥集团创造更好的经济效益。

5、地下气化的控制问题地下气化的控制问题 1 ） 供气量的控制：点火后需进行鼓风量的标定，当排出煤气中含氧量超过1时，停止供风，必须控制氧气的量，以达到安全利用的目的。 2） 增加水蒸汽量的控制：地下气化炉必然会有地下水侵入，当水量少时，在炉中须增加水蒸汽量。该量通过实践去控制。 3 ）当用富氧增加煤气热值：因为该工艺产生的二氧化碳较多，一般情况下不宜采用，为提高炉温特殊条件下可以考虑。 4） 燃空区平面宽度的测定：利用测氡技术进行，因为煤炭产生的高温区炉温不能立即下降，因此测定后的范围，是新老煤炭燃烧前后的混合体，目前正在研究解决此难题。 5） 燃空区纵向地层破坏范围的测定；采用三维地震法测定，

6、因为对燃烧后的地层反射波缺乏研究，测定后的结果不理想，目前正在研究此问题。煤炭地下气化技术新路线煤炭地下气化技术新路线 长通道长通道 :进出气孔之间的距离，越长越好，可以获得气化进出气孔之间的距离，越长越好，可以获得气化 与干馏煤气之和，提高煤气热值在与干馏煤气之和，提高煤气热值在30%以上，同以上，同 时提高气化炉的燃煤量，因此延长了气化炉的服时提高气化炉的燃煤量，因此延长了气化炉的服 务年限，因此降低了煤气的直接成本。务年限，因此降低了煤气的直接成本。大断面大断面：钻孔与通道直径要大于：钻孔与通道直径要大于0.5米以上，可以满足大流量米以上，可以满足大流量的生产任务，降低通风阻力与能耗，大

7、量降低了成本。的生产任务，降低通风阻力与能耗，大量降低了成本。两阶段两阶段：气化工艺分为两阶段进行，第一阶段的任务，产热与：气化工艺分为两阶段进行，第一阶段的任务，产热与蓄热的过程，煤气的热值每方超过蓄热的过程，煤气的热值每方超过1300大卡以上，第二阶段利大卡以上，第二阶段利用高温水蒸气作为气化剂，水蒸气在高温煤层中，进行分解可用高温水蒸气作为气化剂，水蒸气在高温煤层中，进行分解可得得H2大于大于66%以上，以上，CH4，CO2，CO在在10%左右其热值在左右其热值在3100大卡以上，可作为化工产品原料气，这是首创。大卡以上，可作为化工产品原料气，这是首创。 日日 月月 煤气成分煤气成分 (

8、%)热值热值流量流量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煤气热值煤气热值 1910267025832772281927633193.69401650CO2减排与燃空区充填 一 通过气化工艺，降低CO2含量 二 合成化工产品时，将CO2与H2反应，达到零CO2排放 三 利用碱性溶液吸附CO2，作为充填燃空区的材料燃空区充填. 燃空区充填可杜绝其对地下周围环境的危害，可杜绝新老炉间安全煤柱资源的浪费，可杜绝地面塌陷，破坏了土壤资源。MTON2天然气N2空气合成气制造 和调变合成气反应精品蜡润滑基础油柴油调和油石脑油乙醇低碳醇H2CO甲醇二甲醚O2FT合成NH3炼厂油品精制燃料电池氢源烯烃/芳烃醋酸合成气中枢 煤层气煤生物质含氧化合物LPGSNG甲烷化液化气合成氢发电厂 水H2O合成气发电和化学品多联产蒸气裂解 根据前苏联数十年与中国25年的实践经验，与目前人类生存