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.     

煤炭地下气化技术进展

介绍了煤炭地下气化原理及实现过程,建立了煤炭地下气化技术体系,总结了煤炭地下气化技术研究现状,并指出了其发展趋势和应用前景。研究结果表明,空气气化时可获得热值在4.18MJ/Nm~3以上的煤气,该煤气可用于工业锅炉燃烧和发电;富氧气化随着富氧浓度的提高,煤气中有效组分(H_2+CO+CH_4)增加,当氧气浓度达到80%时,煤气中有效组分可达到60%以上,富氧煤气可作为化工合成的原料气;控制注气点后退地下气化工艺是煤炭地下气化产业化的技术方向。     

反向两阶段煤炭地下气化方法的研究

在物料平衡的基础上，建立了两阶段煤炭地下气化方法理想气化参数的计算模型。通过对模型试验结果的分析，指出了该气化方法温度场发展过程的一般规律和中热值地下水煤气的形成原因，从而得到了一些工艺控制参数。反向两阶段煤炭地下气化方法能够获得热值Ｑ＝１２．５６ＭＪ／ｍ３以上的地下水煤气，该煤气由水煤气和干馏煤气组成，与同向两阶段气化方法相比，进一步提高了气化过程的热效率。     

涌水条件下富氧煤炭地下气化温度场扩展的模型试验

借助模型实验系统进行了一定涌水条件下的富氧空气煤炭地下气化试验,研究了不同氧气浓度下炉内的最大升温速率、燃烧前沿的移动速率、以及量化的三带分布与煤气组分的对应关系。试验结果表明,在一定涌水条件下,富氧浓度在21%～80%的煤炭地下气化,煤层的最大升温速率在3.7～9.0 ℃/min,而且氧气浓度在45%左右时,升温效果较好;燃烧前沿沿气化通道的移动速率在0.07～0.11 m/h之间;温度场的三带分布情况对煤气组分有较大影响;当煤炭地下气化温度场的温度梯度比较小时,煤气的组分比较好。     

煤炭地下气化新工艺

介绍了煤炭地下气化的原理，国内外发展概况，简述了煤炭地下气化最新工艺理论体系，以及在此理论指导下，刘庄煤矿煤炭地下气化工业性试验情况。     

长通道大断面两阶段煤炭地下气化工艺的试验研究

在传统的煤炭地下气化试验中，气化炉炉型很小，徐州新河二号井煤炭地下气化半工业性试验采用“长通道大断面两阶段煤炭地下气化”工艺，取得了满意的结果。试验表明，大型炉是煤炭地下气化走向应用的有效途径。     

天津南部煤层富氧-海水地下气化模拟试验研究

为了获取天津南部地区煤层地下气化最佳工艺参数,利用O2-CO2-海(清)水作为气化剂开展了煤炭地下气化模拟试验,研究了不同富氧浓度(40%～纯氧)气化参数的函数变化规律以及海水的催化作用,并根据质量守恒定律对最佳富氧浓度下煤炭地下气化模拟试验数据进行矫正,推算出现场生产出口煤气的参数。试验结果表明:天津南部地区煤层利用海水进行地下气化的最佳富氧浓度为80%,煤气组分H2体积分数为31.38%、CO为34.4%、CH4为5.03%、热值为9.6 MJ/Nm3;富氧浓度低于80%时,生产煤气中有效组分含量及热值与富氧浓度呈正相关;富氧浓度大于80%时,随着富氧浓度增加,有效组分含量及热值均呈缓慢下降趋势;海水气化有助于提高煤气热值和有效组分的含量,与清水气化相比分别提高18.62%和6.88%。     

不同体积分数氧气气化剂下煤炭地下气化过程■分析

开展煤炭地下气化过程中能量转化环节效率优化,有利于提高煤炭地下气化系统实际生产效率和经济性。利用煤炭地下气化模型试验系统,进行了不同气化剂氧气体积分数条件下的地下气化模型试验,并结合热力学第1定律和热力学第2定律建立了煤炭地下气化系统■评价模型。结合实际试验数据和物料平衡、热量平衡、■平衡等理论模型,分析了不同氧气体积分数的气化剂对煤炭地下气化系统■效率及不可逆■损的影响。结果表明,煤炭地下气化系统是具有较高有效能量转化效率的系统;气化剂氧气体积分数是影响煤炭地下气化系统■效率的主要因素之一。在气化剂氧气浓度为40%,60%和80%条件下,煤炭地下气化炉的综合■效率分别为67.47%,73%和78.52%,外供■效率分别为47.36%,61.00%和57.73%,不可逆■损分别为32.53%,27.00%和21.48%。提高氧气体积分数可以显著提高系统的■效率并降低不可逆■损失;在利用纯氧作为气化剂时,地下气化系统■效率可达到84.72%,外供■效率可达68.86%,不可逆■损可低至15.28%。对比地面气化系统,煤炭地下气化系统的有效能转换率大于高炉系统和发生炉系统、低于焦炉煤气的生产过程。水碳比是影响外供■的主要因素之一,通过提高绝热燃烧温度、减少煤炭地下气化系统的热量损失和提高传热系数可以降低不可逆■损。     

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.     

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。     

KDON-800/1000型空分设备在煤炭地下气化工艺中的应用

在煤炭地下气化工艺中,为了获得低氮中高热值的煤气,在国内首次将KDON-800/1000型空分设备应用于煤炭地下气化工艺。将体积分数为99.6%的纯氧与水蒸气配合制备气化剂,生产出热值为9.0 MJ/m3以上的低氮中热值煤气,可作为发电的原料气,并为煤化工的低成本捕集利用CO2打下了基础。     

华亭煤炭地下气化产气与发电试验研究

为回收华亭原安口煤矿残留煤资源,采用煤炭地下气化技术对残留煤进行二次开采和发电利用,通过空气连续法、空气蒸汽连续法、空气蒸汽两阶段、富氧和纯氧蒸汽连续法等不同注气工艺对残留煤进行了地下气化试验,研究了残留煤在不同气化工艺时的产气和发电特性.结果表明:添加蒸汽和氧气均可提高煤气中有效组分含量和煤气热值;采用连续法和两阶段气化工艺,能够获得热值4.07 ～ 10.69 MJ/Nm3的煤气,可作为2×500 kW燃气发电机组的燃料气.通过气化指标对比分析和现场发电对比试验,确定了低富氧蒸汽连续法(O2体积分数32％)为匹配该燃气发电机组的合理气化工艺.     

煤炭地下气化发电技术分析

煤炭地下气化所产煤气为中低热值煤气,用来发电是目前条件下的主要应用。生产中,能够调节气化剂使其产生不同的煤气用以适应不同的需求。介绍了煤炭地下气化发电的3种方式:内燃机发电、整体煤气化联合循环发电和燃料电池发电。煤炭地下气化发电天生具有经济、环境等各方面优势。     

煤炭地下气化现场试验进展与启示

为进一步了解煤炭地下气化商业化面临的关键科学问题,基于对国内外典型煤炭地下气化试验的分析,总结归纳了典型煤炭地下气化试验的区域煤层特征、气化工艺、粗煤气组分及热值等要素.结果表明,气化选址需要综合考虑降低环境风险、较好的地质条件和煤炭品位、较好的地质力学-水文地质条件等因素;钻井式煤炭地下气化已成为主流;中深层富氧气化...     

煤炭地下气化——回收报废矿井中煤炭资源的有效途径

介绍了在世界煤炭地下气化技术的发展状况及我国利用该技术回收报废矿井中废弃煤炭资源的工业性试验,阐明了煤炭地下气化技术是回收废弃矿井中煤炭资源的有效途径,认为利用煤炭地下气化技术回收井工采遗弃的煤炭资源技术是可行的,经济上是合理的。     

煤炭地下气化--在西班牙的一次欧洲野外联合试验

1　概述1 988年 ,欧洲 6国就煤炭地下气化成立了一个工作小组 (EWG) ,决定在西班牙 Teruel地区中等深度煤层中组织一次欧洲联合野外试验。其主要目的是 :论证在欧洲 50 0～ 70 0 m地层中进行煤炭地下气化的可行性 ;试验在地表采用定向钻进技术控制煤层中气化通道的钻进 ,并与垂直井连通以建立有效的气化流通循环通道 ;发展气化反应和气化空间扩展的控制技术 ;监测气化进展和产品气体的质量和数量 ,以便对煤炭地下气化作出经济评价 ;证明材料性能和环境安全的可接受性。　　试验的主要任务为 :(1 )准备工作。勘探钻孔 ,进、出气孔钻进和工…     

地下煤气的综合利用

煤炭地下气化就是将埋藏在地下的煤炭进行有控制的燃烧 ,通过对煤的热作用及化学反应而产生可燃气体的过程。它将建井、采煤、气化三大工艺合而为一 ,并且有安全性好 ,投资少 ,见效快等优点。1　扩大地下气化炉的规模　降低煤气成本我国目前所建的气化炉普遍较小 ,目的是探索气化炉的运行规律 ,为大规模生产创造条件。在气化炉的费用中。地面系统约占 80 % ,井下部分占 2 0 %。大规模气化炉只是设备造型及管径上有差别 ,两者在地面系统投资上相差不大。现在我国地下煤炭气化都是利用矿井的边角煤和残留煤柱 ,煤炭含量较少 ,寿命一般在 2～ 5…     

煤炭地下气化影响因素及评价方法研究进展

煤炭地下气化是保障我国能源安全和煤炭清洁利用的重要潜在方向之一。分析国内外相关成果,对煤炭地下气化原理、影响因素及评价方法进行述评。适宜于地下气化的煤层需要满足的地质条件：厚度大于2 m,倾角小于70°,阻水隔热的顶底板;避开地质构造和水文地质条件复杂的区域。地下气化煤气组分受煤阶、煤质和煤层含水性等地质因素以及气化压力、温度和气化剂类型等工艺因素共同影响。空气气化条件下,随着煤化程度增强,煤气组分中CO含量升高,H₂含量降低,CH₄含量先升高后降低。煤气热值及煤气中CH₄含量随着固定碳含量增加呈现先降低后升高的趋势,随着灰分产率增加呈现先升高后降低的趋势。煤气中CO₂含量与固定碳含量、灰分产率均表现出负相关关系。气化温度和气化剂类型既影响着产气效率、煤气质量及污染物种类与含量,又可使围岩破裂、污染地下水,乃至破坏生物圈、大气圈、水圈和岩石圈生态系统的稳定。     

煤炭地下气化

煤炭地下气化是将埋藏在地下的煤炭直接变为煤气,通过管道把煤气供给工厂、电厂等各类用户,使矿井的地下作业改为地面作业,实现无人开采。自1912年,英国化学家威廉·拉姆斯在都贺姆煤田首先进行了实验,并用煤气发电后,煤炭地下气化得到了迅速的发展,世界各国对煤炭地下气化均相当重视,投入了大量的物力和人力来发展和完善这一新型采煤技术。