地下气化

摘要： 煤地下气化技术历经国内外一百多年的实验室研究和大量现场试验仍然存在产率低等关键问题。虽然一些文献认为该技术是未来煤炭利用技术的发展方向,但其至今仍未实现工业应用的现象说明其本身存在尚未被充分关注的关键科学(卡脖子)问题。本文从化学反应工程基本原理出发分析该技术涉及的关键传质与反应过程,并与现代大型地上煤气化技术对比,探讨其工业应用技术挑战的科学根源。

摘要： 煤炭地下气化为我国清洁、低碳、安全、高效现代能源建设开辟新的途径.为研究华亭烟煤地下气化污染物的富集、分布规律,以评估华亭烟煤地下气化的环境影响因素,采用地下气化模拟实验平台系统,通过不同富氧?水气化实验、不同尺度煤样的热解实验,研究煤层气化过程中焦油及气化残留物中重金属元素的富集规律.结果表明:随着烟煤的尺度(块体大小)增加,烟煤热解焦油呈增加趋势,而焦油产率呈先增加后减小的趋势;烟煤在N2、CO2气氛中热解时,热解焦油中主要成分为酚类、萘类以及烃类污染物;气化后残留重金属Ni、Cr、Zn、Cu、As这5种元素在氧化区最为富集、还原区次之、干馏干燥区最不富集,而Hg在氧化区富集程度最高、干馏干燥区次之、还原区最次,Pb在还原区富集程度最高、氧化区次之、干馏干燥区最次;重金属元素残留程度由高到低依次为Zn、As、Hg、Cr、Ni、Cu、Pb.针对华亭矿区,煤层气化后应重点检测重金属元素Zn、As、Hg.在后期实际煤层气化生产阶段,应结合华亭矿区煤层特征及地下水特征,在项目选址、气化工艺等方面进行污染物防控.在当前生态环境保护形势严峻的当下,研究成果对煤炭地下气化开采的污染物处置和减排具有一定的指导意义.

摘要： 气化燃空区的发育状况监测以及能量回收的评价对于实现高效的煤炭地下气化(UCG)以及气化过程的精确监测与控制十分重要.在人工煤层构建2种不同类型的气化通道模型(链接孔模型/同轴孔模型),依次进行3次大型UCG模拟实验,通过分层位温度监测法观察气化过程中燃烧带和燃空区的发育衍化,研究了不同的气化剂组成(O2,CO2,H2O等)、配比、流速等实验操作参数作用下对生成气化产物中煤气成分及热值的影响,同时建立了基于化学计量理论的能量回收评价方法,并评估整个地下气化过程的气化效率、煤炭消耗量与煤产气量等.研究结果表明:分层位温度监测能反映气化过程中燃烧带以及燃空区的发育情况;气化区域的衍化范围以及衍化速率与气化通道的类型密切相关,2次链接孔模型实验所得的衍化范围与速率的结果均为同轴孔模型实验的2倍以上;地下气化过程中的高温环境更有利于气化过程的持续进行,在高温条件下生成煤气中可燃气体的组分比例增高;煤炭的消耗量以及能量回收率与采用的气化通道类型也密切相关,链接孔模型实验生成的气化燃气相对同轴孔模型热值较高,并且链接孔模型实验的能量回收率也高于同轴孔模型实验.

摘要： 当前针对地下气化的研究仅关注产物中的污染物,而反应区内污染物行为尚不清楚。搭建了地下气化模型实验台,采用沿程取样研究了焦油与颗粒行为。在文中条件下,核心反应区(支路3)焦油中多环芳烃约占70%,而下游(支路5)焦油中多环芳烃仅有35%。支路3含苯环化合物中三苯环以上成分超35%,而支路5没有三苯环以上成分。焦油沿程特性与炉内较大的温度梯度密切相关。相比于支路3,支路5的颗粒物浓度更高,且球形度更接近于1。

摘要： 当前针对地下气化的研究仅关注产物中的污染物,而反应区内污染物行为尚不清楚.搭建了地下气化模型实验台,采用沿程取样研究了焦油与颗粒行为.在文中条件下,核心反应区(支路3)焦油中多环芳烃约占70％,而下游(支路5)焦油中多环芳烃仅有35％.支路3含苯环化合物中三苯环以上成分超35％,而支路5没有三苯环以上成分.焦油沿程特性与炉内较大的温度梯度密切相关.相比于支路3,支路5的颗粒物浓度更高,且球形度更接近于1.

摘要： 鉴于火烧煤层机理和煤炭地下气化的技术原理提出了排水降压开采后地下气化煤层气藏的概念、机理,指出未来的发展方向.研究认为,地下气化煤层气藏的机理包括温度升高甲烷解吸速率加快、煤燃烧生成的二氧化碳置换甲烷促进甲烷的解吸以及高温下煤发生干裂增加了煤层渗透率等.地下气化煤层气藏不仅是为了获得煤层气,更是为了使得烟煤气化成煤气,因此未来应该就地下气化煤层气藏展开模拟实验,对其机理和关键技术继续深入研究.

摘要： 为了评价宁夏深部长焰煤地下气化的可行性,对宁夏王洼矿区长焰煤进行了热解实验,通过物料平衡模型和能量平衡模型对长焰煤地下气化参数进行了计算,结果表明,宁夏长焰煤在N2气氛下热解最大失重温度为108°C,反应结束时失重率为33.13％,反应活化能为59.77kJ/mol;在CO2气氛下热解最大失重温度为950°C,反应结束时失重率为66.83％,反应活化能为31.33kJ/moL;随着氧气浓度的提高,煤气有效组分(H2+CO+CH4)含量提高、热值提高、气化效率提高、吨煤产气率下降;当采用纯氧-水气化时,煤气有效组分达到68.12％,煤气高热值达到9.93MJ/Nm3,冷煤气效率达到73.05％.

摘要： 本文立足新疆煤炭开发和能源供应现状,结合煤炭地下气化的优点,分析推进新疆煤炭地下气化的必要性.建议强化顶层设计,落实扶持政策,推进科技创新,形成关键技术体系和主要装备.

摘要： 煤炭地下气化可以减少传统的煤炭开采和利用带来的煤矸石、粉煤灰、矿井水、SO2等排放及地表沉降造成的生态环境破坏,被誉为绿色开采技术.然而,煤炭地下气化过程中产生的煤气及重金属等可能储存于围岩孔隙裂隙中污染地下水;气化残渣存留地下燃空区,气化结束后地下水进入燃空区可能使残渣中的有机和无机物溶解造成地下水污染.本文采用煤炭地下气化模型试验系统及GC-MS等分析手段,模拟研究鹤壁烟煤地下气化煤气洗涤水及冷凝水中污染物组成,结果表明:空气气化和水蒸气化煤气洗涤水中有机物分别为85和59种;水蒸气气化煤气洗涤水中TOC和氨氮的浓度明显高于空气气化煤气洗涤水,而COD含量低于空气气化;煤气洗涤水和煤气冷凝水中检测到Mn、Zn、Cr、As、Co、Ti、Pb、Cd、Sb、Ni、Se等重金属元素;参照国家地下水质量标准(GB/T14848-9),其中Ni含量超出地下水Ⅴ类水质标准,可能对地下水造成有机和无机污染.

摘要： 煤炭地下气化被誉为绿色开采技术,也是煤炭安全洁净利用的重要途径,但如何有效防治煤炭地下气化对地下水资源的污染也已成为国内外学者高度关注的热点问题.本研究采用煤炭地下气化实验系统模拟鹤壁烟煤地下气化过程,收集气化后残留半焦(气化残焦),系统研究气化残焦中污染物在地下水中的浸出规律.研究表明,煤炭地下气化残焦浸出液中含有挥发酚等有机污染物和镉(Cd)、铅(Pb)、砷(As)、铬(Cr)、铜(Cu)、镍(Ni)及锌(Zn)等10余种重金属无机污染物.浸出温度和浸出时间是影响煤炭地下气化残留半焦浸出液中污染物浓度的重要因素.当浸出温度为45°C,浸出时间为8h时,气化残焦浸出液中挥发酚、总有机碳(TOC)及化学需氧量(COD)的浓度分别为0.03mg/L、5.07mg/L、7.48mg/L,Cr、V、Cu、Se、Ni及Zn等重金属离子的浓度介于4.0～73.4μg/L.大规模的进行煤炭地下气化可能会对地下水造成潜在的污染.

摘要： 世界能源发展的总趋势是:随着生产的发展、人民生活的改善，能源需求将与日俱增;未来的能源生产必须变盲目、无序为有序、由不安全逐步走向安全，最终实现能源清洁、多元互补和综合利用。煤是我国能源的主体，针对环境污染、资源浪费、事故频发等现象，唯一的出路就是:改变传统煤的生产、利用方式。经调研认为:“大断面、长通道、两阶段”煤地下气化新工艺是煤炭产业革新的好形式。其将在地下采固体煤变为在地面采煤气。减少煤炭的生产环节，节约生产成本;将煤渣留在地下，煤气运输比运煤方便、不污染环境。清洁又环保;基本上解决了地下采煤常发生矿难的问题。生产很安全;生产出来的煤化气(H2,CH4,CO2,SO2等混合体)经过分馏，分别回收、利用，使CO2等有害气体的排放降低到最低，彻底地解决了减少CO2排放的问题。经济兼环保;煤化气中的氢含量达到50%-65%，是清洁、廉价新能源—氢的新来源;可有效地提高煤资源的利用率(薄层煤、埋藏大于千米的深层煤、被废弃在坑道中的残留煤都可利用)。

摘要： 煤地下气化与地面气化相比，避免了物理采煤的污染，煤渣、煤研石留在地下，用管道输送煤气供发电和其他应用，不需要陆地运输和处理煤块，不会造成煤矿区的生态破坏。所生产的煤气排放的大气污染物都低于国家对火电厂容许排放浓度。可以通过工艺改进、制备化工产品及充填等措施使二氧化碳减排。该工程造成的地下水污染及地面塌陷都可以防治。因此用煤炭地下气化技术-联合循环发电结合是改善环境的最佳工程。

摘要： 煤炭地下气化就是对处于地下的煤炭进行有控制的燃烧，通过煤的热作用及化学作用而产生可燃气体的过程。该过程集建井、采煤、地面气化三大工艺为一体，变传统的物理采煤为化学采煤，因而具有安全性好、投资少、效益高、污染少等优点，深受世界各国的重视，被誉为第二代采煤方法。早在1979年联合国“世界煤炭远景会议”上就明确指出，发展煤炭地下气化是世界煤炭开采的研究方向之一，是从根本上解决传统开采方法存在的一系列技术和环境问题的重要途径。本文介绍了煤炭地下气化技术的研究历程，分析了地下气化煤气综合利用前景，对煤炭地下气化技术的经济可行性以及环境效益进行了探讨。

摘要： 从保护环境角度出发应大力提倡发展洁净煤技术,而煤炭气化则是煤炭洁净利用的关键技术之一.煤炭地下气化为遗留煤柱、难采煤层、高硫煤等的利用提供了新途径,最大限度地利用和节约了日趋减少的煤炭资源.本文介绍了燃气发电技术发展现状及地下气化煤气用于燃气内燃机发电机组发电的应用.

摘要： 进行了大雁褐煤纯氧、纯氧-水蒸汽和空气-水蒸汽两阶段地下水制氢工艺模型试验;研究了鼓氧量及汽氧比对煤气中的氢含量、气化过程稳定性的影响.试验结果表明,褐煤地下气化初期纯氧气化可以获得含氢量在40﹪以上煤气,鼓氧量会影响煤气中的含氢量和热值;富氧-水蒸汽气化也可以获得含氢量在40﹪以上煤气,汽氧比影响煤气煤气中的含氢量和各组分含量,试验条件下适宜的汽氧比范围为1:(1.5~2);两阶段气化第二阶段可获得富含氢的煤气,但产量较小;因此,褐煤地下气化可稳定生产高含氢的煤气,该煤气在地面处理后可作为提取纯氢的原料气.

摘要： 根据万全煤田地质构造、水文地质、地层岩性、煤类与煤质、煤层(组)厚度与夹矸的具体分析特点,对万全煤田煤层地下气化开发条件及其前景进行了较为全面的分析和研究.结果表明:该区地质构造简单,水文地质条件单一,煤层顶底板主要为泥岩、碳质泥岩和粉砂岩,而煤层为褐煤,均为煤层进行地下气化的良好条件;唯有煤层夹矸层多是不利于地下气化的因素.

摘要： 近年来,中国天然气短缺矛盾进一步突出,供需缺口持续加大,对外依存度进一步攀升.国内天然气短缺也刺激了煤制气的建设热潮.截至目前,全国提出煤制气项目70余个,产能规划超过2000×108m3/a,但仅4个项目投产,大量项目停滞不前,存在地面煤制气技术不成熟、单位产能建设成本高等问题,发展形势不容乐观.随着煤炭地下气化技术等革命性新技术出现,本文认为如果能够在煤层气富集区发展地下煤气化技术,实施一体化开采模式,如果获得成功,能将制气成本降低50％,同时基本杜绝污染,结合煤气制甲烷工艺,从另外一条途径实现低成本煤制气,可以从根本上解决中国天然气资源不足问题,应尽快开展煤炭地下气化目标研究,优选有利区块.

摘要： 通过对江苏省煤炭资源特征及利用现状分析,在安全、高效、环保优先的前提下,建议选择新兴煤炭地下气化高新技术,开启江苏省煤炭资源开发利用的新模式,详细分析了采用煤炭地下气化高新技术开发利用江苏省煤炭资源的五大优点,为江苏省煤炭资源开发利用探求一条新路子.

摘要： 本发明提供了一种煤炭地下气化过程中汇水量控制方法，包括如下步骤：监测气化过程中的实际汇水量及地下气化炉内的气压，并将实际汇水量与气化工艺需水量进行比较，调整地下气化炉内的气压以改变实际汇水量使实际汇水量与气化工艺需水量之间的差值保持在允许的误差范围内；当气化区域的燃煤量达到该区域煤层储量的一定比例之后，按照设定的位置距离向后移动注气管从而改变气化面的位置以进行下一段煤层的气化。本发明还提供一种煤炭地下气化方法。本发明煤炭地下气化方法及汇水量控制方法在气化过程中通过调节地下气化炉内的气压以及进气通道注水的方法维持地下气化炉气化面实际汇水量保持稳定，利于气化工艺的稳定进行。

摘要： 本发明涉及一种地下气化炉停车及燃空区复原处理方法，该方法包括：a）切断氧化剂的注入；b）氮气吹扫；c）氧化剂注入设备移除；d）定点注入冷却剂进行停车灭火；e）终止燃空区内化学反应等步骤，本发明的地下气化炉停车和后续处理方法有以下优点：采用少量空分副产品氮气对整个系统进行吹扫，防止停车阶段氧化剂的泄漏造成复燃以及回烧造成设备损毁问题；注入少量冷却剂或空分副产品氮气对气化炉燃烧区进行定点快速灭火，无需大量气体连续循环注入，有效地降低了运营成本；综合考虑了煤层顶/底板和上覆/下伏岩层的地质结构和条件，避免了停车阶段的各种地质灾害和二次污染问题。

摘要： 本发明涉及一种地下气化通道的上方地层的处理方法和一种地下气化建炉方法。上述处理方法包括：在地下气化通道的上方的岩层中和/或岩层上方的含水层中建立通道；当岩层中建立有通道时向通道中注入加固剂，以使加固剂在通道和其周围岩层中凝固；当含水层中建立有通道时向通道中注入膨胀材料，以使膨胀材料吸收通道周围含水层中的含水。地下气化建炉方法包括：按照上述处理方法加固岩层和/或吸收含水层含水；建立进气井、水平通道和出气井，其中，水平通道位于已加固的岩层或已减少其中含水的含水层下方的煤层中。其可在地下气化过程中保证气化通道上方的岩层坚固和/或防止含水层含水进入到燃烧区，进而提高地下气化炉的使用寿命。

摘要： 本发明一方面涉及一种用于煤炭地下气化的注气装置，包括：注水管、筒状雾化器，在其器壁上围绕其轴线设置有喷嘴。另一方面，提供一种煤炭地下气化系统，设置有上述注气装置。本发明还提供一种使用上述注气装置的煤炭地下气化方法，通过所述注气装置向所述进气通道中喷射水雾，以吸收进气通道中的热量形成水蒸气进入气化通道中。经注气装置的雾化器的喷嘴将液态水以雾化的形式喷到进气通道的内壁，并在与进气通道的内壁换热后进一步汽化形成水蒸气参与气化工作面的煤层气化反应。由此，有效地保证水蒸气进入气化通道，控制气化工作面温度，提高煤气中有效气体的组分含量。煤炭地下气化系统可实现由气化产生的污水的有效地循环利用。

摘要： 本发明公开一种多点注气地下气化炉及多点注气地下气化方法，沿煤层产状设有至少两个平行布置的注气井，注气井内设置有可控连续注气装置，可控连续注气装置的一端与气化剂输配管连接，另一端置于气化炉工作面的注气点处，距离注气井通道内初始注气点的末端附近设有至少一个出气井。采用逆向燃烧方式，通过连续或间断拖动各注气井内注气点位置，并依据产气状况调整注气参数，无需重复点火，避免在注气点后退过程中气化炉温度场的波动，实现工作面整体逆向扩展气化采煤，得到组分稳定的合成煤气，降低气化生产阶段操作难度，保证产出的煤气品质；多个进气井分散给工作面输送含氧气化剂，增加单位时间内燃烧工作面积，从而扩大地下气化的产量规模。

摘要： 本发明公开了一种煤炭地下气化用套管及煤炭地下气化进、出气孔结构，涉及煤炭地下气化技术领域，为避免气化剂的地层无效漏失，利于套管的运行而发明。煤炭地下气化用套管包括上套管和下套管，所述下套管的上端配合穿设于所述上套管的下端内，且所述下套管可沿所述上套管内壁自由滑动，所述下套管的上端与所述上套管的下端均为漏斗状结构，且所述上套管的下端漏斗状结构可对所述下套管的上端漏斗状结构进行限位，从而阻止所述下套管的上端与所述上套管的下端脱离。本发明煤炭地下气化用套管用于煤炭地下气化进、出气孔结构。

摘要： 本发明提供一种煤炭地下气化炉，包括：点火系统，具有第一竖直钻井（1）、以及与第一竖直钻井导通的第一水平定向钻井（a），注气系统，具有通入煤层的第二钻井，第二钻井为水平段在煤层中的至少一个第二水平定向钻井（b、c、d、e、f）。还提供煤炭地下气化方法。本发明消除现有技术气化生产阶段中贯通速度慢、结构不稳定的缺陷。

摘要： 本发明公开了一种地下气化炉及其施工方法以及煤炭地下气化方法，其属于煤炭地下气化开采技术领域，结合U形对接井技术灵活构建，通过一个进气井对应多个水平井和出气直井，建造了一种束状多通道地下气化炉，大大缩短了建炉时间、节约了建炉成本。针对不同厚度的煤层构建多条不同层位的气化通道，多条气化通道仅对应一口进气井，立体化布置气化通道，大大提高了不同厚度煤层资源的气化开采利用率。使用本发明所提供的地下气化炉进行煤炭地下气化，可实现束状多条气化通道同时进行气化，提高了气化效率。

摘要： 本发明涉及一种地下气化炉停车及燃空区复原处理方法，该方法包括：a）切断氧化剂的注入；b）氮气吹扫；c）氧化剂注入设备移除；d）定点注入冷却剂进行停车灭火；e）终止燃空区内化学反应等步骤，本发明的地下气化炉停车和后续处理方法有以下优点：采用少量空分副产品氮气对整个系统进行吹扫，防止停车阶段氧化剂的泄漏造成复燃以及回烧造成设备损毁问题；注入少量冷却剂或空分副产品氮气对气化炉燃烧区进行定点快速灭火，无需大量气体连续循环注入，有效地降低了运营成本；综合考虑了煤层顶/底板和上覆/下伏岩层的地质结构和条件，避免了停车阶段的各种地质灾害和二次污染问题。

摘要： 本实用新型提供了一种地下气化注气喷嘴及地下气化炉。其中，注气喷嘴包括：喷嘴本体、连接部和扇叶部；其中，喷嘴本体设置有喷射口；连接部的第一端与喷嘴本体相连接，第二端与扇叶部转动连接，并且，扇叶部对应于喷射口设置。本实用新型中，地下气化炉中的气流从喷嘴本体的通道通过喷射口时，扇叶部会随气流转动，这样就能有效的保证扇叶部把灰尘阻挡住，从而实现了有效防止灰尘进入喷射口，进而达到防止灰尘堵塞喷嘴的目的。