煤炭地下气化H_2的产出机理

在煤炭地下气化过程中,制氢原理包括H2O(气态)的分解、地下水分解及地下固相分解等。通过对地下气化实验分析,可知H2更有利于提高煤气的热值,并在工业中实现了所生产的地下水煤气H2含量基本均在50%以上。     

我国废弃煤炭资源的利用——推动煤炭地下气化技术发展

煤炭地下气化是我国废弃煤炭资源开发利用的重要方式,煤炭地下气化制氢是生产洁净能源的重要思路.两阶段地下气化工艺生产的水煤气,H2体积分数可达70％以上,脱除CO2后,可燃气体体积分数高达95％,是目前最廉价的氢气来源.煤气中的CO2分离后可储存于地下燃空区,或用于化工合成、煤层气及石油增产.最后针对目前煤炭地下气化领域中存在的问题提出了相应的解决措施.     

焦煤地下气化模型试验研究

为考察煤炭地下气化技术对焦煤的适用性,通过热解试验和地下气化模型试验,测试了焦煤的热解和气化特性.结果表明,焦煤地下气化时气化剂中氧气的最佳体积分数为60％,此时气化效率最高达80％左右,煤气热值在8.36 MJ/Nm3(2 000 kcal/Nm3)左右.但由于焦煤具有较高的黏结性和膨胀性,使得其在地下气化过程中膨胀,析出的胶质体、熔融的煤灰会附着在气化通道的煤壁上阻碍气化剂与煤体的接触,对气化效果带来一定影响.粗煤气和煤气冷凝水中的H2S、HCN、氨氮、苯类、化学需氧量(COD)、挥发酚等污染物含量均超过国家排放标准允许值的几十甚至数百倍,须经过处理后排放.     

O2/CO2煤炭地下气化模型试

利用O2/CO2作为气化剂进行煤炭地下气化,不仅能够提高煤气中有效组分的含量和CO/H2比例,而且煤气脱碳后适合用于合成甲醇或液化天然气（LNG）。为考察O2/CO2地下气化的可行性,通过模型试验在模拟煤层中进行不同O2/CO2比的气化试验,考察不同CO2浓度气化下的煤气组分特征、温度场分布、燃空区立体形状以及污染物析出情况。试验表明：CO2体积分数为40%~50%时,煤气中的CO和H2的含量均在25%左右,CO2的含量小于50%。与已有的富氧空气地下气化模型试验结果相比,在气化剂中的CO2能够抑制地下气化过程中CO2的生成,O2/CO2气化下的温度场相对较低,气化过程中煤层的最高温度也只有1 200 ℃,对煤气有效组分的生成比较有利。最终的燃空区3D形状符合一般燃烧扩展规律,试验过程中还监测了硫化氢、氨气和焦油等污染物的析出量。     

煤炭地下气化炉型及工艺

为探讨不同煤层条件下地下气化炉结构及气化工艺,在模型试验和现场试验的基础上研究了煤炭地下气化有井式和无井式气化炉结构及其工艺参数,形成了有井式“长通道、大断面、两阶段”气化工艺和无井式渗透式气化方法.试验结果表明:空气气化时可获得热值在4.18 MJ/Nm3以上的煤气;富氧气化时,当富氧体积分数由30％上升到80％时,煤气中有效组分(H2+CO+CH4)体积分数由30％上升到60％;两阶段气化第2阶段可生产H2组分体积分数在40％、热值在11.45 MJ/Nm3以上的煤气.无井式渗透式气化通道贯通参数为:当供风压力0.75 MPa、供风流量600 Nm3/h时,贯通速度为0.34 m/d,通道当量直径0.39m,正向供风气化和反向供风气化能获得相同质量的煤气.     

不同富氧条件下O_2/CO_2地下气化试验效果研究

为研究O_2/CO_2作为气化剂在褐煤地下气化过程中的气化效果,通过地下气化模型试验系统,分别对比了O_2/CO_2和O_2/Air这2种气化方式的炉内温度场分布、出口煤气组成以及污染物排放效果,并对O_2/CO_2气化方式所产生的CO_2减排量进行了计算。试验结果表明:高浓度CO_2的存在可以延长气化时间,使炉内温度场向垂直方向分布;含氧体积分数60%时,O_2/CO_2和O_2/Air气化速率相近,温度变化相似,并能获得最大的出口煤气热值;含氧体积分数为40%时O_2/CO_2气化可以获得最大的CO_2减排量,比O_2/Air气化减少燃煤量40%左右;在整个气化过程中,O_2/CO_2气化比O_2/Air气化可以显著降低H2S和NH3的排放量。     

鄂庄煤矿四煤层地下富氧气化试验

分析了鄂庄煤炭地下气化工程自投产以来产气量低且不稳定的原因.研究了空气连续气化、富氧气化、富氧-水蒸气气化等参数,探索鄂庄煤层地下气化规律,认为可采用脉动两阶段工艺提高煤气热值.当煤层气化最佳气、氧体积比为1.4:1,氧气体积分数为40%时,气化效率较高.在气化过程中,需根据气化工作面、高温温度场的移动及煤气组成的变化,采用辅助孔气化、反向气化等辅助气化工艺,维持气化煤层高温温度场,提高煤层气化效率,保证气化过程连续稳定进行.该结论为2号炉建设及采用富氧-水蒸气连续气化工艺提供理论依据,二期工程在此基础上实现了煤层地下气化的稳定高产.     

高温、高压注气提高煤层气产率的研究

煤层气的产出遵循"解吸-扩散-渗流"的过程.首先分析了影响煤层气产出的因素,而后主要结合地下气化尾气(CO2、N2)的处理和煤层气开发,提出了煤层气在高温、高压注入地下气化尾气的情况下从煤层中释放出来.     

新奥无井式煤炭地下气化试验进展及产业化规划

新奥无井式煤炭地下气化的研究进展及成果为其开展地下气化制液化天然气(UCG-LNG)奠定了基础,基于此,从技术和经济角度分析了利用O2/CO2作为气化剂进行煤炭地下气化生产用于合成液化天然气(LNG)的原料煤气的可行性.经核算,年产2亿Nm3 LNG的地下气化制液化天然气项目所需总投资约为11.6亿元,投资回收期约7年,内部收益率约19.3％.通过内部收益率对液化天然气产量和售价的敏感性分析显示,在产量或售价下降10％的情况下,项目仍有盈利空间.     

深部煤炭原位气化开采关键技术及发展前景

我国深部煤炭资源储量丰富.煤炭地下气化可将其转化为燃气输出到地面,是深部煤炭原位流态化开采的重要途径.本文介绍了煤炭地下气化技术(UCG)的发展历程、技术现状以及中深部煤炭地下气化典型案例,基于现代煤炭地下气化技术体系剖析了深部煤炭地下气化的关键技术及技术攻关方向,展望了以天然气生产为目标的深部煤炭气化开采前景.UCG...