煤炭地下气化的地质条件

煤炭地下气化的地质条件［俄罗斯］莫斯科矿业学院Ｔ．Ｍ．卢西欣前苏联在１９３３～１９４０年开始建设地下气化试验站。在顿巴斯、莫斯科近郊、库兹巴斯、第聂伯、北高加索和中亚等煤田共建设了９个试验站。现在实际投产的只有两个地下气化站：一个是中亚的安格连斯克气...     

煤炭地下气化选址决策及地下水污染防控

为了解煤炭地下气化污染过程并对其实现最终控制,介绍了煤炭地下气化的选址决策依据,分析了煤炭地下气化过程地下水污染的途径及特征污染物,并提出了地下水污染防控的主要措施.地下气化科学选址是地下气化过程稳定控制及污染防控的重要基础,在选址决策中需要评价的因素包括煤田储量、煤层条件、地质构造、水文地质条件等.地下水污染风险来自于气化过程中污染物随煤气的逸散,以及气化后污染物随地下水运移而发生的渗透迁移.有机污染物主要包括酚类、苯、少量的多环芳烃及杂环化合物;无机污染物则主要包括各种有害元素.煤层和围岩的吸附作用限制了污染物的迁移,地下水污染防控的措施包括:识别永久不适合地下水区域,控制气化时的操作压力,设置地下水屏障,将煤层污水抽提至地面净化处理,也可以进行原位污染修复.     

大城勘查区煤炭地下气化地质条件评价

在煤炭地下气化的开发中,针对整个煤田某一煤层具体位置的选择非常重要。通过对大城勘查区地质数据的评估,来判断该区煤层地下气化开采的地质可行性。主要从地质条件、煤层赋存情况、煤质情况、水文情况4个方面考虑。地质条件主要与实施气化采煤是否有风险相关;煤层赋存情况与炉区布置及炉型相关;煤质与气化工艺相关;水文情况与气化过程对环境的影响相关。通过研究各相关因素对煤炭地下气化各环节的影响程度,对气化作用进行评价,确定各相关因素对煤炭地下气化可行性的权重,最终得出评价依据,对大城勘查区煤层地下气化开采的地质条件的可行性进行量化评价,其结果作为该区地下气化的基础依据。     

关闭煤矿煤炭地下气化地质条件评价体系构建与实践

为厘清影响关闭煤矿煤炭地下气化的地质因素,以河北省典型关闭煤矿为例,构建科学、系统的地质指标评价体系,针对煤炭地下气化规划到生产的几个阶段,对设立的4个地质一级指标、22个地质二级指标进行了系统分析和量化,建立了地质条件评价体系。采用层次分析和模糊综合评价法,建立了评价指标重要程度矩阵,确定了指标权重,并结合剩余资源量过少、煤层构造极其复杂、涌水量过大等实际情况,对评价结果进行一票否决,最终形成了一套科学、系统的地质指标评价体系。该评价体系在河北省典型关闭煤矿中的应用表明：林南仓煤矿8-1、11、12、14煤层,宣东二井Ⅲ₃、Ⅴ₂煤层,北阳庄矿5煤层,崔家寨矿1、5、6煤层以及显德汪矿1、9煤层比较适宜煤炭地下气化。     

煤炭地下气化中的地质问题

煤炭地下气化是弥补我国天然气供需缺口的多元化途径之一。然而,该项技术历经80余年现场试验目前仍未产业化应用。煤炭地下气化炉的载体为地质体,煤矿床地质禀赋约束了特定地下气化项目的可行性,推进这一过程必须跨越地质风险瓶颈。立足于这一战略需求和基本认识,简要回顾历史并提出问题,从资源禀赋、选址评价、环境安全3个方面评述了国内外关于煤炭地下气化地质因素的认识与进展,提出了推进煤炭地下气化产业化的地质工作建议。分析认为,煤炭地下气化地质工作贯穿于规划布局、炉址选择、气化生产、燃后处理整个过程,系统性地质工作尚不到位是煤炭地下气化长期未能实现产业化的重要原因,需要从战略高度上充分理解我国煤炭资源禀赋对当前地下气化技术的适应性,国外严格的选址"标准"启示我们加大对难采、劣质、零散煤炭资源原位规模性气化技术研究探索的力度,高温因素与静态地质体叠加所潜在环境地质安全问题需要正视并积极应对。基于上述地质思考,建议对煤炭地下气化技术应持谨慎的乐观态度,不宜保守,更不宜盲目,鼓励选择适宜地质条件开展工业性试验探索。将煤炭地下气化作为一项保障国家长远能源安全的战略措施,围绕煤炭地下气化资源评价选区与战略规划、气化炉勘查与选址评价技术、高安全广适性地下气化工艺技术、生产地质动态监测预警技术、地下气化地质保障系列规范5个方面,推进并组织论证和实施"煤炭地下气化地质风险评价与预测关键技术"计划。其中,煤炭地下气化资源评价选区与战略规划是打破目前"难以产业化"僵局的基础,需要立足于我国煤炭资源特性及赋存条件实际,总结国内外地下气化工业性试验经验,建立全国统一的煤炭地下气化资源评价技术准则,评价全国或大区煤炭资源对当前地下气化技术的适应性程度。然后,提出可供分步实施的典型地质条件国家级先导性试验区建议。     

煤炭地下气化初步实践

介绍了进行煤炭地下气化半工业性试验的徐州矿务局卧牛山煤矿（原新河煤矿二号井）的地质条件、气化工业设计和近１０个月的试验效果，提出了今后的设想。     

煤炭地下气化实践与展望

通过对徐州新河矿二号井煤炭地下气化半工业性试验情况介绍，结合国外在煤炭地下气化方面的经验，对该项试验取得成功的主要因素进行了分析，并提出了今后我国在发展煤炭地正气了化中主要解决的技术关键和发展前景。     

煤炭地下气化面临的挑战与技术对策

我国能源结构具有"富煤、贫油、少气"的特点.煤炭地下气化是在原位条件下,通过对煤炭资源进行有控制的燃烧获得气体资源,具有煤炭洁净化利用和低碳能源资源保障两大优势,将成为我国清洁高效现代能源体系发展的重要领域.本文系统总结了国内外煤炭地下气化的发展历程.基于众多实例的剖析,指出全球已开展的煤炭地下气化试验绝大多数都是在浅...     

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。     

煤炭地下气化酚污染迁移数值模拟

基于我国西部某煤炭地下气化试验,以气化特征污染物之一--挥发酚为例,建立地下水流运动和污染物迁移数学模型,对气化炉闭炉后的污染物迁移规律进行了数值模拟。结果表明： 20 a 预测期内,挥发酚具有极弱的向煤层隔水顶板上覆咸水含水层的迁移倾向,水动力弥散是其迁移的主要方式;煤层内部挥发酚的迁移只发生在燃空区附近,在气化后20 a,污染晕为以燃空区为中心的椭圆形,长轴方向大约500 m,短轴方向大约300 m,煤层的低渗透性、水力坡度小和介质的吸附作用是阻碍挥发酚在煤层内扩展的主要原因;煤层与含水层之间的水头差、燃空区上下方隔水层的破坏程度和范围以及水动力弥散作用是含水层污染评价的关键因素。地下水污染风险须通过科学选址、气化过程控污、煤层燃空区污染处理等措施进行综合防治。     

液压技术在煤炭地下气化中的应用

针对煤炭地下气化工艺控制需要 ,从设计方面阐述液压技术用于控制阀门的可行性 ,为煤炭地下气化工艺控制提供了参考     

煤炭地下气化新工艺

针对传统的煤炭地下气化工艺的缺点 ,提出采用“长通道、大断面、两阶段”的气化新工艺 ;同时介绍了新工艺的特点     

鄂庄薄煤层富氧地下气化模型试验

研究了不同富氧浓度下，出口煤气有效组分含量、热值、产气率及热效率的变化规律.试验结果表明：随着氧气浓度的增加，煤气中H₂,CO含量及热值增加，但当O₂浓度大于84%时，煤气中有效气体组分含量及热值上升幅度减小；随着富氧浓度的提高煤气产率下降，气化效率在44.47%～64.91%之间；薄煤层富氧-水蒸汽气化能够连续生产有效气体组分（H₂+CO+CH₄）大于59.56%、热值在8.2 MJ/m3以上的煤气，并能有效地控制气化炉温度，保持煤气组分和热值的稳定.      

利用煤炭地下气化技术 开发高硫无烟煤资源

介绍了煤炭地下气化技术的意义、煤气的利用以及目前应用该技术的新成果 ,简要分析了晋城无烟煤业公司应用该技术开发高硫无烟煤的可行性。     

煤炭地下气化污染物析出规律模拟试验研究

以实体褐煤为研究对象,采用多功能热解气化炉模型试验台,于不同温度下进行实体褐煤的热解试验,模拟煤炭地下气化污染物析出过程。结果表明：随着热解温度的升高,氨氮、COD析出量逐渐增加;硫化物开始反应时析出缓慢,650 ℃时急剧增加;吸收液电导率逐渐升高;热解温度低于500 ℃时,吸收液pH<7,热解温度高于550 ℃时,吸收液pH>7。通过模拟煤炭地下气化过程,最终建立了热解温度与污染物的函数关系式。     

煤炭地下气化模型试验研究现状与发展

为探索模型试验在煤炭地下气化研究中的作用,阐述了煤炭地下气化模型试验气化炉的结构特征、燃空区扩展规律及气化工艺.研究结果表明,模型气化炉虽不能完全模拟地下煤层赋存条件,但可在煤层和岩层中设置温度、压力、组分和应力等测点,获得现场难以测得的温度场、压力场、浓度场和应力场等物理场;可对不同赋存条件下煤层的燃空区扩展形状及规律展开直观研究;气化工艺模型试验不仅可获得与现场试验相同的工艺参数,也可开展煤炭地下气化过程中污染物析出与迁移规律的研究,并用于现场生产.最后,提出了模型试验的发展方向.