低热值煤炭地下气化煤气的应用研究

经过对山东新汶矿业集团孙村煤矿煤炭地下气化中心的现场测试和实验研究，笔者获取了关于低热值地下气化煤气的大量数据。通过对地下气化煤气的热值、密度和燃烧势等性质参数的综合分析，得出了地下气化煤气的性质参数的变化情况，研究了地下气化煤气的应用理论依据，据此开发了适合燃烧这种煤气的工业燃烧器，分析了该燃烧器的特点和改进措施，并提出了地下气化煤气的应用方法和地下气化煤气的产生化应用前景。     

低热值煤炭地下气化煤气的应用研究

经过对山东新汶矿业集团孙村煤矿煤炭地下气化中心的现场测试和实验研究,笔者获取了关于低热值地下气化煤气的大量数据.通过对地下气化煤气的热值、密度和燃烧势等性质参数的综合分析,得出了地下气化煤气的性质参数的变化情况,研究了地下气化煤气的应用理论依据,据此开发了适合燃烧这种煤气的工业燃烧器,分析了该燃烧器的特点和改进措施,并提出了地下气化煤气的应用方法和地下气化煤气的产业化应用前景.     

倾斜煤层煤炭地下气化模型试验研究

为了认识倾斜煤层煤炭地下气化特征和规律性 ,藉助多功能模型试验台 ,对倾斜煤层进行了模型试验研究 .简述了煤炭地下气化多功能模型试验台结构 .介绍了脉动气化、水蒸汽气化、富氧水蒸汽气化及返流气化方法 ,研究了产出的煤气热值、组份和气化速率 ,并对试验结果进行了讨论与分析 .试验结果表明 ,脉动气化在一定程度上可改善煤气质量 ,采用水蒸汽气化方法 ,能够生产高热值水煤气 ,富氧和返流气化未能明显改善出口煤气质量 ,但能够迅速提高气化炉体的温度 .与急倾斜煤层相比较 ,倾斜煤层尚不能提供有效的渗流燃烧的气化条件 ,因而影响着煤气质量的提高     

瞬变电磁法探测煤炭地下气化燃空区扩展的试验研究

煤炭地下气化技术抛弃了全部庞大的、笨重的采煤设备与地面气化设备,并将传统的地面气化转化为地下有控制的气化新技术,具有安全性好、投资少、效率高、污染小、效益高等优点。在地下气化过程中,由于燃空区空间不断扩大影响炉内温度,同时引起燃控区上方煤岩层的过量移动和地表沉陷。如何监测气化过程中燃空区塌落空间的变化,对控制气化过程反应、炉内温度的稳定、燃空区上覆岩层塌落及地表沉陷起着至关重要的作用。本文提出采用瞬变电磁法（TEM）对急倾斜煤层中煤炭地下气化燃空区进行探测。现场试验研究表明,该方法能够较好地探测燃空区扩展范围。     

瞬变电磁法探测煤炭地下气化燃空区扩展的试验研究

煤炭地下气化技术抛弃了全部庞大的、笨重的采煤设备与地面气化设备,并将传统的地面气化转化为地下有控制的气化新技术,具有安全性好、投资少、效率高、污染小、效益高等优点。在地下气化过程中,由于燃空区空间不断扩大影响炉内温度,同时引起燃控区上方煤岩层的过量移动和地表沉陷。如何监测气化过程中燃空区塌落空间的变化,对控制气化过程反应、炉内温度的稳定、燃空区上覆岩层塌落及地表沉陷起着至关重要的作用。本文提出采用瞬变电磁法(TEM)对急倾斜煤层中煤炭地下气化燃空区进行探测。现场试验研究表明,该方法能够较好地探测燃空区扩展范围。     

煤炭地下气化模型试验研究

本文介绍了在实验室内进行的两阶段煤炭地下气化法模型试验,主要研究两阶段地下气化法的可行性,以及产出煤气的热值、组份和气化速度等。试验结果表明,两阶段地下气化法是可行的,应用该技术可生产热值较高的煤气。本次模型试验得出的两阶段时间之比,与理论上的计算值基本一致。     

煤炭地下气化过程(火用)分析

将Yong分析引入煤炭地下气化过程分析当中，建立了煤炭地下气化过程Yong分析模型，研究了煤炭地下气化系统的物料及能量转移规律，分析了唐山刘庄煤矿地下气化过程。结果表明，其系统综合Yong效率为85．18%，外供Yong效率为65．66％，不可逆过程Yong损达到14．82％．与地面气化装置相比，地下气化炉综合Yong效率高于高炉和发生炉，低于焦炉，其Yong损主要来自于燃烧不可逆Yong损和传热不可逆Yong损。     

测氡法探测地下气化燃烧区及移动速度研究

煤炭地下气化技术是抛弃了全部庞大的、笨重的采煤设备与地面气化设备,并将传统的地面气化转化为地下有控制的气化新技术.其具有安全性好、投资少、效率高、污染小、效益高等优点.为了使煤的燃烧和气化得到有效的控制,监测燃烧区的范围和火焰工作面移动速度是致关重要的.在分析了测氡法应用于确定燃烧区范围和移动速度可行性的基础上,本文提出了采用测氡法对急倾斜煤层中煤炭地下气化燃烧区范围和移动速度进行监测的有益探索.现场试验研究表明,该方法能够较好地探测燃烧区的范围和移动速度.     

不同煤种地下气化特性研究

在地下气化模型试验及理论分析的基础上，研究了不同煤种的地下气化特性．比较了空气连续气化及纯氧．水蒸汽气化条件下的煤气组成，并从气化煤层升温速率、气化速率、煤气产率、气化效率等方面比较了不同煤种的地下气化特性．试验结果表明，煤种的不同组成决定了空气煤气中CO，H2，CH4含量的不同，鼓风量影响着空气煤气的组成．在适宜的汽氧比条件下，不同煤种纯氧，水蒸汽地下气化均可以获得中热值煤气。对于试验煤种，褐煤具有高的气化活性、气化速率及低的煤气产率，其纯氧-水蒸汽气化效率达87％，最适于地下气化；瘦煤地下气化，气化煤层温度上升缓慢，其气化活性较低，气化速率变化平缓，纯氧-水蒸汽气化效率为74％，但气化过程稳定，且具有高的煤气产率，可以进行地下气化；气肥煤煤层升温速率最快，煤气产率仅次于瘦煤，但在煤挥发分析出后，气化速率减小，气化稳定性变差。     

煤炭地下气化技术工艺模型试验研究

研究了一阶段同向和两阶段同向及反向煤炭地下气化方法,探讨了煤炭地下气化的基本原理,介绍了试验台试验、试验系统及试验内容,分析了一阶段同向及两阶段同反向气化工艺的局限性和优越性,阐述了温度场发展过程的一般规律及中高热值地下水煤气的形成原因。试验结果表明：两阶段反向煤炭地下气化方法能获得１２．７０ＭＪ／ｍ＾３以上热值的地下水煤气,与两阶段同向气化方法相比较,进一步提高了气化过程的热效率。     

急倾斜煤层无井式地下气化的试验研究

急倾斜煤层无井式地下气化的关键技术是沿煤层施工进、排气孔、气化炉点火和气化通道的贯通．在现场试验中，研究了三种导斜钻具，提出了盲孔式电点火方案，并研究了正、反向互换燃烧贯通技术，得出其贯通速度为０．３４ｍ／ｄ，通道有效直径为０．３９ｍ．当煤气中ＣＯ，ＣＯ２，ＣＨ４的体积百分比含量之和大于１８％时，则进行反向贯通，反之则进行正向贯通．     

Safety research in the gasification process of novel multi-thermal-source coal gasifier

In order to collect the gas safely produced in the gasification process of the novel multi-thermal-source coal gasifier,based on its gasification skill and the characteristics of the products, this paper analyzes the possible dangers in the gasification process, devises the gasifier eruption and explosion experiments, explores the conditions of gasifier eruption and gas explosion, studies their effects on the gasification process and establishes safe operation measures. Gasifier eruption hazard occurs easily in the gasification process of one-thermal-source coal gasifier when Msio: is far higher than that in the normal adjuvant. The gas permeability in the gasifier is not the same and the power supply is too large. However, similar conditions in the gasification of multi-thermal-source coal gasifier do not produce a gasifier eruption accident so easily. When it erupts, the gasifier should be stopped and then cooled down naturally or inert gas can be sprayed on the gasifier to cool it off, and thus gas explosion can be avoided. There is a possibility of direct gas explosion, but it can be avoided when the gas in the gas collecting space is replaced slowly by supplying a small amount of power or the inert gas fills the space in the previous gasification. The time a fire is lit is strictly controlled, the gas is drawn in by using the aspirator pump, and the gasifier pressure is kept in the state of micro-positive pressure in the middle and later gasification process. The conclusion is that the gasification process of the novel multi-thermal-source coal gasifier is safe according to normal operation rules.     

发泡过程中发泡剂分解物理、化学问题的研究方法

全面介绍发泡剂热分解特性的各种研究方法。包括研究发泡剂热分解特性常用的测量热力学的差示扫描量热法（ＤＳＣ）、测量发泡剂热分解动力学的气体体积和压力升温的恒温测量装置、研究发泡剂在聚合物介质中的分解特性的实验方法,即用毛细管流变仪改装的测量装置和用可视口模测量发泡剂分解行为和泡孔的形成、增长和稳定等过程的影响因素及评价气体与熔体相容性的测量方法。为了解发泡剂热分解特性和研究发泡过程中各种物理化学问题的分析提供了切实可行的实验方法。     

催化剂添加方式及微波干燥对煤催化气化的影响

煤催化气化过程中催化剂的添加方法主要有机械混合和浸渍法混合。以CaO为催化剂,利用自建固定床实验台研究了不同添加方法在不同的恒温条件下对煤气化转化率的影响。实验结果表明:机械混合添加CaO几乎没有催化作用,而浸渍法添加CaO催化活性高,不仅初始反应速率大,且在恒温700℃和800℃工况下气化反应110 min后煤焦转化率分别高出原煤直接气化30%和25%左右。另外,本实验尝试将微波干燥应用在煤催化气化过程中来改进常规浸渍法,经验证:与鼓风干燥箱干燥相比,气化反应110min后在恒温800℃工况下煤焦转化率基本接近一致,在低温700℃和高温850℃时转化率略微高1%～2%左右。     

加压湍动循环流化床气化炉煤气成分与热值试验

为了研究不同操作工艺参数对加压循环流化床煤气化特性的影响,在加压湍动循环流化床热态实验台上对淮北烟煤进行煤气化试验,试验操作条件：气化炉压力p为0.3 MPa、气化温度t为830～910 ℃、空气煤质量分数w(空气煤)为0.29～0.4 kg/kg、蒸汽煤质量分数w(蒸汽煤)为0.32～0.53 kg/kg.通过多参数组合变换工况,分别考察试验操作条件对煤气成分和煤气热值的影响.采用宽筛分石英砂作为床料,在试验过程中粗石英砂加剧气化炉提升段下部密相区的扰动程度,同时细石英砂提高上部稀相区颗粒体积分数,加上气化炉本体具有下宽上窄的特征,在一定范围内实现气化炉提升段下部湍动流化,上部环核流动.结果表明,气化炉温度对加压煤气化过程影响最为显著,并在w(空气煤)为0.35 kg/kg、w(蒸汽煤)为0.38 kg/kg时,煤气热值达到最大值4 138.98 kJ/m3.     

Enhanced-hydrogen gas production through underground gasification of lignite

Underground coal gasification is one of the clean technologies of in-situ coal utilization. Hydrogen production from underground gasification of lignite was investigated in this study based on simulation experiments. Pyrolysis of lignite, gasification activity, oxygen-steam gasification and the effect of groundwater influx were studied. As well, the advantages of lignite for stable underground gasification were analyzed. The results indicate that lignite has a high activity for gasification. Coal pyrolysis is an important source of hydrogen emission. Under special heating conditions, hydrogen is released from coal seams at temperatures above 350 ℃ and reaches its maximum value between 725 and 825 ℃. Gas with a hydrogen concentration of 40% to 50% can be continuously obtained by oxygen-steam injection at an optimum ratio of steam to oxygen, while lignite properties will ensure stable gasification. Groundwater influx can be utilized for hydrogen preparation under certain geological conditions through pressure control. Therefore, enhanced-hydrogen gas production through underground gasification of lignite has experimentally been proved.     

流化床生物质气化动力学模型建立

在生物质气化建模中有两种模型研究方法,一种是热力学模型,一种是动力学模型。动力学模型以反应动力学为基础,能真实地反映气化炉内的气化过程,并且对最终生物质气化气成分的预测较为准确,从而能够保证找到一组最佳气化条件(气化温度、气化剂当量比等),使得生物质气化过程达到最优。本文借鉴煤气化动力学建模的启发,在综合考虑平衡模型和动力学模型优点之上,探讨了一种包括热分解、气化以及可能存在的二次反应三个过程在内的整体生物质气化动力学建模方法。     

烟煤在双流化床中气化特性初步实验研究

利用一套高3m的双流化床煤气化实验系统,以烟煤为燃料进行了气化初步实验研究.烟煤在气化炉中进行热解气化,生成的半焦经下返料器送入燃烧炉进行燃烧,通过高温循环灰携带能量供给气化炉.通过调整气化炉内料层高度改变燃料在气化炉内的停留时间,从而影响气化效果,料层高度可以通过气化炉内压差进行监测.烟煤气化达到稳定工况时,燃烧炉和气化炉的温度和压差基本保持稳定.燃气热值为5.53 MJ/m3,尚未达到中热值标准,原因在于实验装置规模较小导致散热损失较大,同时返料器以空气为返料风降低了燃气品质.