煤炭地下气化技术研究与应用课件.pptx

1、煤炭地下气化技术研究与应煤炭地下气化技术研究与应用用钻井式地下气化试验钻井式地下气化试验4背景背景1煤炭地下气化技术体系煤炭地下气化技术体系23煤炭地下气化煤炭地下气化技术评价与应用前景技术评价与应用前景5矿井式矿井式地下地下气化试验气化试验内内 容容123456结束语结束语1 1 背背 景景 中国能源现状中国能源现状 石石 油油:还能使用还能使用2020至至3030年年,到到20202020年缺口达年缺口达45%45%天然气天然气:20152015年缺口达年缺口达4343%以上以上 煤煤 炭炭:在今后很长一段时间内仍然以煤为主在今后很长一段时间内仍然以煤为主中国中国的煤炭资源开采现状的煤炭资

2、源开采现状 遗弃的煤炭资源遗弃的煤炭资源:超过超过500500亿吨亿吨 低品位煤低品位煤:褐煤褐煤,高硫煤高硫煤 “三下三下”压煤压煤 深部深部煤炭资源煤炭资源:主要是埋藏深度在主要是埋藏深度在10001000米以下的米以下的资源（约资源（约2.72.7万亿吨）万亿吨）中国环境现状中国环境现状 地表地表塌陷量塌陷量:300,000:300,000 公顷公顷 煤矸石煤矸石的累积的累积:覆盖覆盖1200012000公顷的区域公顷的区域,约约3030亿吨亿吨 煤煤燃烧排放物燃烧排放物:占占SOSO2 2 总排放的总排放的87%,87%,占占COCO2 2总排放的总排放的71%,71%,占占NOx N

3、Ox 总排放的总排放的67%,67%,占灰尘占灰尘总排放的总排放的6060%，雾霾，雾霾 煤炭地下气化就是将处于地下的煤炭进行有控制的燃烧，通煤炭地下气化就是将处于地下的煤炭进行有控制的燃烧，通过对煤的热作用及化学作用产生可燃气体的过程。它集建井、过对煤的热作用及化学作用产生可燃气体的过程。它集建井、采煤、气化三大工艺为一体，变传统物理采煤为化学采煤。采煤、气化三大工艺为一体，变传统物理采煤为化学采煤。煤炭地下气化过程煤炭地下气化过程1 1 背背 景景技术优势技术优势高效：高效：可回收老矿井遗弃煤炭可回收老矿井遗弃煤炭资源，开采低品位、难采和深部资源，开采低品位、难采和深部煤炭资源；提高资源利

4、用率；煤炭资源；提高资源利用率；安全：安全：实现了地下无人生产，实现了地下无人生产，避免了人身伤害和各种矿井事故避免了人身伤害和各种矿井事故的发生；的发生；环保：环保：矸石、灰渣留在地下，矸石、灰渣留在地下，减少了地表塌陷。减少了地表塌陷。产业推动：产业推动：提高煤炭利用价值提高煤炭利用价值，为冶金、建材等行业提供廉价，为冶金、建材等行业提供廉价的燃气，带动煤炭、电力、化工的燃气，带动煤炭、电力、化工等传统产业发展等传统产业发展。汉那汉那(LVW-(LVW-RCL,1971)RCL,1971)Hoe Creek(LVW-Hoe Creek(LVW-RCL,1972)RCL,1972)落基山落基

5、山1 1号号(CRIP(CRIP技术技术,1987),1987)波兰斯扎煤矿波兰斯扎煤矿(“(“有井式有井式”,1960),1960)比利时图林比利时图林(CRIP(CRIP技术技术,1979),1979)英国英国Newman Spinney(UNewman Spinney(U型炉型炉,1958),1958)英国巴通英国巴通(有井式，盲孔炉，有井式，盲孔炉，1959)1959)西班牙西班牙El Tremedal(“CRIP”El Tremedal(“CRIP”技术，技术，1991-1998)1991-1998)顿巴斯煤田顿巴斯煤田(前苏联技前苏联技术术,1932),1932)南阿宾斯克南阿宾斯

6、克(前苏联技前苏联技术，运行术，运行4040年年)安格林气化站安格林气化站(前苏联前苏联技术技术,运行运行5050年年,运行中运行中)Carbon Energy(Carbon Energy(美国美国CRIPCRIP改进技术改进技术,试验中试验中)Linc Energy,Cougar Linc Energy,Cougar Energy(Energy(加拿大加拿大ErgoErgo公司公司“UCG”UCG”技术，试验中技术，试验中)南非南非Eskom(“Eskom(“UCG”UCG”技术技术,2007,2007)徐州新河矿徐州新河矿(“(“长通道长通道,大断面大断面,两阶段两阶段”工艺，有井式，工艺

7、，有井式，1994)1994)新汶孙村矿，鄂庄矿新汶孙村矿，鄂庄矿(有井式，有井式，2000)2000)唐山刘庄矿唐山刘庄矿(“(“长通道长通道,大断面大断面,两阶段两阶段”工艺，有井式，工艺，有井式，1996)1996)全球地下气化发展历史全球地下气化发展历史6反应区变化反应区变化示意图示意图 煤炭地下气化技术体系煤炭地下气化技术体系特点特点：（：（1 1）地面气化）地面气化气固相气固相可以可以在小颗粒条件下在小颗粒条件下均匀均匀接触，接触，而地下气化是在不均匀的大尺度煤而地下气化是在不均匀的大尺度煤块中完成气固反应；块中完成气固反应；（2 2）地下气化料层地下气化料层(煤层煤层)不发生移动

8、，而是气化工作面随时间和空间不发生移动，而是气化工作面随时间和空间移动移动，反应区反应区面积不断面积不断变化变化；（；（3 3）地下气化过程当反应区扩展到一程度后，）地下气化过程当反应区扩展到一程度后，导致导致顶板冒落，顶板冒落，地下地下水进水进入气化区，影响气化区温度入气化区，影响气化区温度，同时导致气化污染物扩散，影响地下水环境，同时导致气化污染物扩散，影响地下水环境。2 煤炭地下气化技术体系煤炭地下气化技术体系工艺类型工艺类型：矿井式（有：矿井式（有井井式）式）新工艺地下气化炉新工艺地下气化炉工艺类型工艺类型：钻井式（无：钻井式（无井井式）式）煤矿开采技术和煤气化技术的结合煤矿开采技术和

9、煤气化技术的结合 石油钻井技术和煤气化技术的结合石油钻井技术和煤气化技术的结合 中国矿业大学（北京）于中国矿业大学（北京）于19841984年成立了煤炭工业年成立了煤炭工业地下气化工程研究中心。地下气化工程研究中心。2 2 煤炭地下气化技术体系煤炭地下气化技术体系模型试验平台模型试验平台监控系统监控系统模型试验研究平台模型试验研究平台煤气净化和改制系统煤气净化和改制系统参数采集与分析系统参数采集与分析系统2 2 煤炭地下气化技术体系煤炭地下气化技术体系气化开采煤层资源评价体系气化开采煤层资源评价体系煤炭地下气化基础理论研究煤炭地下气化基础理论研究实体煤层燃烧气化实体煤层燃烧气化特性及其演化规律

10、特性及其演化规律高温煤岩性质及高温煤岩性质及燃空区扩展规律燃空区扩展规律计算机模拟及计算机模拟及仿真仿真煤炭地下气化工程技术开发煤炭地下气化工程技术开发气化工作面综气化工作面综合探测技术合探测技术气化炉结构设气化炉结构设计与施工技术计与施工技术燃空区扩展及燃空区扩展及水控制技术水控制技术污染物监测污染物监测与控制技术与控制技术设计、施工、运行技术规范，能效、环境、经济全生命周期评价模型，煤炭地下气化工艺包设计、施工、运行技术规范，能效、环境、经济全生命周期评价模型，煤炭地下气化工艺包动态监测与分动态监测与分析控制技术析控制技术产业化示范与推广产业化示范与推广 煤层条件煤层条件地质水文条件地质水

11、文条件煤炭地下气化煤炭地下气化技术体系技术体系污染物富集及污染物富集及迁移规律迁移规律气化过程稳气化过程稳定控制工艺定控制工艺2 煤炭地下气化技术体系煤炭地下气化技术体系1010夹矸情况夹矸情况主要考虑夹矸层数、单层厚主要考虑夹矸层数、单层厚度等。煤层夹矸过多，单层度等。煤层夹矸过多，单层夹矸厚度过大影响气化稳定夹矸厚度过大影响气化稳定性，热效率低，经济性较差性，热效率低，经济性较差；夹总厚度小于煤层厚度的；夹总厚度小于煤层厚度的20%。地质构造地质构造主要影响因素为褶皱、断层主要影响因素为褶皱、断层、岩浆岩等，其中断层对地、岩浆岩等，其中断层对地下气化的影响最大，断层带下气化的影响最大，断层

12、带易发生导水裂隙，产生环境易发生导水裂隙，产生环境问题，要求不能断开煤层。问题，要求不能断开煤层。煤层厚度及粘结性煤层厚度及粘结性煤层厚度决定钻井和气化工艺煤层厚度决定钻井和气化工艺的具体实施的具体实施，煤厚过薄，时围，煤厚过薄，时围岩的冷却作用对煤气热值的影岩的冷却作用对煤气热值的影响剧烈；经济性不合理；煤质响剧烈；经济性不合理；煤质的粘结性不能过高。的粘结性不能过高。煤层埋深煤层埋深主要和环保、气闭性有关。埋深太主要和环保、气闭性有关。埋深太浅，气闭性差，造成环境污染；煤浅，气闭性差，造成环境污染；煤层埋深过深，则建炉成本增高；根层埋深过深，则建炉成本增高；根据现场试验及国内外资料表明：据

13、现场试验及国内外资料表明：200-1200m较适合地下气化。较适合地下气化。储量储量储量评估依据为根据煤气产量储量评估依据为根据煤气产量计算服务年限，考虑投资经济计算服务年限，考虑投资经济性。理论上讲，矿区储量越大性。理论上讲，矿区储量越大，服务年限越长，具体情况视，服务年限越长，具体情况视设计要求而定。设计要求而定。2 2 煤炭地下气化技术体系煤炭地下气化技术体系2.1 2.1 煤炭地下气化煤炭地下气化地质评价模型地质评价模型（一）影响因素（一）影响因素（二）（二）地质地质评价模型评价模型2.1 2.1 煤炭地下气化煤炭地下气化地质评价地质评价模型模型二级权重输入和评价结果输出窗口二级权重输

14、入和评价结果输出窗口89.87良好良好0.170.170.240.240.140.140.260.260.140.140.180.180.170.170.190.190.130.130.200.200.230.230.160.160.200.200.200.200.170.170.110.110.110.11 采用模糊两级综合评判法对结果进行评价。评判总值大于采用模糊两级综合评判法对结果进行评价。评判总值大于8080的，适合进行地下的，适合进行地下气化；评判总值大于气化；评判总值大于5050小于小于8080的，比较适合进行地下气化，评判小于的，比较适合进行地下气化，评判小于5050的，不适的，

15、不适合进行地下气化。合进行地下气化。2.1 2.1 煤炭地下气化煤炭地下气化地质评价模型地质评价模型应用实例应用实例（三）（三）地质评价模型软件开发地质评价模型软件开发煤种煤种煤气组成煤气组成/%/%热值热值MJ/NmMJ/Nm3 3H H2 2COCOCHCH4 4COCO2 2O O2 2N N2 2褐煤褐煤16.1516.153.523.523.503.5019.6819.680.200.2056.9556.953.903.90烟煤烟煤9.289.2812.3212.325.825.8218.4018.400.100.1054.0854.085.025.02无烟煤无烟煤9.509.501

16、5.0015.003.013.0118.5018.500.150.1553.8453.844.344.34空气煤气组成及热值空气煤气组成及热值煤种煤种煤气组成煤气组成/%/%热值热值MJ/NmMJ/Nm3 3H H2 2COCOCHCH4 4COCO2 2O O2 2N N2 2褐煤褐煤36364545202030301 15 5252535350.050.051 13 38.58.59.59.5烟煤烟煤33334242252535354 41010202025250.150.152 23 39.69.61111无烟煤无烟煤35354545252535352 28 8252530300.100

17、.101 13 39.59.51010富氧煤气组成及热值（氧浓度富氧煤气组成及热值（氧浓度93%）2.2 气化工艺气化工艺2 2 煤炭地下气化技术体系煤炭地下气化技术体系垂直孔压裂垂直孔压裂控制注气点后退控制注气点后退褐煤褐煤-富氧富氧COCO2 2-顶板淋水顶板淋水a-a-渗滤通道；渗滤通道；b-b-自由通道（初始通道高度是煤层高度的自由通道（初始通道高度是煤层高度的1/41/4）1-1-自由通道；自由通道；2-2-反应区；反应区；3-3-煤层煤层分离控制注气点后退分离控制注气点后退-水水雾化雾化煤炭地下煤炭地下气化气化技术技术Discrete Control Technology of R

18、eceding Injection Point and Water Atomization for UCG（DCRA）2 2 煤炭地下气化技术体系煤炭地下气化技术体系2.2 气化工艺气化工艺15自由通道富氧（自由通道富氧（60%60%）-CO-CO2 2连续气化过程温度场演化连续气化过程温度场演化 气化工作面沿气化通道气化工作面沿气化通道(横向横向)扩展扩展速率远大于速率远大于沿煤层沿煤层(纵向纵向)扩展扩展速率速率。平均。平均横横纵纵速率速率比比为为7.427.42：1 1。当当纵向扩展速度纵向扩展速度比达到比达到12.5:112.5:1时，时，煤气有效组分降至煤气有效组分降至34.87%3

19、4.87%，说明反应条件变差。，说明反应条件变差。b-b-点火点火20h20ha-点火点火10h（1）自由通道）自由通道2.3 2.3 煤层地下气化过程煤层地下气化过程特征场演化规律特征场演化规律温度场温度场2.3 2.3 煤层地下气化过程煤层地下气化过程特征场演化规律特征场演化规律16（2 2）渗流气化温度场渗流气化温度场分布与扩展分布与扩展渗流气化渗流气化横横纵扩展速率比纵扩展速率比为为（3.13-3.643.13-3.64）:1:1，小于自由通气化横纵扩展速率比。，小于自由通气化横纵扩展速率比。2.3 2.3 煤层地下气化过程煤层地下气化过程特征场演化规律特征场演化规律温度场温度场（3

20、3）分离控制注气点后退分离控制注气点后退-水雾化水雾化气化气化（DCRADCRA）温度场扩展）温度场扩展DCRADCRA气化工艺气化工艺横横纵扩展速率比纵扩展速率比为为（0.25-1.14:10.25-1.14:1），小于小于自由自由通道和渗流气化通道和渗流气化过程过程。170 05 51010151520202525303035354040454550500 0303060609090120120150150180180210210煤气组分煤气组分/%点火时间点火时间/h/hH2%H2%CO%CO%CH4%CH4%自由通道气化出口煤自由通道气化出口煤气组分气组分渗流气化出口煤渗流气化出口煤气

21、组分气组分2.3 2.3 煤层地下气化过程煤层地下气化过程特征场演化规律特征场演化规律浓度场浓度场浓度场浓度场18（a a）煤气有效组分含量）煤气有效组分含量（b b）煤气热值）煤气热值DCRADCRA气化气化过程过程出口出口有效有效气体组成及热稳定性特征气体组成及热稳定性特征 DCRA DCRA气化过程有效气气化过程有效气(H(H2 2+CO+CH+CO+CH4 4)含量在含量在59%-75%59%-75%之间，平均之间，平均67.03%67.03%，高于自由通，高于自由通道和渗流（有效气含量在道和渗流（有效气含量在48.5048.5051.15%51.15%之间，平均之间，平均49.83%

22、49.83%，）的，）的25.66%25.66%。2.3 2.3 煤层地下气化过程煤层地下气化过程特征场演化规律特征场演化规律浓度场浓度场H0XiLHL0XiXy氧化区灰渣氧化区v 燃空区净高度燃空区净高度 =6m=6m，v H H冒冒=13m=13m14m 14m v H H裂裂=30=3040m40mv 顶板为软岩顶板为软岩2.4 2.4 燃燃空区空区扩展扩展2 2 煤炭地下气化技术体系煤炭地下气化技术体系测控系统构成测控系统构成仪表系统仪表系统采集系统采集系统 分析系统分析系统 控制系统控制系统 温度温度、压力压力流量流量煤气组分煤气组分燃烧区扩展燃烧区扩展污染物含量污染物含量 信号转换

23、信号转换 信号传输信号传输显示、报警显示、报警 存储存储数据库数据库气化机理气化机理 实验数据实验数据 数学模型数学模型专家系统专家系统控制参数控制参数 信号转换信号转换信号传输信号传输动力系统动力系统执行机构执行机构执行反馈执行反馈 网络传输网络传输2.5 2.5 煤炭地下气化测控与分析技术煤炭地下气化测控与分析技术2 2 煤炭地下气化技术体系煤炭地下气化技术体系（一）系统总体架构（一）系统总体架构地下气化过程测控与分析系统整体框架与构成地下气化过程测控与分析系统整体框架与构成2.5 2.5 煤炭地下气化测控与分析技术煤炭地下气化测控与分析技术（三）（三）专家专家分析技术分析技术 （1 1）

24、专家知识处理系统开发架构专家知识处理系统开发架构2.5 2.5 煤炭地下气化测控与分析技术煤炭地下气化测控与分析技术-专家专家分析分析 专家专家分析软件系统总体架构分析软件系统总体架构地下水污染综合防控地下水污染综合防控预测预测监测监测控制控制选址过程污染风选址过程污染风险分析与评估险分析与评估治理治理煤层邻近含水层煤层邻近含水层水质监测预警水质监测预警调节工艺参数控调节工艺参数控制污染物逸散制污染物逸散燃空区残留污染燃空区残留污染物处置及地面工物处置及地面工艺废水处理艺废水处理1968900019689200196894001968960019689800196900001969020045

25、5080045510004551200455140045516004551800455200011301150117011901210123012501270129013101330污染物产生、迁移规律及控制、防治污染物产生、迁移规律及控制、防治技术体系技术体系模型预测模型预测气化过程污染控制气化过程污染控制2.6 2.6 污染物监测与控制技术污染物监测与控制技术2 2 煤炭地下气化技术体系煤炭地下气化技术体系2.6 2.6 污染物监测与污染物监测与控制技术控制技术-污染物控制与污染物控制与处理处理污染控制污染控制污染抽提污染抽提自然衰减自然衰减化学处理化学处理原位包埋原位包埋抽提效果抽提效果

26、控制效果控制效果2.7 2.7 煤炭地下气化煤炭地下气化过程全生命周期评价过程全生命周期评价模型模型目标与范围目标与范围确定确定清单分析清单分析影响评价影响评价结结果果解解释释（1 1）全生命周期评价技术框架）全生命周期评价技术框架全全生命周期评价的生命周期评价的ISOISO技术框架技术框架UCG-LCAUCG-LCA系统边界系统边界2 2 煤炭地下气化技术体系煤炭地下气化技术体系2.7 2.7 全全生命周期评价模型生命周期评价模型-环境影响评价环境影响评价（2 2）环境影响评价环境影响评价UCG-LCIA的简化的简化流流程程27各各影响类型对各阶段的贡献图影响类型对各阶段的贡献图环境影响环境

27、影响综合指标综合指标2.7 2.7 全全生命周期评价模型生命周期评价模型-UCG-LCAUCG-LCA系统应用系统应用（3 3）评价（评价（UCG-LCAUCG-LCA）系统软件开发）系统软件开发公司名称信息2.8 2.8 煤炭地下气化工业化装置工艺煤炭地下气化工业化装置工艺包包气流通道气流通道注气点控制注气点控制2 2 煤炭地下气化技术体系煤炭地下气化技术体系2.9 2.9 COCO2 2的利用和处置的利用和处置方法方法地下气化地下气化气体分离气体分离COCO2 2燃空区回填燃空区回填碱性废水碱性废水吸收吸收COCO2 2高高钙煤灰固定钙煤灰固定COCO2 2 流程图流程图固定固定COCO2

28、 2的灰水比与煤灰之间的各种比例（的灰水比与煤灰之间的各种比例（3#3#碱）碱）2 2 煤炭地下气化技术体系煤炭地下气化技术体系UCG-CCUSUCG-EOR地下苦咸水地下苦咸水吸收吸收COCO2 2UCG-CBM 煤炭地下气化现场试验项目煤炭地下气化现场试验项目1、江苏徐州、江苏徐州2、河北唐山、河北唐山3、山东新汶、山东新汶4、山西昔阳、山西昔阳5、内蒙古乌兰察布、内蒙古乌兰察布1324中国矿业大学（北京）中国矿业大学（北京）5承担单位承担单位新奥气化采煤有限公司新奥气化采煤有限公司新汶矿业集团新汶矿业集团徐州矿务局徐州矿务局3.1 新河新河2#井半工业试验井半工业试验煤层条件：煤层条件：

29、煤种：气煤；厚度：煤种：气煤；厚度：3.83.8米米；倾角：；倾角：7070度度；深度：；深度：100m100m气化炉结构（通道长度）气化炉结构（通道长度）168m168m3 有井式地下有井式地下气化试验气化试验新河新河2#井的气体成分、热值及流量井的气体成分、热值及流量 No.煤气组分煤气组分(%)热值热值 流量流量 H2COCH4 CO2 N2 MJ/Nm3 m3/h 158.298.599.2819.63 4.2112.22 1920258.3810.3514.3213.38 3.5714.45 1400357.1011.6614.8913.85 2.5014.70 1500462.07

30、14.4310.1311.07 2.3013.78 1650554.2515.7210.6515.26 4.1213.14 1810664.0711.319.9411.13 3.5513.57 1900760.4216.579.5412.52 0.9513.61 1550864.6312.479.6511.70 1.5513.69 18503.1新河新河2#井半工业试验井半工业试验3.2 3.2 刘庄矿工业试验刘庄矿工业试验 新工艺地下气化炉新工艺地下气化炉（气化通道长度（气化通道长度210m210m）生产时间：生产时间：五年多五年多平均产量：平均产量：1414万万m m3 3/d/d煤气用途

31、：锅炉、工业窑炉煤气用途：锅炉、工业窑炉19971997年年1010月通过国家级技术专家鉴定月通过国家级技术专家鉴定煤层条件煤层条件煤种：气煤煤种：气煤厚度：厚度：4 4米米倾角：倾角：4545度度深度：深度：85m85m刘庄刘庄LLTS地下气化炉地下气化炉刘庄矿空气煤气的热值及流量刘庄矿空气煤气的热值及流量 连续生产时间(天)(1 9 97.9.1-1998.8.31,365天)0246810121275379 105 131 157 183 209 235 261 287 313 339 365产气量(万m3/d)024681012热值(M J/m3)产量(m 3/d)热值(M J/m3)

32、气化时间气化时间/天天-气流量气流量/10000m/10000m3 3/d-/d-气体热值气体热值/MJ/m/MJ/m3 3Gas flow/10000m3/d气体热值气体热值/MJ/m33.2 刘庄矿工业试验刘庄矿工业试验3.3 3.3 新汶地下气化试验新汶地下气化试验新汶示范项目新汶示范项目制氧系统制氧系统燃气涡轮发电机燃气涡轮发电机 地下气化站地下气化站测控分析系统测控分析系统 煤气供煤气供20000 户家庭做饭、户家庭做饭、发电发电(4400kw 内燃机内燃机)新汶鄂庄煤矿富氧煤气组成、热值及流量富氧浓度富氧浓度3.3 3.3 新汶地下气化试验新汶地下气化试验3.4 3.4 曹庄共气化

33、试验曹庄共气化试验曹庄气化炉曹庄气化炉9 coal seam10 coal seam煤气组成%热值单个流量H2COCH4CO2N2MJ/m310000m3/d15255835203040653.765.0223.5煤气用于民用曹庄空气煤气组成、热值及气体流量曹庄空气煤气组成、热值及气体流量煤气供煤气供2000 户家庭做饭户家庭做饭昔阳气化炉（气化通道长度昔阳气化炉（气化通道长度110m110m、130m130m）昔昔 阳阳 示示 范范 工工 程程 鼓鼓 风风 煤煤 气气 组组 分分、热热 值值 和和 产产 量量 G Ga as s c co om mp po on ne en nt t/%H

34、He ea at t v va al lu ue e F Fl lo ow w H H2 2 C CO O C CH H4 4 C CO O2 2 N N2 2 M MJ J/m m3 3 1 10 00 00 00 0m m3 3/d d 1 15 5 2 20 0 5 5 1 10 0 2 2 4 4 1 15 5 2 20 0 4 40 0 6 65 5 4 4.1 18 8 5 5.0 02 2 1 10 0 1 12 2 昔昔 阳阳 示示 范范 工工 程程 水水 煤煤 气气 组组 分分、热热 值值 和和 产产 量量 昔昔 阳阳 示示 范范 工工 程程 水水 煤煤 气气 组组 分分、热

35、热 值值 和和 产产 量量 G G a a s s c c o o m m p p o o n n e e n n t t/%H H e e a a t t v v a a l l u u e e F F l l o o w w H H2 2 C C O O C C H H4 4 C C O O2 2 N N2 2 M M J J/m m3 3 m m3 3/h h 4 4 5 5 5 5 5 5 1 1 0 0 1 1 5 5 7 7 1 1 0 0 2 2 5 5 3 3 0 0 1 1 0 0 1 1 5 5 1 1 1 1 1 1 3 3 2 2 0 0 0 0 0 0 3 3 0 0

36、 0 0 0 0 煤气用于锅炉煤气用于锅炉燃烧和合成氨燃烧和合成氨空气煤气组分、热值和流量空气煤气组分、热值和流量第二阶段煤气组分、热值和流量第二阶段煤气组分、热值和流量煤层条件煤层条件煤种：无烟煤煤种：无烟煤厚度：厚度：6 6米米倾角：倾角：2020度度深度：深度：200m200m 3.5 3.5 山西昔阳地下气化示范项目山西昔阳地下气化示范项目4.1 4.1 江苏马庄试验江苏马庄试验4 4 无井式地下无井式地下气化试验气化试验气化通道贯通参数气化通道贯通参数点火方式：盲孔式电点火点火方式：盲孔式电点火供气压力：供气压力：0.75MPa 供气流量：供气流量：600 m3/h贯通速度：贯通速度

37、：0.34m/d通道直径：通道直径：0.39m总产量：总产量：160,000m3 热值：热值：3.344.18MJ/m3气化炉气化炉4.2 4.2 乌兰察布乌兰察布煤炭地下气化煤炭地下气化技术技术示范示范项目项目4 4 无井式地下无井式地下气化试验气化试验富氧浓度富氧浓度(%)(%)煤气组成煤气组成热值热值(Kcal/Nm(Kcal/Nm3 3)H H2 2(%)(%)O O2 2(%)(%)N N2 2(%)(%)CHCH4 4(%)(%)CO(%)CO(%)COCO2 2(%)(%)303022.4022.400.030.0336.3136.317.747.744.514.5127.762

38、7.761377.421377.42404028.5528.550.030.0325.1325.1310.0510.053.203.2031.8131.811695.011695.01555526.0026.000.060.0620.5020.508.608.6010.1010.1034.1034.101716.501716.50656532.1032.100.000.002.812.817.987.988.048.0449.0749.071755.521755.52系统从系统从20072007年年1010月开始运行，煤气用作发电月开始运行，煤气用作发电乌兰察布空气煤气组成、热值及气体流量乌兰

39、察布空气煤气组成、热值及气体流量乌兰察布空气乌兰察布空气-富氧煤气组成、热值及气体流量富氧煤气组成、热值及气体流量4.2 4.2 乌兰察布乌兰察布煤炭地下气化技术煤炭地下气化技术试验试验掌握了煤炭地下气化过程燃烧、气化、传热、传质、气化区扩展、燃空区扩展、掌握了煤炭地下气化过程燃烧、气化、传热、传质、气化区扩展、燃空区扩展、污染物产生与迁移等方面的基本规律。污染物产生与迁移等方面的基本规律。完成了不同煤层条件下的现场试验。煤种：褐煤、烟煤、无烟煤；厚度完成了不同煤层条件下的现场试验。煤种：褐煤、烟煤、无烟煤；厚度1.15m1.15m12m12m；倾角：；倾角：5 57070度；埋深：度；埋深：

40、80m80m330m330m等，都取得了满意效果。等，都取得了满意效果。实现了工业化生产，有一定的经济效益和环境效益。实现了工业化生产，有一定的经济效益和环境效益。技术类别技术类别内内 容容评评 价价一、地下气化炉一、地下气化炉长通道、大断面气化炉长通道、大断面气化炉成成 熟熟定向井气化炉、渗滤通道气化炉或组合定向井气化炉、渗滤通道气化炉或组合支撑产业化示范支撑产业化示范二、点火技术二、点火技术控压电点火、固体燃料点水、强制氧化点火控压电点火、固体燃料点水、强制氧化点火成成 熟熟三、稳定控制工艺三、稳定控制工艺正反向供风气化，两阶段气化正反向供风气化，两阶段气化成成 熟熟分离控制注气点后退分离

41、控制注气点后退-水雾化气化（水雾化气化（DCRA）支撑产业化示范支撑产业化示范富氧气化、纯氧富氧气化、纯氧-水蒸气气化水蒸气气化支撑产业化示范支撑产业化示范四、测控技术四、测控技术测氡，瞬变电磁法、三维地震测氡，瞬变电磁法、三维地震基本成基本成 熟熟数据采集、数值模拟、数据分析系统数据采集、数值模拟、数据分析系统支撑产业化示范支撑产业化示范五、环保技术五、环保技术污染物产生及迁移规律，预测预报系统污染物产生及迁移规律，预测预报系统支撑产业化示范支撑产业化示范污染物气化过程控制，燃空区抽提清污污染物气化过程控制，燃空区抽提清污支撑产业化示范支撑产业化示范5 5 煤炭地下气化技术评价及应用前景煤炭

42、地下气化技术评价及应用前景 技术类别技术类别建建 炉炉煤层准备煤层准备工工 艺艺安全性安全性地质情况地质情况开发对象开发对象有井式有井式人工掘进，人工掘进，通道断面大通道断面大对高变质程度对高变质程度煤可进行人工煤可进行人工疏松疏松低压气化低压气化要施工密闭墙、要施工密闭墙、隔离带隔离带;留隔离煤柱留隔离煤柱炉区局部煤层炉区局部煤层条件清楚，条件清楚，地下水影响小地下水影响小老矿井遗弃资源，老矿井遗弃资源，矿井报废水平资源矿井报废水平资源无井式无井式定向孔，定向孔，火力贯通火力贯通高压压裂疏松高压压裂疏松中、高压中、高压气化气化人不下井人不下井;减小漏失率减小漏失率详细的水文地详细的水文地质调

43、研质调研;建炉建炉过程中钻孔取过程中钻孔取芯勘探芯勘探低品位资源，低品位资源，地质构造相对复杂地质构造相对复杂资源，资源，深部资源深部资源 中国煤炭地下气化技术经过近中国煤炭地下气化技术经过近3030年的研究，在气化炉建设、点火技术、稳定生年的研究，在气化炉建设、点火技术、稳定生产工艺、测控技术、环保技术等方面都取得了重大突破，处于世界先进水平。从煤气产工艺、测控技术、环保技术等方面都取得了重大突破，处于世界先进水平。从煤气组分、热值的稳定性和生产时间来看，完成了工业性试验，具备了工业化示范生产的组分、热值的稳定性和生产时间来看，完成了工业性试验，具备了工业化示范生产的基础。基础。有井式、无井

44、式工艺特点有井式、无井式工艺特点5 5 煤炭地下气化技术评价及应用前景煤炭地下气化技术评价及应用前景 煤煤 矿矿 企企 业业煤煤 炭炭煤煤 炭炭 地地 下下 气气 化化净净 化化净净 煤煤 气气发发 电电化化 工工 原原 料料工工 业业 燃燃 气气甲甲 醇醇合合 成成 氨氨城城 市市 煤煤 气气燃燃 料料 电电 池池还还 原原 气气精精 细细 化化 工工 产产 品品聚聚 甲甲 酯酯 等等粗粗 煤煤 气气酸酸 产产 品品苯苯 等等甲甲 烷烷 化化提提 取取 纯纯 氢氢硫硫 产产 品品焦焦 油油煤炭地下气化煤气综合利用途径煤炭地下气化煤气综合利用途径5 5 煤炭地下气化技术评价及应用前景煤炭地下气

45、化技术评价及应用前景 美国专家指出，相同规模煤炭地下气化与地面气化生产相同下游产品相比美国专家指出，相同规模煤炭地下气化与地面气化生产相同下游产品相比 成本可下降成本可下降:(1)(1)合成气为合成气为43%43%(2)(2)天然气代用品为天然气代用品为101018%18%(3)(3)发电为发电为27%27%项项目目地地下下开开采采地地下下气气化化增增减减数数升升降降(%)基基建建总总投投资资2 25 50 00 0 万万卢卢布布5 55 50 0 万万卢卢布布-1 19 95 50 0 万万卢卢布布降降 7 78 8每每吨吨煤煤投投资资7 71 1.4 4 卢卢布布1 15 5.7 7 卢卢

46、布布-5 55 5.7 7 卢卢布布降降 7 78 8建建设设时时间间2 23 3 年年1 12 2 年年缩缩短短一一年年生生产产成成本本1 18 82 22 2 卢卢布布7 7.8 88 8 卢卢布布-1 11 11 14 4 卢卢布布降降 6 61 16 63 3生生产产效效率率4 40 04 45 5 吨吨/月月人人1 18 80 0 吨吨/月月人人+1 13 35 5 吨吨/月月人人升升 3 30 00 0资资源源回回收收率率7 70 08 80 0%9 90 0%以以上上+1 10 0%以以上上安安全全较较差差好好系系统统复复杂杂简简单单环环保保差差好好占占地地面面积积大大小小 注注

47、:数数据据来来自自于于前前苏苏联联煤煤炭炭地地下下气气化化试试验验报报告告。安格林规模相同的地下气化与安格林规模相同的地下气化与地下开采技术经济指标对比地下开采技术经济指标对比5 5 煤炭地下气化技术评价及应用前景煤炭地下气化技术评价及应用前景 各各省（区）资源量按埋深统计表省（区）资源量按埋深统计表 单位：亿吨单位：亿吨省（区）省（区）预测资源量预测资源量埋深埋深1000m1000m埋深埋深1000-1500m1000-1500m埋深埋深1500-2000m1500-2000m合计合计可靠级可靠级合计合计可靠级可靠级合计合计可靠级可靠级北京北京86.7286.7250.3350.3324.1

48、724.1725.4625.4612.1112.1110.9310.931.041.04天津天津44.5244.526.436.4338.0938.09河北河北601.30601.3045.9145.9122.0022.00191.76191.7679.6679.66363.72363.7262.1762.17山西山西3899.183899.181344.511344.511068.661068.661233.671233.671052.911052.911321.001321.00217.58217.58内蒙古内蒙古12250.4312250.433114.223114.221739.281

49、739.284227.314227.311691.271691.274908.904908.90167.89167.89辽宁辽宁59.2759.2726.0726.072.052.0533.2033.2010.6510.65吉林吉林30.0330.0319.3519.354.634.6310.6810.683.433.43黑龙江黑龙江176.13176.13106.44106.4444.2844.2869.6969.6911.8711.87上海上海江苏江苏50.4950.4910.3810.381.651.6522.5222.529.909.9017.5917.595.845.84浙江浙江0.

50、440.440.440.440.440.44安徽安徽611.59611.5971.9871.9855.0055.00307.31307.31190.50190.50232.30232.3074.7874.78福建福建25.5725.5722.9222.9211.5711.572.652.651.221.22江西江西40.8440.8430.6430.649.119.1110.2010.202.662.66山东山东405.13405.1386.3086.3069.6569.65162.28162.28121.54121.54156.55156.55133.54133.545 5 煤炭地下气化技术