煤炭地下气化特征污染物迁移行为探测

煤炭地下气化潜在的地下水污染风险,是煤炭地下气化产业化的关键技术及瓶颈技术。采用直接钻探法对我国首个钻孔式地下气化炉进行了燃空区探测,并对不同气化区域的煤、岩、半焦、灰渣样品进行了取样。开展了探测样品的浸出实验,研究了浸出液中特征气化污染物及污染指标挥发酚、氨氮及COD的迁移范围及迁移特征,探讨了污染物的迁移路径。研究结果表明,特征污染物的迁移主要发生在中心气化区内,挥发酚及氨气在煤层顶板内发生了垂直向上的迁移,煤层顶板垮落带及裂隙带是污染物迁移的主要通道。污染物向底板岩层渗透迁移的倾向极低。在气化边界区域,煤层顶板内没有形成污染物迁移通道,未发现污染物向围岩的迁移。气化煤田的科学选址是煤炭地下气化地下水污染防治的重要环节。     

煤炭地下气化典型有机物热解产出研究

煤炭地下气化过程中尤其是干馏干燥区，热解产生的大量有机物，会对周围含水层造成潜在的污染风险，严重制约煤炭地下气化的产业化发展。通过对煤样进行200～600℃不同终温下慢速热解，模拟气化通道干馏干燥区无氧条件下的热解反应实验，探究煤热解产生典型有机质种类及含量的变化规律。研究表明，热解温度为200℃时，热解产物中含氧化合物含量最高，高达36.19%,随着温度升高，其含量变化较小；酚类化合物随着热解温度的升高而增多，600℃时含量达到17.97%;芳香烃化合物在原煤中含量较高，温度高于300℃时开始大量释放，占热解总产物的比重较高；在300℃时热解产生了大量脂肪烃化合物，随着温度继续升高其含量不断下降，600℃时脂肪烃含量下降至总产物的10%左右。     

煤炭地下气化气化工作面径向扩展探测研究

地球物理方法可以实现燃空区的间接探测,而钻孔探测可以更直接地获得燃空区样品,深入了解地下气化工况及燃空区形貌。依托煤炭地下气化现场试验工程,采用直接钻孔探测及取样,对获取的煤、岩、焦、渣样品进行了元素分析及灰分分析,采用XRD,SEM-EDS对其矿物质组成进行了表征。研究结果表明,高活性褐煤煤层空气气化,气化面的径向扩展宽度小于17 m。在沿主气化通道径向扩展4 m附近,煤层经历了高温气化反应并伴随高温特征矿物质的生成,气化后煤层残炭约为10%,煤层的气化引起了上覆盖岩层的松动与坍塌;距离气化通道径向扩展17 m位置,接近气化传热的边缘,只有上部煤层受到热的影响,煤层顶板未发生变形;在此基础上绘制了燃空区综合形貌图。