煤炭地下催化气化工艺的研究
煤炭地下气化发展趋势探讨与建议
煤炭地下气化发展趋势探讨与建议（晋城煤业集团技术中心郭昭兴山西晋城 048006）内容摘要：介绍了煤炭地下气化技术的由来与发展现状，对近年来我国煤炭地下气化的现状和发展趋势进行了介绍、分析，提出了建议。
关键词：煤炭地下气化探讨建议1 煤炭地下气化技术的由来与发展现状1.1煤炭地下气化技术的由来埋在地下的煤炭，通过井工或露天开采运到地面，又通过破碎、洗选、最后将适合造气工艺的煤炭投入炉内生产出可供取暖烧饭和制化工产品的煤气。
能不能将未经开采的煤直接气化，生产可利用的煤气呢？这一设想最早是德国化学家威廉•西蒙斯在1868年提出来的，后来沙皇俄国的大化学家门捷列夫和英国化学家威廉•拉赛姆也提出了同样的设想并进行过试验。
1912年，英国首先做出了有井式煤炭地下气化的方案，但直到20世纪30年代前苏联才取得了试验的成功。
此后，世界主要产煤国或工业发达国家也纷纷开展煤炭地下气化的试验，这其中主要有英国、美国、捷克、波兰以及日本等国家。
煤炭地下气化的地下现场无人无设备，地面无气化炉，节省了投资保证了安全，当时被誉为“一个技术的伟大革命”、“开采技术上一场巨大的革命”。
国外当时采用的煤炭地下气化方式主要是无井式的，即在一定距离的煤层上方地面打钻孔，一个进气孔，一个排气孔，两孔在煤层内贯通，也可以在两孔中间打一辅助孔与气化通道相接。
其工艺是在进气孔与煤层贯通孔（气化通道）交叉处将煤炭点燃并适量鼓入空气，煤炭经氧化产生二氧化碳并放出热量，随着气化向排气孔方向流动，整个气化通道被加热干馏，二氧化碳与碳发生还原反应生成一氧化碳和少量氢气，最后在排气孔形成含一气氧化碳和少量氢气、甲烷以及氮气等混合组分的煤气（见图1）。
1.2煤炭地下气化技术发展现状1.2.1国外煤炭地下气化技术发展现状煤炭地下气化做为一项特殊的采煤方法和技术，在曾提出、研究和实验的一些国家是成功的，但利用这项技术形成产业化规模的实例不多，目前国外多数国家这项技术的水平仍处于几十年前的状态。
煤炭地下气化技术研究与应用
煤炭地下气化技术研究与应用1. 引言煤炭地下气化技术是一种将煤炭在地下转化为合成气（syngas）的新型煤化工技术。
它是通过直接在煤层中进行气化反应，将固体煤转化为可燃性气体的过程。
与传统的煤矿开采方式不同，煤炭地下气化技术具有资源利用率高、环境污染低等优势，因此在能源领域引起了广泛的关注和研究。
本文将介绍煤炭地下气化技术的原理、方法以及在能源领域的应用情况。
首先，将详细介绍煤炭地下气化的基本原理和反应机制。
然后，将介绍煤炭地下气化的主要方法和技术，包括煤层气化和煤矿气化两种主要方式。
最后，将探讨煤炭地下气化技术在能源领域的应用前景和挑战。
2. 煤炭地下气化的原理和反应机制煤炭地下气化是指通过在煤层中引入氧气和蒸汽，并通过适当的温度和压力条件下进行反应，将煤转化为含有氢气和一氧化碳等可燃气体的过程。
其基本原理是在不使用传统的开采方式的情况下，直接将煤炭转化为气体，从而实现高效能源的利用。
煤炭地下气化的反应机制包括氧化反应、反应扩散和质量传递等多个步骤。
首先，通过氧化反应引入氧气和蒸汽，使煤炭中的碳和氢发生氧化反应，生成可燃性气体。
然后，由于反应速率的不均匀性，反应区域会逐渐扩散，进而扩大气化区域。
最后，通过质量传递过程将反应产物带出煤层，实现气体的采集和利用。
3. 煤炭地下气化的方法和技术煤炭地下气化通常有两种主要方法：煤层气化和煤矿气化。
3.1 煤层气化煤层气化是指直接在煤层中进行气化反应的一种方法。
其主要过程包括气井钻探、气化反应和气体采集等步骤。
首先，通过气井钻探将氧气和蒸汽引入到煤层中，形成气化反应区。
然后，通过适当的温度和压力条件以及催化剂的作用，使煤炭逐渐转化为可燃气体。
最后，通过气井将反应产物带出煤层，用于能源生产和化工应用。
3.2 煤矿气化煤矿气化是指在煤矿井下直接进行气化反应的一种方法。
其主要过程包括煤矿井下的气化反应、气体采集和煤矸石处理等步骤。
首先，通过在煤矿井下喷射氧气和蒸汽，形成气化反应区。
煤炭气化技术研究与应用
煤炭气化技术研究与应用煤炭作为世界上最主要的化石能源之一，在人类经济发展中起到至关重要的作用。
然而，煤炭的传统燃烧方式不仅对环境造成极大的污染，还有限的化石燃料资源也使人们转向寻找更加清洁、高效利用煤炭资源的方法。
煤炭气化技术应运而生，为煤炭的可持续利用提供了新的机会。
本文将通过对煤炭气化技术的研究与应用进行探讨，以展示其在能源转型和环境保护方面的重要性。
煤炭气化是一种将煤炭转化为燃气或化学品的过程。
它通过高温下将煤炭与一定量的氧气或蒸汽反应，生成合成气（合成气主要由一氧化碳和氢气组成）。
合成气可以用作化学原料，用于生产合成油、合成天然气和合成燃料等。
与传统煤炭燃烧方式相比，煤炭气化具有以下几个重要的优点：首先，煤炭气化可以高效利用煤炭资源。
传统的煤炭燃烧方式在燃烧过程中会产生大量废气和固体废弃物，导致煤炭资源的浪费。
通过气化技术，可以将煤炭的能量有效转化为合成气，实现了能源的高效利用。
其次，煤炭气化可以减少环境污染。
煤炭燃烧产生的废气中含有大量的二氧化碳、硫化物和氮氧化物等有害物质，对大气环境和人体健康造成严重影响。
而煤炭气化过程中，废气会经过处理，二氧化碳可以被捕获和储存，减少二氧化碳排放。
此外，气化产生的合成气可以进一步用于替代高碳热能，减少传统燃煤电厂的污染排放。
再次，煤炭气化可以实现能源转型和经济转型。
随着全球对可再生能源的需求增加，煤炭气化技术可以为能源行业提供一种过渡解决方案，使煤炭得到清洁利用。
合成气可以用于生产更清洁的燃料，如合成天然气和合成柴油，以替代传统的石油燃料。
此外，合成气还可以用于化工行业，生产各种化学品，如合成甲醇、合成氨等。
与此同时，煤炭气化技术也存在一些挑战和限制。
首先，煤炭气化过程需要高温、高压和复杂的设备，需要大量的投资。
这对于一些发展中国家来说可能是一个限制因素，阻碍其推广和应用。
其次，气化过程中会产生大量的废弃物，如气化渣、焦炭等，对环境造成二次污染。
为了解决这个问题，研究者需要在气化技术中加入废弃物处理和利用的方法，实现资源的最大化利用。
煤炭地下气化技术研究与应用课件 (一)
煤炭地下气化技术研究与应用课件 (一)煤炭地下气化技术研究与应用课件煤炭地下气化技术是一种利用煤炭直接转化为燃料气的新型技术。
通过对高温高压下的煤炭进行间接气化，将煤炭中的化学能转化为燃料气，解决了传统煤炭开采方式中的环境污染和安全问题，是一种非常有前景的煤炭开采方式。
一、煤炭地下气化技术原理(一) 煤炭地下气化过程煤炭地下气化采用一种新的气化方式，通过利用煤炭内在气化反应，将煤炭内部的化学能转化为燃料气。
在地下工作面将氧、水蒸气、二氧化碳等气体送入地下煤炭中，通过煤与气混合反应，产生高温高压气体，将煤炭内部的化学能通过化学反应转化为燃料气，燃料气经过地上工厂加工处理后可作为燃料供应市场。
(二) 煤炭地下气化的优缺点优点：煤炭地下气化可以将深层煤层中的煤炭资源进行全面开采，储量大，上部地质条件无限制。
地下气化过程中产生的废弃物可以封存回填到井下，不仅减少了地面安全隐患，而且能够减少环境污染和二氧化碳排放。
缺点：由于煤炭地下气化是一种间接气化方式，反应过程较为复杂，容易产生煤炭留渣和渗透水等问题。
大型的地下气化项目需要消耗大量的资金和技术投入，从而存在一定的经济风险。
二、煤炭地下气化技术研究和应用现状近年来，在国内外开展了一系列的煤炭地下气化技术研究和应用探索。
国际上的代表性地下气化项目有美国的地下气化试验项目、苏联和德国等的工业化地下气化项目；国内的典型地下气化项目有宝山、新河、云南三条工业生产线。
目前，煤炭地下气化技术已经成为国家能源政策的重要组成部分。
新型煤化工产业已经成为我国经济发展的新动力，政府也对煤炭地下气化技术进行了大力支持。
三、煤炭地下气化技术发展趋势(一) 技术集成化趋势目前我国的煤炭地下气化技术主要是以气化、加工、储存、输送四个方面进行独立开发。
随着技术的不断发展，未来的趋势是更多地将协同处理、内在相容性以及多重功能草案融合在一起，实现技术的集成化。
(二) 高效、低成本等技术趋势煤炭地下气化技术虽然在实际应用中已经具有开采效率高、资源利用充分等显著优势，但是高成本、复杂设备等问题也对其发展带来了困境。
井下煤气化技术的研究与应用
井下煤气化技术的研究与应用第一章概述井下煤气化技术是将煤炭在井下直接转化成煤气，该技术具有资源利用效率高、环保性好、能源利用效率高等诸多优点，在我国应用前景广阔。
随着我国能源需求的不断增长和煤矿能源资源的日益稀缺，井下煤气化技术的研究和应用变得尤为重要。
第二章煤气化技术的基本原理煤气化技术是将煤炭在一定的条件下转化成煤气的过程。
煤炭在高温、高压和催化剂的作用下，发生一系列热化学反应，生成一种或多种气体。
煤气化技术的基本原理是通过控制反应温度、时间和压力等条件，使煤炭尽可能地分解产生煤气，再通过分离、净化等处理过程得到所需煤气。
第三章井下煤气化技术的发展历程井下煤气化技术最初应用于二战期间的德国煤气化工程中。
20世纪50年代，美国也开始开展井下煤气化技术的研究工作。
我国开始研究井下煤气化技术则比较晚，最早的研究始于20世纪70年代末期。
随着我国能源建设的需要，井下煤气化技术的研究和应用也逐渐得到关注和推广。
第四章井下煤气化技术的优势和应用前景相较于地面煤气化技术，井下煤气化技术具有以下优势：1. 节约能源：井下煤气化技术可以利用原本被浪费的煤炭，节约能源。
2. 环保：井下煤气化技术可减少有害气体排放。
3. 高效：井下煤气化技术可以提高煤炭转化率，资源利用效率高。
4. 经济：井下煤气化技术可以降低生产成本。
井下煤气化技术的应用前景也相当广阔。
它可以应用于煤炭资源开发、热电联产、城市燃气、甲烷制氢等多个领域，对于节能减排、促进经济发展等方面都有着积极的推动作用。
第五章井下煤气化技术的现状和面临的挑战目前，井下煤气化技术在我国仍处于起步阶段，面临着一些挑战。
1. 技术难点：井下煤气化技术涉及多个学科，技术层次复杂，需要解决的问题非常多，技术难度较大。
2. 安全风险：井下煤气化技术本身存在一定的安全风险，需要加强安全防范措施。
3. 经济成本：井下煤气化技术的投资成本较高，需要寻求合理节约的途径。
4. 环保要求：井下煤气化技术的应用需要满足环保法规的要求，企业需要加强环保治理措施。
煤炭地下气化技术可行性分析与建议.
3、地下气化站地面系统组成
钻机及贯通设备 鼓风和蒸汽系统 煤气冷却净化系统 煤气输送管道 计量系统
二、国内外煤炭地下气化发展 现状和趋势
（一）国外煤炭地下气化技术发展现状
1868年德国科学家威廉·西蒙斯首先提出了煤炭地下气 化（UCG）的概念。
（一）煤炭地下气化原理
➢ 煤炭地下气化原理与一般的煤气化 原理相同，区别在于它的气化炉直 接设在地下煤层，将空气或氧气或 水蒸气鼓入地下煤层的反应区，生 成的煤气由钻孔排出，主要成分是 H2、CO、CO2、N2和少量的CH4、 H2S和O2，残存的灰渣留在原处。
➢ 从地面向煤层施工两个钻孔1、2， 通过火力、电力、水力或定向钻进 等方法将两孔贯通形成气化通道， 在连通的空腔内点燃煤层进行气化 反应。空气或水蒸汽从孔1压入， 产生的煤气从孔2排出，获得煤炭 资源有用组分。
气化过程的化学反应
（1）氧化区： 气化剂中的氧和炽热的煤中碳发生多相化学反应产生并释放 出大量的热： C+O2=CO2+393.9 kJ 2C+O2=2CO+231.4 kJ
（2）还原区： 气流继续向前流动，CO2和H2O在炽热的煤层表面分别发生还 原反应： CO2+C=2CO―162.4 kJ H2O+C=H2+CO―131.5 kJ 甲烷化反应：CO+3H2=CH4+H2O―206.4 kJ
煤田等地建成5个试验性气化站，已气化了1500多万t 煤炭，获得50多亿m3的商品煤气。
美国地下气化研究试验投入了大量资金。 七十年代能源危机期间，组织了28个大学和科
研机构，在俄怀明州进行了大规模、有计划的 科研工作。 到80年代中期，累计进行了29次实验室和现场 实验，气化煤炭4万t，纯氧气化煤气热值最高 达14MJ/m3。 1987年，劳伦斯利弗莫尔国家实验室在洛基山 1号进行注入点控制后退（CRIP）气化新工艺 试验，它是地下气化技术的一种新模式，是 UCG技术的一项重大突破。 与此同时也进行了扩展贯通井孔（ELW）模式 试验，气化的气化剂采用了富氧/水蒸气或氧 气/水蒸气，获得了不同组成的中热值煤气。
煤炭地下气化技术研究与应用
0.17 0.26 0.17 0.20 0.20 0.11
0.24 0.14 0.19 0.23 0.20 0.11
0.14 0.18 0.13 0.16 0.17
89.87 良好
二级权重输入和评价结果输出窗口
采用模糊两级综合评判法对结果进行评价。评判总值大于80的，适合进行地下 气化；评判总值大于50小于80的，比较适合进行地下气化，评判小于50的，不适 合进行地下气化。
＜5° 90 5-25° 85 25-45° 70 ＞45° 50
0 70
稳定 100
1-3 90 较稳定 80
4-8 80 不稳定 30
＞8 50 极不稳定 0
一类 100
＜10 0
二类 80 10.01-20 60
三类 50 20.01-30 85
四类 0
＞30.01 100
＜7 100 易冒落松软顶板 60
夹矸情况
主要考虑夹矸层数、单层厚度 等。煤层夹矸过多，单层夹矸 厚度过大影响气化稳定性，热 效率低，经济性较差；夹总厚 度小于煤层厚度的20%。
地质构造
主要影响因素为褶皱、断层 、岩浆岩等，其中断层对地 下气化的影响最大，断层带 易发生导水裂隙，产生环境 问题，要求不能断开煤层。
煤层厚度及粘结性
煤层厚度决定钻井和气化工艺 的具体实施 ，煤厚过薄，时围 岩的冷却作用对煤气热值的影 响剧烈；经济性不合理；煤质 的粘结性不能过高。
＜5 100 6-50 80 50-65 60 ＞65 0
＜1100 60 1100-1250 80 1250-1500 90
＞1500 100
＜15 0 15-30 60 30-60 85 ＞60 90
＜0.5 100 0.51-1 95 1.01-1.5 90 1.51-2 85 2.01-2.5 80 2.51-3 75 ＞3.0 60
对煤炭地下气化的实践与思考
对煤炭地下气化的实践与思考近几年，煤炭地下气化技术已迅速发展，并取得了良好的实践成果。
煤炭地下气化是一种新兴技术，旨在改善煤炭开采现有技术的不足，以解决能源供应短缺的问题。
此外，煤炭地下气化技术有助于减少煤炭开采时带来的环境污染，为构建低碳生活提供参考。
煤炭地下气化技术是一项复杂的技术，它要求将水、氧、碳氢化合物和少量的其他物质在煤层中综合利用，通过地下温度引起的化学变化来分解煤炭，从而获得合成气。
要实现煤炭地下气化技术的应用，需要从三个方面着手：煤层环境、煤质特性和气化反应。
煤层环境属于煤炭地下气化技术的一个重要部分，这需要对煤层进行全面的环境调查，包括热储量、温度及温度分布、氧分压差和水分压差等，以确定煤层环境是否适宜采用煤炭地下气化技术。
煤质特性是煤炭地下气化技术的另一个重要因素，它决定了煤层气化反应的程度，以及合成气的质量。
但由于煤炭的质量差异较大，不同的煤层所含的物质和温度也存在较大的不同，因此在实施煤炭地下气化技术前必须全面分析煤质特性。
气化反应是煤炭地下气化技术的重要组成部分，要保证气化反应的顺利进行，必须对气化反应过程、所需要的物质和温度值等进行准确的分析，从而根据不同煤层的情况，制定相应的气化方案。
除了要进行上述准备工作外，煤炭地下气化技术在实践中还应该考虑其他因素，如地下水的深度和流动性、地质结构的分布、以及地下的矿产资源等等。
此外，在实施煤炭地下气化技术时，还应考虑安全问题，以确保该技术的安全运行。
需要建立多级安全系统，在开采前完成安全测试，确保公共安全。
此外，有关部门还要严格遵守安全技术操作，以确保从煤层中得到的气体并不会带来任何污染。
以上是关于煤炭地下气化技术的实践及思考。
煤炭地下气化技术是一种新兴技术，正在受到越来越多关注和认可，它不仅能够解决能源供应紧张的问题，并且还能有效减少煤炭开采时带来的环境污染，为构建低碳生活提供了重要参考。
但在实施煤炭地下气化技术时，还需要考虑其他因素，确保安全性，不断改进技术水平，以期获得更好的技术效果。
煤地下气化研究现状及发展趋势
煤地下气化研究现状及发展趋势建环0902 严清u200916252世界上探明可采石油储量预计只可开采到2050年；探明可采天然气储量也将在60 年左右枯竭；而煤炭储量则比较丰富，未来世界的能源结构将可能再一次以煤炭为主。
然而，煤炭开采与利用过程中，会排放出大量有害气体和导致温室效应的CO2，对环境造成重大影响，不得不迫使各国重新审视煤炭的开采与利用。
煤炭地下气化（Underground Coal Gasification，简称UCG）是把煤的开采和转化结合起来的加工方法。
关于煤的地下气化的设想可以追溯到一个多世纪以前,1868年, Williamsiens 首先提出了地下气化设想。
门捷列夫曾描述过这种可能:人们将不必把煤从地下开采出来, 而是将它就地转化成煤气,再将煤气引出地面向外输送。
煤的地下气化从根本上改变了煤炭的开采与利用方式，重新定义了“清洁煤”的概念，既提高了煤的开采与利用效率，又克服了煤炭在开采与应用中给环境带来的负面影响。
利用这一技术可以保障在对环境不造成较大影响的前提下，将煤炭作为能源主题，满足社会长期的能源需求，引起了全世界的高度关注。
1.煤炭地下气化发展概况开展煤地下气化研究的主要国家有前苏联、美国、法国、德国等国。
美国能源计划的一项主要任务是发展环境上可以接受的利用煤的方法。
所以,发展从煤获取清洁燃料的方法是一项备受重视的工作。
[1]其中前苏联取得的成就最显著,地下气化工业已达30 多年,试验过许多开发气化通道的方法,包括注水、断裂、渗漏、燃烧、钻孔燃烧、电贯通等,反向燃烧法已被应用到实际开发中。
[2]继前苏联和美国在煤炭地下气化领域取得显著成果后,欧洲(尤其是西欧)也在地下气化方面获得长足进展,并呈方兴未艾之势。
[3]近年来，各国投入了大量的人力、物力和财力，对煤炭地下气化进行了多层次的、大规模而细致的研究与开发。
使煤炭地下气化从理念上形成了新的发展趋势，使高碳煤炭资源，变成为环境友好的、准可再生的能源。
对煤炭地下气化的实践与思考
对煤炭地下气化的实践与思考
1 引言
煤炭地下气化是一种可重复利用的能源，也是煤炭开采后减少或避免煤炭尾部污染的重要方式。
它不仅可以减少暴露在大气中的有毒气体，还能发挥煤炭的节约作用，帮助我们减少对其他类型的能源的依赖。
2 实践
随着煤炭的增加，人们越来越重视煤炭地下气化的发展，并加大了对这方面的投入。
首先，有关部门制定了专门的技术标准，加强了对煤炭地下气化的审查。
在工程实施和运营过程中，采用了最先进的煤炭气化技术，并提出了相应的技术要求，确保技术水平是合理、可行的。
此外，在大量煤炭尾部污染处理中，政府还对煤炭地下气化项目进行了资金支持和技术支持，以便更好地实现安全、高效和节能。
3 思考
在现阶段，煤炭地下气化的发展已取得了很大的成效，但是仍然面临诸多问题，如煤炭的地下气化程度低、气体收集效率低等，都有待改善。
为此，应加强研究，制定更完善的技术标准，开发出更可靠的技术设备，尤其是要加强安全控制，有效避免煤炭尾部污染和其他意外事故的发生。
另外，还需要加强政府制定和完善煤炭尾部处理技术政策，以促进煤炭地下气化的有效发展。
4 结论
煤炭地下气化是减少煤炭尾部污染的有效运用方式，也是煤炭的节约利用的重要手段。
有关部门应加强技术研究，设计出安全、高效的气化系统和技术设备，并制定完善的技术标准，以更好地发挥煤炭节能效益，最大程度地减少尾部污染，为促进煤炭地下气化发展作出积极贡献。
地下煤炭气化技术及其环境效益评估与优化策略探讨
地下煤炭气化技术及其环境效益评估与优化策略探讨地下煤炭气化技术是一种将煤炭转化为合成气（syngas）的高效能过程。
通过在高温和高压条件下，将煤炭与氧气和水蒸汽反应，生成一种气体混合物，其中主要成分为一氧化碳（CO）和氢气（H2）。
这种合成气可以用作燃料或用于化学品合成。
与传统的煤炭燃烧相比，地下煤炭气化技术具有更高的效率和更少的环境影响。
首先，地下煤炭气化技术的效益在于其高效能。
与燃烧煤炭相比，气化技术能够更充分地利用煤炭的能量。
在气化过程中，煤炭的碳元素会转化为一氧化碳和二氧化碳，而燃烧过程中会直接产生二氧化碳。
因此，地下煤炭气化技术不仅可以提供更多的能量，还可以降低二氧化碳排放。
其次，地下煤炭气化技术还可以减少对煤炭的开采和燃烧对环境的破坏。
地下煤炭气化是在煤矿下进行的，这样可以避免露天采矿所带来的土地破坏和水体污染。
此外，气化过程中产生的煤矸石也可以被利用，减少了废弃物的产生。
煤炭气化还可以有效控制煤矿地下的有害气体，如甲烷（CH4）的排放，从而减少了矿工的安全风险。
然而，地下煤炭气化技术在实施过程中仍然面临一些环境问题。
首先，气化过程中会产生大量的有害气体和烟尘，如一氧化碳，二氧化碳，硫化物和氮氧化物。
这些污染物对空气和水体有害，并可能引起气候变化。
其次，地下煤炭气化还可能对地下水资源造成一定的威胁，因为气化过程中需要大量的水蒸汽。
此外，如果渣渣处理不当，可能会导致土壤污染。
为了最大程度地减少地下煤炭气化过程对环境的影响，可以采取一些优化策略。
首先，合理选择气化反应器的设计和运行参数，以提高气化效率并减少污染物排放。
其次，将污染物去除技术与气化过程相结合，如使用吸附剂和催化剂来捕获和转化污染物。
此外，加强废气处理和水处理系统，以确保排放达到环境标准。
此外，在地下煤炭气化技术的优化中，还可以考虑利用合成气的多样化应用。
合成气可以用作燃料，取代传统的煤炭和石油，减少二氧化碳的排放。
它还可以用于合成化学品和液体燃料，如合成酮和油砂。
煤炭地下气化技术评述及展望
煤炭地下气化技术评述及展望煤炭地下气化是一种将煤炭直接转化为可燃气体(主要是一氧化碳和氢气)的技术，同时也能实现煤炭的高效利用和环境友好。
它通过在地下将煤炭加热至高温，使其在缺氧或低氧条件下发生气化反应，从而将煤炭转化为合成气。
煤炭地下气化技术具有以下几个优点。
首先，它可以实现对低质煤和难以开采的煤炭资源的有效利用。
地下气化不受煤炭厚度和埋深的限制，能够对煤炭资源进行充分利用。
其次，地下气化技术能够减少煤炭采矿带来的地表环境破坏。
相比传统的煤炭开采方式，地下气化能够减少或避免煤矿废弃物的堆放和环境污染。
此外，煤炭地下气化可以生产出清洁燃料气体，具有较低的碳排放和烟尘排放，对环境的污染较小。
然而，煤炭地下气化技术也存在一些挑战和问题。
首先，地下气化过程中会产生大量的煤矿瓦斯，如果不能有效地进行收集和利用，将产生安全隐患。
其次，由于地下气化过程中需要在地层中引入氧气或水蒸气，可能会引起地壳下沉和热干扰等地质问题。
此外，地下气化过程还需要对反应产物进行处理和净化，提高了投资和运营成本。
对于煤炭地下气化技术的展望，我们可以看到一些发展趋势。
首先，煤炭地下气化技术将与CO2捕获和储存技术相结合，实现煤炭的低碳利用。
通过捕获和储存地下气化过程中产生的CO2，可以有效地减少温室气体的排放。
其次，随着煤炭资源的日益稀缺，煤炭地下气化技术将面临着更高的技术要求和经济压力。
未来的发展方向将更加注重技术创新和成本降低，提高煤炭地下气化的经济性和可行性。
此外，煤炭地下气化技术还可以与其他能源技术相结合，实现多能互补和综合利用。
例如，可以将地下气化过程中产生的废热用于蒸汽动力发电，提高能源利用效率。
还可以利用合成气制备化学品和液体燃料，实现煤炭资源的高附加值利用。
这些综合利用技术的发展将进一步促进煤炭资源的可持续开发和利用。
总的来说，煤炭地下气化技术作为一种将煤炭转化为可燃气体的新型能源技术，具有巨大的潜力和前景。
在有效解决煤炭资源困境、环境保护以及能源转型等方面，煤炭地下气化技术将发挥重要作用。
煤炭气化技术中的催化剂研究
煤炭气化技术中的催化剂研究煤炭气化是将固体煤转化为可燃气体的一种化学反应，其主要产物为合成气和氢气。
煤炭气化技术可以为人们的生活和工业生产提供大量的能源，同时也具有环保性和高效率等优点。
在煤炭气化过程中，催化剂起着至关重要的作用。
煤炭气化过程需要使用催化剂来加速反应速率，改善反应条件和提高反应选择性，从而有效地提高生产效率和产品质量。
在催化剂的研发和应用中，金属氧化物、贵金属、复合催化剂和非晶态材料等被广泛应用于煤炭气化反应中。
金属氧化物催化剂是煤炭气化反应中常用的一种催化剂，其具有丰富的催化性能和良好的稳定性。
例如，钒氧化物催化剂可以有效促进煤炭气化反应，并提高产物选择性；铬氧化物催化剂可以增加气化反应的活性中心数量，从而加快反应速率和提高生产效率。
此外，离子交换和热处理等方法也可以通过调节金属氧化物催化剂的物理和化学性质来实现对煤炭气化过程的控制和优化。
贵金属催化剂也是煤炭气化反应中常用的一种催化剂，其主要优点是具有很高的反应活性和较好的选择性。
例如，钯和铂等贵金属催化剂可以在低反应温度下快速催化煤炭气化反应，并减少了不希望的副反应产物的生成。
贵金属催化剂的缺点是高昂的成本，因此需要寻求更经济、高效、环保的催化剂替代方案。
复合催化剂是近年来催化剂研究的热点之一。
在煤炭气化反应中，复合催化剂可以将多种催化剂集成在一起，以充分发挥各自的催化作用，从而优化催化性能。
例如，锑-铜混合催化剂可以提高煤炭气化反应的产物选择性，同时也可以减少硫和氮等有害物质的生成；镍-钙混合催化剂可以显著地提高煤炭气化反应的活性和选择性。
非晶态材料也是煤炭气化催化剂研究中的一大趋势。
非晶态材料具有高度的结构可控性和表面反应性，可以在煤炭气化反应中发挥很好的催化作用。
例如，非晶态金属复合材料可以通过控制材料的微观结构和成分，实现对煤炭气化反应的高效催化和产物选择性的调控。
总之，煤炭气化技术的快速发展离不开催化剂的广泛研究和应用。
积极推进煤炭地下气化技术的试验研究和示范应用
专 Ｅｐｒ Ｆｒ 家论 坛 ｘｅ ｏ ｔ Ｉ Ｊ
积 极 推 进 煤 炭 地 下 气 化 技 术 的 试 验 研 究 和 示 范 应 用
王 信 茂
（ 国网 能源研 究 院，北 京 １ ０ ５ ０ ２） ０
与传 统 的煤 炭 地 下开 采 相 Ｉ ，煤 ； ｈ 炭 地 下 气 化技 术 具 有 安 全 、高效 、 污染 少 等优 点 ，是 我 国开 展 节 能 减排 、调 整 能源 结 构和 发 展 绿 色 经 济 的 重要 途 径 。 积 极推 进 煤 炭 地 下 气 化技 术研 究和 示 范 应 用具 有 战 略 意义 提 出我 国煤
随着煤炭 地下 气化 （ ｎ ｅ ｇ ｏ ｎ ｏ ｌＧ Ｕ ｄ ｒ ｒ ｕ ｄ Ｃ ａ ａ— Ｓ ｆ ｃ ｔ ｏ ， 以下简称 ＵＣ ｉ ｉａ ｉｎ Ｇ）技术 日趋成熟，ＵＣ Ｇ 技 术 将 转 变煤 炭 的开采 方 式 、提 升煤 炭 的 回采 率 、 实现 煤 炭 的绿 色 生 产 和 利 用 ， 是 我 国开 展 节 能 减
示 范应 用 的 ６项 建议 。 关键 词 ：煤 炭 ； 下 气 化 ； 色 生产 ； 验 示 范 地 绿 试
中图 分类号 ： ４ ７２ Ｆ ０ ． １文 献标 识码 ： 文 章编 号 ：０ ３２ ５ （０ １ｏ ．０ ２０ Ａ １ ０ —３ ５２ １） ２０ １ —４
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煤的催化气化技术研究进展
气化反应有较高的催化活性。
朱廷钰用氧化铁作催化剂，也取得了很好的实验效果。
Ｙｅｂｏａｈ等对熔融盐催化剂进行了大量研究。
研究结果显示，熔融盐催化剂的催化活性明显高于单组分催化剂，具体为：三元熔融盐催化剂的催化活性高于二元催化剂的催化活性，二元的催化活性高于单组分的催化活性。
笔者认为其原因是三元熔融盐催化剂熔点低，在汽化温度下为液状，而二元混合物催化剂为固态，三元催化剂更容易扩散于反应体系，且活性点更多，因此，其催化活性更好。
上述催化剂虽然表现出很好的催化活性，但都比较昂贵，且其回收和再利用比较麻烦。
近来不少学者积极进行更廉价，甚至可弃催化剂的研究。
福州大学的洪诗捷等用工业废液碱进行福建无烟煤水蒸气催化气化，研究结果显示，废液碱具有很强的催化活性。
谢克昌和Ｏｈｔｓｕｋａ等均报道了用石灰石进行煤水蒸气气化的研究结果。
此外，Ｂｒｏｗｎ等尝试使用快速裂解柳枝稷所得的生物灰（主要含钾盐）作催化剂，也取得了很好的效果。
Ｚｈｕ等将煤和麦秆通过高温热解制的煤焦进行研究，发现在７５０℃时制的煤焦有更好的反应活性。
生物质作为未来廉价煤气化催化剂的来源，具有良好的应用前景。
凌开成等研究了高灰煤在ＣＯ２中的催化气化，认为高灰煤中所含的灰分对煤的气化反应具有一定的自催化作用，故高灰煤适合于用作气化用煤，而且高灰煤中添加适当的催化剂后，其气化活性可以得到进一步的提高。
他们将化肥厂炉渣用于平朔气煤，发现其具有与Ｎａ２ＣＯ３相似的催化活性，还将硫铁矿用于西曲焦煤中，发现其具有比Ｋ２ＣＯ３还要显著的催化活性，因此，凌开成等人认为它们在一定范围内是一种比较好的可弃型高灰煤气化催化剂。
２ 催化机理的研究作为一种降低汽化温度，提高气化速率，控制煤气成分的有效气化方式——煤炭催化气化，从１８６７年英国专利首次提出至今，国内曾就不同优质煤种的催化气化进行了广泛的研究，其中对催化气化机理的研究取得了许多重要结果和进展。
赵新煤的催化气化技术研究进展马涛 吕彦力 周丹 郑州轻工业学院机电工程学院 ４５０００２１ 催化剂的研究煤气化反应的基本原理表明，煤催化气化的目的在于提高Ｃ－Ｈ２Ｏ、Ｃ－ＣＯ２、Ｃ－Ｏ２和Ｃ－Ｈ２等体系的反应速率。
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＊ 国家 高 技 术 研究 发 展 计 划 （ ８ ６ ３计 划 ） 项 目（ ２ ０ １ １ ＡＡＯ ５ Ｏ ｌ Ｏ ６ ） ． １ ）博 士 生 、 工程 师 ； ３ ）教 授 、 博士生导师， 北京科技大学 ， １ ０ ０ ０ ８ ０ 北京 ； ２ ）教授 、 博士 生导师 ， 中 国矿 业 大 学 ， １ ０ ０ ０ ８ ３ 北京 ； ４ ）硕 士 生 、 工 程 师， 北 京 北 大 先 锋 科 技 有 限公 司 ， １ ０ ０ ０ ８ ０ 北 京 收稿 日期 ： ２ ０ １ １ － ０ ３ — １ ５ ； 修 回 日期 ： ２ ０ １ １ — １ ２ － ２ ０
１ ． ２ 钙基 化合 物 的催化原 理
下煤 炭 资源原地 转化 为 可 燃 气体 ． 它将 建 井 、 采煤 、 气化 三 大工艺结 合起 来 ， 将物 理采 煤变 为化学 采煤 ， 即把 高分 子 固体煤 转 变 为低 分子 结 构 的可 燃气 体 ，
因而具 有安全 性好 、 投 资少 、 效率 高 、 污 染少 、 效益 高 等优 点． ＿ １ 受 目前 技术 的 限 制 ， 地 下 气 化 煤 气 在 组
关 键词 煤 炭地 下 气化 ， 催 化 气化 ， 钙 基化 合物
中 图 分 类 号 ＴＱ５ ４ ６ ， Ｏ６ ４ ３ ． ３ ６
０ 引 言
煤炭 地下气 化是 一种 融多 学科 为一体 的综 合性 能 源生产 新技术 ， 属 第二 代采煤 方 法 ， 其 任务 是将地
和稳 定产 气 的 目的． 由于褐 煤 最 适 宜 于 采用 煤 炭 地
气化 的效果 ．
催 化气 化 的反应 机理 为 ： 气 化过 程 中 ， 覆 盖于煤 粒表面的 Ｃ ａ Ｏ与 煤 中多 稠 芳 香 环 结 构 上 的 边 缘碳 原 子形 成 活性 中 间络 合 物 ， 参 与 了反 应 物 分 子 间 的 化学 反应 ， 从而 改变 了气 化反 应途 径 ， 同时将 更 多反
第 ３ ６卷 第 １期 ２ ０ １ ３年 １月
煤 炭 转 化
Ｃ０ＡＬ Ｃ０ＮＶＥＲＳ １ ０Ｎ
Ｖ０ １ ． ３ ６ ＮＯ ． １
Ｊ ａ ｎ ． ２ ０ １ ３
煤 炭地 下催 化气化工艺 的研究
梁 新 星Ｄ 梁 杰。 孙春 宝。 沈 芳
摘 要 提 出煤炭地 下催 化 气化新 工 艺的概 念 ， 研 究利 用 高压 雾状催 化 剂一 水 蒸 气带入 装 置 并
分、 热值 、 稳 定 性 上 无 法 与 地 面 煤 气 或 天 然 气 相 媲
美， 而煤 炭地 下催 化 气化 工 艺 可 以加快 地 下 气 化 速
度， 改善 地下 气化 煤气组 分 ， 提高煤 气 热值 和气化 过
程 的热 效率 ， 降低 煤 气 中硫 、 焦 油含 量 ， 这 对 煤 炭 地 下气化 工程将 具 有非 常重 要 的 影 响． 本 文 研 究 了采 用高压 雾状催 化剂一 水 蒸气 带入 装 置 ， 将 以钙 基化 合 物为 主 的催 化剂 带入 地下 气化 炉进行 煤炭 地下 催化
装 置往地 下气 化炉 中输送 催 化 剂 ， 改 善 煤 的 气 化 反 应， 以达 到降低 反应 活化 能 、 改善煤 气 中的可 燃组 分
合 物的热 解速 率 和程度 ． ［ ４ 朱 廷钰 等 采 用 热天 平 ， 在 氮气 气氛 下 研究 发 现 ， 加入 Ｃ ａ Ｏ后 ， 煤 裂 解 活 化
应物 分子 活化并 使 气 化 反 应 活化 能 明显 降 低 ， 导 致 气化 反应 速率及 最 终煤气 产率 明显 提 高． ＿ ３
对 钙基 化 合 物 的催 化气 化 机 理 ， 前 人 已作 了大 量 的研究 ． Ｆ ｒ ａ ｎ ｋ ｌ ｉ ｎ等 发 现 含 钙 的矿 物 质 可 以降 低
１ 煤 炭 地 下 催 化 气 化 工 艺
１ ． １ 定 义 和 作 用
焦油 产率 ， 认 为钙对 煤 中的 羟基裂 解具 有催 化作 用．
Ｌ ｏ ｎ ｇ ｗｅ ｌ ｌ 认 为添 加 Ｃ ａ Ｏ 能 够 明显 增 加煤 中芳 香 化
煤炭 地下催 化气 化就 是运 用特 殊 的催 化 剂带人
到７ ． ５ ８ ， 煤 气热值 提 高到 ５ ． ４ ３ ＭＪ ／ ｍ。 ～７ ． ８ ７ ＭＪ ／ ｍ。 ， 产 气率提 高 ２ ８ ～６ ９ ， 且 可 以稳 定产 气．
催 化 剂组成 （ 质 量浓度 ） 以添加 Ｃ ａ （ ＯＨ） 为 １ Ｏ ～１ ５ 之 间进 行 气化 效 果 最佳 ， 为提 高煤 炭 地 下 气化 的稳定 性 开辟 了一条全 新 的路 径 ．
以钙 基化 合物 为催 化剂进 行煤 炭地 下催 化 气化． 在 小型模 拟 地 下 气化 炉 中 ， 以大雁 褐 煤 为 煤样 ， 选 用氢氧化 钙 水溶液 （ 质 量分数 为 ５ ， １ Ｏ ， １ ５ ） 为催化 剂进 行 纯氧 气化 ． 结果表 明 ， 添加 氢氧 化 钙 水溶液 气化后 的煤 气 与不加 催化 剂 、 添加 １ Ｏ Ｃ ａ Ｃ Ｏ。气化后 的 煤 气相 比 ， 煤 气 中 甲烷 组 分 可 以达
下气 化方 法开 采 ， 煤 炭地 下 气 化 大 多选 用 的煤 种 也 为褐 煤 ， 而碱 土金 属 中 的钙 对 褐 煤 气 化 有 较 高 的催
化活 性 ， 钙基化 合 物价格 便 宜 ， 作 为催 化剂 可 以考虑
不 回收 ． 国内外 科 学家 已做 过大量 实验 ， 证 明 了钙基 化合 物 的催化 气 化 活性 ， 氢 氧化 钙 、 碳酸钙 、 氧化 钙 对煤 炭气 化制 水 煤气 具 有 一 定 的催 化 作 用 ， 并 且 对 煤 气 中的硫化 物 和焦 油有很 好 的脱 除作用 ． ＿ ２ ］ 所 以， 本 研究 从煤 炭地 下 气化 成 本 及 效 果 综合 考虑 ， 采 用 钙 基化 合物 作为 催化 剂．