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。     

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.     

天津地区煤炭地下气化过程中典型污染物富集特征研究

在煤炭地下气化模型试验的基础上,研究了天津市静海地区煤炭在地下气化过程中多环芳烃和Pb、Zn、Cd、As等有代表性的有机物和微量元素的富集特征,探讨了其反应机理,并制定相应的防治对策。试验表明:多环芳烃主要分布于地下燃空区与地面煤气冷凝水中,不同工况多环芳烃的含量不同,空气气化>2个进气列并列气化>富氧气化>闭炉停气>背景值;微量元素Pb和Zn有向还原区灰渣富集的特性,而Cd和As则向干馏干燥区灰渣富集的较多。     

煤炭地下气化污染物生成特性模型试验研究

为获得煤炭地下气化污染物析出规律与气化工作面温度的关系,给现场工艺操作提供理论依据,利用煤炭地下气化模型试验平台,研究了涌水量10 L/h、氧体积分数35%条件下污染物析出规律与气化工作面温度、煤气热值等参数之间的关系。研究结果表明:随着气化工作面温度的升高,氨氮的析出量、电导率以及煤气冷凝水的pH值均增大,COD析出量降低;煤气热值的变化与炉内温度场变化一致,最终建立了气化工作面温度带分布与污染物析出量之间的定量关系。     

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。     

煤炭地下气化技术

介绍了煤炭地下气化技术基础、国内外发展水平，及其在我国的应用，提出了需要继续研究的问题。可供煤炭地下气化工程设计研究参考。     

煤炭地下气化技术产业化研究

中国煤炭地下气化技术是针对我国国情提出来的新技术,这项技术的我国煤炭地下气化技术产业化奠定了基础,介绍了煤炭地下气化技术产业化的特点,产业化的目标定位和发展领域,提出实现产业化的关键是持续稳定地生产兼价煤气并获得规模效益。为此,应建立示范工程,创办工业园区。认为选择龙口矿务局北皂煤矿和梁家煤矿之间建立示范园区是适宜的。     

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.     

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。     

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.      

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...     

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。     

地下煤火土壤典型重金属砷迁移规律

通过火区土壤采样,研究了不同温度条件（25,50,70 ℃）目标火区各土壤层（Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ,Ⅵ）对砷的吸附解吸特性。实验结果表明：火区各土壤对砷的吸附量随外加砷浓度的增加而增大,并随温度增加而增加;解吸量变化趋势一致,即解吸量随吸附量的增减而增减。结合实验数据,采用Freundlich模型拟合火区土壤对砷的等温吸附过程,分析了拟合参数KF及其变化趋势：25 ℃时,各土壤层对As吸附的KF值大小依次为Ⅳ>Ⅴ>Ⅵ>Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ,与各土壤层的CaCO3含量基本一致;50 ℃时各土壤层对As吸附的KF值大小依次为Ⅵ>Ⅳ>Ⅲ>Ⅴ>Ⅱ>Ⅰ,与各土壤层pH和CaCO3含量基本一致;70 ℃时各土壤层对As吸附的KF值大小依次为Ⅰ>Ⅲ>Ⅱ>Ⅳ>Ⅵ>Ⅴ,与pH基本呈相反的变化趋势;形态分析表明残渣态As含量随土壤有机质含量增加而增加,随土壤pH值变化则呈相反的趋势。采用火区土壤样,构建不同土壤柱开展了各土壤层及复合土壤层土柱淋滤实验,结果表明淋滤初期土壤对砷的释放速度最快,砷跟随淋滤液快速向下迁移;淋滤中、后期土壤对砷的释放速度减小,砷在土壤中的迁移逐渐平衡;在火区土壤砷吸附解吸特性与土柱林滤实验基础上,采用COMSOL软件,模拟研究了内加砷源、表层土壤加砷、外加砷源条件下土壤柱内重金属砷的迁移,结果表明：单层土壤柱数值模拟结果与实际土壤柱淋滤实验结果基本相符;内加砷、表层加砷及外加砷复合土柱数值模拟结果表明,土柱砷含量随土柱温度增加而增加,土壤温度是影响土壤砷迁移的主要因素之一。