矿井煤层气化试验自动点火技术的研究及实践

为合理利用煤炭资源,提高企业经济效益,寻找企业可持续发展之路,开展了煤炭地下气化试验。介绍了矿井煤层气化试验自动点火技术在重庆中梁山煤电气有限公司矿业分公司北矿煤层气化试验中的应用情况。分析了矿井煤层气化的特殊性和煤层点火的可靠性、安全性,讨论了煤炭地下气化工程的点火思路、供电方案,对自动点火装置进行了设计,并阐述了煤炭地下气化的过程测控,以及所产生的社会、经济和环境效益,为今后矿井进行煤层气化试验提供了宝贵经验。     

徐州马庄煤矿煤炭地下气化试验研究

在徐州马庄煤矿煤炭地下气化试验过程中,研究了地下气化炉盲孔式电点火工艺,气化通道正、反向火力渗透互换燃烧贯通技术,并对混合小Ｕ型炉、双火源燃烧气化工艺方案进行了研究。指出了急倾斜煤层无井式地下气化煤气热值的发展变化规律。试验结果表明,急倾斜无井式地下气化盲孔式电点火工艺,气化通道正,反向火力渗透互换贯通技术是可行的,煤气热值随煤气流量的增加而升高,并趋近于一稳定值,双火源气化工艺可提高气化炉的温度     

深部煤层地下气化选址研究——以东胜气田J148地区为例

从地质构造、水文地质、煤层气化适用性等角度,系统研究了东胜气田J148地区中生界侏罗系中下统延安组延9煤层地下气化的可行性,并探讨了利用深部煤层气化燃空区孔隙层、含水层及该区致密气层进行碳封存的前景。研究结果表明,该区延9煤层埋深1 264～1 285 m、倾角小于1°,煤层稳定性好。气化目标选区内地层断层、节理裂隙不发育,偶有裂隙但断面新鲜、闭合,煤层气化后空腔有较好的密闭性,对煤炭地下气化影响小,有利于气化炉的建设和扩展,可满足规模化煤炭地下气化项目实施。延9煤层顶底板存在连续的隔水层,能阻截地下水对煤层直接充水,有利于地下气化炉布置;顶板隔水层厚度小于导水裂隙带高度,存在垮落导通顶板含水层间接充水的风险,但顶板含水层属弱富水含水层,涌水量小,风险可控;底板隔水层厚度大于隔水层的安全厚度,能有效阻截煤层底板含水层对煤层直接充水的风险。总体而言,延9煤层厚度适中、夹矸少,属低灰、低硫、高热值不黏煤,煤焦反应活性高,具有良好开发前景。针对深部煤层规模化气化开采产生大量的CO₂排放,初步探讨了利用煤层燃空区、顶底板含水层和下部致密天然气层进行CO₂     

双煤层多分支水平井煤层气开采技术研究及应用

针对常规直井煤层气开采过程中的煤层泄压解吸面积低、压裂增产规模有限、压裂液对煤储层存在不同程度的损伤、抽采效率低等问题,结合柳林地区地质特征,提出了双煤层多分支水平井煤层气开采方式。分析了多分支水平井增产原理,认为通过增大煤层解吸暴露面积,提高气体导流能力,促进微裂缝动态发育,增加煤层气运移通道等方式,可以提高煤层气抽采效率。在柳林地区开展了工程应用,结果表明:与常规直井相比,通过双煤层多分支煤层气开采技术应用,研究区最高日产气量提高了5.18～9.0倍,日均产气量提高了6.27～10.19倍。     

浅论辽宁盘锦深部煤炭地下气化开发

煤炭地下气化是世界煤炭开发利用方向之一,早在1979年的世界煤炭远景会议上,联合国就已明确提出,实施煤炭地下气化开采,是解决传统的煤炭开采利用所存在问题的重要途径。本文对盘锦市深部煤炭资源条件进行了阐述,介绍分析了国内外煤层气开发试验的技术,提出了盘锦市深部煤炭地下气化开发试验的方向和方法。     

煤层气同心管气举排水工艺技术研究

在煤层气抽采过程需要不断排出煤层水以降低煤储层压力,使吸附的甲烷气达到解吸压力之下而解吸,在这个过程中需要不断地排出煤层水以维持较低的煤层压力。目前主要采用抽油机、电潜泵、螺杆泵等油田的开采设备和技术,存在煤粉卡泵、杆管柱磨损、调节工作制度困难等问题,因而研制了煤层气同心管气举排水工艺系统。通过室内试验,表明该系统将排水通道、动力气通道和采气通道分离开来,有效地解决了常规举升方式存在的问题,可以满足沉没度10m以内、排量60m3/d以内变化的要求,为煤层气井的低成本抽采提供了新的排采方式。     

基于计算机模拟的煤层气开采方法及增产对策分析

煤层气开采是煤炭资源合理利用的有效方式。文章以不同渗透率煤层气开采为研究对象,利用计算机仿真技术模拟了直井压裂、洞穴完井和水平完井3种开采方式,将煤层按渗透率分为低渗透煤层、中渗透煤层和高渗透煤层。根据每种渗透煤层的不同,制定了符合实际情况的开采方式。该研究为我国煤层气开采工艺的优化提供了参考。     

火烧煤层数值模拟研究

借鉴火烧油层,提出采用火烧煤层的方式开采煤层气,对其进行理论上的分析。随后对采收率始终较低的区块,提出采用火烧煤层的方式进行开采,运用数值模拟的方法,对井下抽采与火烧煤层开采煤层气2种开采方式中煤层气日产量、井底压力、累积产量进行对比分析,得到煤层气最终采收率高于常规作业,从而证明火烧煤层是一种行之有效的煤层气开采新方法。     

火烧煤层开采煤层气的研究

我国煤田地质条件复杂,煤层的透气性低,鉴于我国煤储层的特点,借鉴火烧油层、煤的地下气化以及注热、注二氧化碳对提高煤层气产出机理上,本文提出一种地面强化开采煤层气的新方法一火烧煤层开采煤层气,其实施步骤主要包括井网的布置、煤层的贯通、煤层的点燃、煤层气的采集以及煤层燃烧范围的控制,并讨论避免井下爆炸应注意的问题。     

火烧煤层提高煤层气采收率技术的可行性研究

从火烧煤层机理、煤炭地下气化技术原理及其实验研究,类比探讨了火烧煤层提高煤层气采收率的可行性,并与现有的提高煤层气采收率技术进行了对比。研究认为火烧煤层技术通过利用煤层自身燃烧产生的热量和CO_2等气体,可以达到提高煤层气采收率的目的,未来的应尽快开展火烧煤层提高煤层气采收的模拟实验,对其机理和关键控制技术进行深入研究。     

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...     

再生火源现象的煤炭地下气化模型实验研究

煤矿外因火灾发生与煤炭地下气化点火过程具有很大的相似性,两者皆会发生再生火源现象。实践证明,再生火源是煤炭地下气化的正常点火和煤矿火灾控制的一个重要影响因素。通过对煤炭地下气化点火过程进行模型试验台研究,通过对其温度场、浓度场进行监测,全面探索了再生火源的发生规律,发现再生火源是由烟气拥塞和烟气加热共同作用产生。在此基础上,提出了预防煤矿外因火灾及煤炭地下气化点火过程中再生火源产生的一些可行性措施。     

高温空气煤粉点火的试验研究

分析了当今国内外电站煤粉锅炉的无油点火技术，提出了利用高温空气点燃煤粉气流的设想．通过大量的空气加热试验和煤粉气流着火试验，验证了高温空气煤粉点火技术的可行性，并取得了大量的试验数据，为高温空气点火燃烧器的开发和应用提供了依据．试验发现：大多数煤种普遍存在一个对应于最小着火温度的最佳煤粉浓度；一次风粉速度的提高对着火不利；高温空气速度的提高对着火有利．     

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。     

济北矿区煤尘层最低着火温度变化规律分析

为了探究埋深、粒径对煤尘层最低着火温度的影响,选取济北矿区煤样,在对深部煤层物化性质研究的基础上,通过热板实验测得不同埋深、粒径的煤最低着火温度。结果表明:在实验温度范围内,煤尘层厚度为5mm,埋深增加,其挥发分含量上升,由33.65%增至38.9%,煤尘层最低着火温度从330℃降至270℃,煤尘层着火现象用肉眼可观测到。随煤样粒径不断减小,不同埋深煤样的煤尘层最低着火温度明显减小,在煤尘层同为5mm时,随煤样粒径由180μm逐渐减小到75μm,3种不同埋深煤样煤尘层最低着火温度分别减小了16%、19%、25%,差异显著。     

无井式煤炭地下气化岩层及地表移动与控制

煤炭地下气化是我国先进能源领域重要的研究方向之一,也是我国煤炭资源"流态化"开采技术体系的重要组成部分。目前已完成的煤炭地下气化工业性实验由于实验规模较小没有引起显著的裂隙发育和明显的地表沉降发生。但随着煤炭地下气化实验规模的扩大及推广应用,如何面向不同地质条件进行地下气化生产设计控制裂隙发育及地表沉降是目前亟待解决的瓶颈问题,极大的限制了煤炭地下气化的选址及规模化生产。为了解决这个难题,利用数值模拟方法研究了无井式煤炭地下气化岩层与地表移动规律以及导水裂隙发育高度与气化炉参数的关系,同时利用理论方法提出了"双曲线"型焦化隔离煤柱稳定性评价方法。研究得出:①无井式煤炭地下气化岩层和地表移动曲线与常规条带开采岩层和地表移动曲线形态相似,可参考条带开采地表沉陷预测方法进行无井式煤炭地下气化岩层和地表沉陷计算,但预测参数需修正;②"双曲线"型煤柱评价可分为弯曲和矩形两部分进行,并在此基础上建立了"双曲线"型煤柱稳定性评价方法,可为不同地质条件下地下气化生产设计提供技术支撑;③无井式煤炭地下气化引起的导水裂隙发育高度与气化炉参数直接相关。当气化炉高度一定且隔离煤柱稳定时,气化炉宽度与导水裂隙发育高度呈线性正相关;当气化炉宽度和隔离煤柱宽度一定时,气化炉高度与导水裂隙发育高度也呈线性正相关,故在覆岩含水层下进行地下气化生产时,要兼顾导水裂隙与气化炉参数的关系。     

W火焰锅炉无烟煤煤粉气流着火特性

针对采用缝隙式燃烧器的600 MW超临界W火焰锅炉进行了热态试验研究,着重考察了不同工况下无烟煤煤粉气流的着火特性。试验结果表明,煤粉气流着火特性受燃烧器配风和煤粉浓度影响较为敏感。较低的一次风速可以显著缩短浓相煤粉气流着火距离,在1 m左右可以稳定的着火;二次风应在煤粉气流着火后补入,过大或过小的二次风均容易引起燃烧恶化;无烟煤煤粉气流的燃烧宜采用较高的煤粉浓度,煤粉浓度提高至1.0 kg/kg后浓相煤粉气流的着火更加稳定。控制合适的煤粉气流着火距离对W火焰锅炉运行非常重要,着火延迟距离过大后会引起火焰中心的下移从而容易造成冷灰斗区域的温度过高。     

贵州省打磨冲煤矿煤质特征研究

对贵州省煤炭资源进行科学的煤质特征评价,以有效提高其资源利用率。以打磨冲煤矿已钻井实验测试资料为基础,从煤矿主采煤层煤岩特征、煤的化学性质及工艺性能等方面开展分析研究,并对煤的工业用途进行科学评价。研究表明:打磨冲煤矿主采煤层煤岩成分以暗煤、亮煤为主,煤岩类型主要为半亮型煤、半暗型煤;具有中灰、低挥发分、高硫、低磷等性质以及高热值、高-中等结渣性和中等可选的工艺性能;初步认为区内灰分及硫分与煤层埋深关系很小;原煤硫分以6号下层及15号煤层较高,分析认为该煤层沉积期可能为海侵时期,带入了较多无机硫,进而形成较其它煤层硫分含量较高的特征。综合分析认为,区内煤炭资源主要可用作民用煤、动力用煤以及气化用煤,以6号、16号煤最为优质。