浅谈煤炭地下气化技术的适用条件和发展方向
新形势下煤炭地下气化技术
浅析新形势下煤炭地下气化技术摘要:煤炭地下气化技术是一种有效的清理煤炭采空区深部煤层的可行手段,它能有效节省能源消耗、提高煤炭的采掘效率和减少采煤的安全隐患。
新形势下,煤炭地下气化技术也面临着更多的挑战,包括技术成熟度问题、安全性问题和节能效率问题等,但仍然具有一定的发展前景。
关键词:煤炭地下气化技术、采空区、采掘效率、安全性、节能效率正文:煤炭地下气化技术是采煤行业的一项关键技术,用于清理煤炭采空区深部煤层,采用机械或化学处理方法将煤层中的煤气化,减少煤炭的消耗。
煤炭地下气化技术的优势在于能够有效节省能源消耗、提高采掘效率和减少安全隐患,从而更好地利用煤层资源,满足煤炭需求。
新形势下,煤炭地下气化技术也面临着更多的挑战,例如,技术成熟度不够,在开展应用前需要进行大量的研究和试验工作;安全性问题需要全面考虑,尤其是对地下气体的控制,以避免可能的危害;节能效率低,在使用煤炭地下气化技术过程中,仍需要充分利用其它清洁能源,以提高能源利用效率。
尽管煤炭地下气化技术在新形势下存在许多挑战,但它仍具有一定的发展前景,具有很强的发展潜力。
因此,未来需要进一步加强对煤炭地下气化技术的研究,提高煤炭地下气化技术的安全性和节能效率,以更好地发挥煤炭地下气化技术的潜力。
对于煤炭地下气化技术的改进,研究者在改善气化设备、提高气化效率、提升安全性等方面取得了一定的进展。
例如,改进气化设备可以增加地下气体的开采量,提高气化效率,杜绝火灾危险,从而有效提高了开采效率。
此外,在提高气化安全性方面,研究人员也采用了各种安全措施,包括多重监控、调试、自动排放等技术,以防止煤层的火灾或爆炸事故的发生,保障煤炭地下气化技术的安全运行。
此外,研究者也在加强煤炭地下气化技术的节能效率方面取得了重要进展,例如开发了低温煤气化技术,可以有效减少煤气化过程中消耗的能源,达到节能的目的。
未来,煤炭地下气化技术将继续进行深入研究,加快技术的进步,实现对煤炭采空区的更好清理,有效节省能源,提高采掘效率,为更高效、更安全的开采工作铺平道路。
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。
煤炭地下气化技术现状及产业发展分析
煤炭地下气化技术现状及产业发展分析(2014-11-11 09:29:45)煤炭地下气化技术现状及产业发展分析煤炭地下气化(undergroundcoalgasification,UCG)是将地下赋存的煤在煤层内燃烧、气化成煤气,输送到地面,作为能源或化工原料,特别适用于常规方法不可采或开采不经济的煤层,以及煤矿的二次或多次复采,产品气可以经过处理通过管道输送,也可以直接使用煤气发电或化工合成。
煤炭地下气化(UCG)是一门融多学科为一体的综合性能源生产技术,牵涉到地质学、水文学、钻井技术、点火燃烧控制技术、产品气加工利用技术、生态环境保护技术等一系列技术,其复杂程度远超地面气化,这也使其风险程度增加。
目前,煤炭地下气化(UCG)技术在少数国家已经实现了少量的商业化应用,俄、美、英、德国、澳大利亚、日本和中国等国家已不同程度地掌握了该领域的一些关键技术。
1煤炭地下气化(UCG)基本原理及相关技术1.1基本原理煤炭地下气化的过程主要是在地下气化炉的气化通道中实现的,整个气化过程可以分为氧化、还原、干馏干燥3个反应区(图1)。
从化学反应角度来讲,3个区域没有严格的界限,氧化区、还原区也有煤的热解反应,3个区域的划分只是说在气化通道中氧化、还原、热解反应的相对强弱程度。
经过这3个反应区以后,生成了含可燃组分主要是H2、CO、CH4的煤气,气化反应区逐渐向出气口移动,因而保持了气化反应过程的不断进行,气化通道的煤壁(气化工作面)不断燃烧,向前推进,剩余的灰分和残渣遗留在采空区。
1.2关键技术类型1)有井式气化技术。
该法又称巷道式地下气化炉技术(图2)。
在开采或废弃的煤矿井中建地下气化炉,以人工掘进的方式在煤层中建立气化巷道,并在进气孔底部巷道筑一道密闭墙(促使定向燃烧煤层),然后便可将密闭墙前面的煤炭点燃气化,从一个井筒鼓风,通过平巷,由另一个井筒排出煤气。
此法只应用于关闭矿井中遗弃资源的回收,须进行井下施工,作业环境和安全性差,这对其应用带来不利。
煤炭气化技术及应用前景
煤炭气化技术及应用前景煤炭作为我国主要的能源来源之一,一直以来都扮演着重要的角色。
然而,煤炭的燃烧不仅产生大量的二氧化碳等温室气体,还会释放出有害物质,对环境造成严重污染。
为了解决这个问题,煤炭气化技术应运而生。
煤炭气化技术是将煤炭转化为可燃气体的过程。
通过气化反应,煤炭中的碳、氢等元素与氧气反应生成一系列气体,主要包括一氧化碳、氢气和甲烷等。
这些气体可以用作燃料,也可以用于化工合成等领域。
与传统的燃烧方式相比,煤炭气化技术具有许多优势。
首先,煤炭气化技术可以减少二氧化碳的排放。
煤炭气化产生的气体中含有较高浓度的一氧化碳,可以通过进一步的处理转化为二氧化碳。
而这些二氧化碳可以被收集和储存,从而减少对大气的排放。
这种碳捕集技术可以有效地减缓全球气候变化的速度。
其次,煤炭气化技术可以实现资源的高效利用。
煤炭气化可以将煤炭中的碳、氢等元素转化为气体,而不是直接燃烧。
这样一来,煤炭的能量利用率大大提高,可以充分发挥煤炭的潜在能量。
同时,煤炭气化还可以产生一系列有机化合物,可以用于合成燃料、化工原料等,进一步提高资源的利用效率。
此外,煤炭气化技术还可以解决煤炭开采带来的环境问题。
传统的煤炭开采方式会导致大量的煤矸石堆积,给生态环境带来严重破坏。
而煤炭气化可以将煤炭中的有机物转化为气体,减少煤矸石的产生。
同时,煤炭气化还可以对煤炭进行深度加工,将煤炭中的灰分、硫等有害物质去除,减少对环境的污染。
然而,煤炭气化技术也面临一些挑战。
首先,煤炭气化过程中产生的气体中可能含有一些有害物质,如硫化物、氮氧化物等。
这些物质需要经过进一步的处理才能达到环境排放标准。
其次,煤炭气化技术的设备和工艺相对复杂,需要大量的投资和技术支持。
此外,煤炭气化过程中需要消耗大量的水和能源,对水资源和能源供应也提出了一定的挑战。
尽管面临一些挑战,煤炭气化技术仍然具有广阔的应用前景。
随着环境保护意识的提高和对可再生能源的需求增加,煤炭气化技术将逐渐成为一种重要的能源转换方式。
煤炭气化技术的发展趋势及应用前景分析
煤炭气化技术的发展趋势及应用前景分析煤炭气化技术是将煤炭转化为合成气的一种重要工艺,它具有高效能、低排放、多产物利用等优势。
随着能源需求的不断增长和环境保护意识的提高,煤炭气化技术在能源转型和环保领域的应用前景备受关注。
本文将从技术发展趋势和应用前景两个方面进行分析。
一、技术发展趋势1. 高效能化:随着科技的不断进步,煤炭气化技术在高效能方面取得了显著进展。
传统的煤炭气化技术存在能源浪费和低效率的问题,而现代化的气化技术可以实现煤炭的高效转化,提高能源利用率。
例如,采用先进的气化反应器和催化剂,可以提高气化效率,减少能源损耗。
2. 清洁化:环境保护意识的提高促使煤炭气化技术向清洁化方向发展。
传统的煤炭气化过程中会产生大量的二氧化碳、一氧化碳和硫化物等有害气体,对环境造成严重污染。
而现代化的气化技术可以通过气体净化、尾气处理等手段,有效减少有害气体的排放,实现清洁能源的生产。
3. 多产物利用:煤炭气化技术不仅可以生产合成气,还可以获得一系列有价值的副产品。
例如,合成气可以用于制备合成燃料、化学品和氢气等,副产品包括煤焦油、煤炭灰等可以用于生产沥青、水泥等。
多产物利用不仅可以提高资源利用效率,还可以降低煤炭气化过程的成本。
二、应用前景分析1. 能源转型:煤炭气化技术在能源转型中具有重要作用。
传统的煤炭燃烧方式会产生大量的二氧化碳和污染物,对空气质量和环境造成严重影响。
而煤炭气化技术可以将煤炭转化为合成气,通过合成气发电、合成气制热等方式替代传统的煤炭燃烧,实现清洁能源的利用,减少对化石燃料的依赖。
2. 化学工业:煤炭气化技术在化学工业中有广阔的应用前景。
合成气可以用于制备合成燃料、化学品和氢气等,这些产品在能源、化工、交通等领域的需求量巨大。
同时,副产品的多产物利用也为化学工业提供了更多的原料来源,降低了生产成本,促进了化学工业的可持续发展。
3. 煤炭资源利用:煤炭气化技术可以充分利用煤炭资源。
目前,全球煤炭资源储量丰富,但传统的煤炭开采和利用方式存在浪费和环境污染问题。
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。
煤炭地下气化技术应用
▪ 设备维护与保养
1.设备定期检查:定期对地下气化设备进行检查,确保设备正 常运行,防止故障发生。 2.设备维护保养:按照设备维护要求,对设备进行保养,延长 设备使用寿命,提高设备效率。 3.备件管理与储备:建立备件管理制度,储备足够的备件,确 保设备故障时能及时更换,减少停机时间。
煤炭地下气化技术应用
煤炭地下气化技术应用
技术原理及工艺流程
技术原理及工艺流程
▪ 煤炭地下气化技术原理
1.煤炭地下气化是将地下煤炭资源转化为气态能源的一种技术 。 2.通过地下钻孔向煤层中输入氧化剂,使其与煤层中的碳发生 化学反应,生成可燃气体。 3.技术原理主要包括氧化反应、传热传质过程和地面采集处理 系统。
▪ 煤炭地下气化工艺流程
▪ 地下气化炉设计
1.炉型选择:根据煤炭地质条件和气化技术要求,选择合适的 地下气化炉炉型。 2.炉体结构设计:优化炉体结构设计,提高气化效率,确保气 化过程稳定可控。 3.耐火材料选择:选用高性能耐火材料,提高炉体使用寿命, 降低维护成本。
关键技术与设备
▪ 气化工艺控制
1.气化参数优化:根据煤炭地下气化实际情况,优化气化参数,提高气化效率和产气质量。 2.气化过程监控:实时监测气化过程,及时发现并解决潜在问题,确保气化过程顺利进行。 3.数据分析与应用:对气化过程数据进行深入分析,为优化气化工艺提供理论依据,提高气化 技术水平。
▪ 技术产出效益分析
1.技术产出效益包括煤炭产量、质量、销售收入等。 2.需要对技术产出效益进行全面评估,并与传统采煤技术的产 出效益进行比较。 3.技术产出效益的评估需要考虑市场需求、竞争环境、价格等 因素。
技术经济性分析
技术比较优势分析
1.技术比较优势是指煤炭地下气化技术相对于传统采煤技术的优势。 2.需要从技术效率、环保性、安全性等多方面进行比较优势分析。 3.技术比较优势的评估需要结合具体的应用场景和市场需求。
浅析煤炭地下气化市场前景
烧 地下 的煤 炭 。该过 程集 建井 、采 煤 、地 面 气化 三 大工 艺 为一体 ,变 传统 的物理 采煤 为 化学 采煤 ,只 提取 煤 中 的含 能组 分 ,将 灰渣 等 留在 地下 ,可实 现 地下 基本 无人 生产 ,避 免 了人 身 伤害 和各 种 矿井 事 故 的发 生 ,原 理 上具有 安 全性 好 、效 益高 、污染 少 等 优点 .受 到世 界各 国 的重视 ,被誉 为第 二 代采 煤
大 量投 人人力 和 物力进 行 研究 和 使用 ,取 得 了不 少
成果 。
(a y D l )进 行 富氧 煤 炭气 化 工 业 化试 验 ,生产 合 成 B 气 、煤 气转 化 为液 体燃 料 及化 工产 品 。2 1 0 0年初 在 天 津 召 开 的 国际清 洁煤 会 议 上详 细 记 录 了 国际上 进 行 煤炭 地下 气化 的情 况 ( 见第 8 6页表 1。 )
试 验站 .之 后试 验逐 步扩 大 ,几 个 大矿 区相 继建 成 了若 干 大型地 下气 化站 :莫斯 科 近郊 气化 站 ,产 气 12 . m/,煤 气 热值 33MJ 1 7万 3 d . / :斯 巴顿 利 西 昌 m 斯 克煤 气站 , 气 2 . m/, 气 热值 37MJ s 产 99万 3 煤 d . / ; m
作 小 组 . 19 9 8年 1 完 成 了 西 班 牙 的 A c r a现 2月 loi s
1 煤炭 地下气 化 技术研 究 与开发 现 状
鉴 于煤 炭地 下气化 技 术 的显 著优 点 ,许 多 国家
场联 合 试验 。
澳 大 利亚 碳 能量 有 限公 司在 昆士 兰 州南 多 尔 比
美 国 地 下 气 化 试 验 始 于 14 9 6年 。 1 8 — 1 8 92 97
煤炭气化技术的发展与应用前景
煤炭气化技术的发展与应用前景煤炭作为我国主要的能源资源之一,在我国的能源结构中占据着重要地位。
然而,煤炭的高污染排放和能源利用效率低下等问题也日益凸显。
为了解决这些问题,煤炭气化技术应运而生,并且在近年来取得了长足的发展。
本文将探讨煤炭气化技术的发展与应用前景。
首先,煤炭气化技术是一种将固体煤转化为气体燃料的技术。
通过高温和高压的条件下,煤炭中的碳和氢等元素与水蒸气或空气反应,生成合成气。
合成气中主要含有一氧化碳、氢气和二氧化碳等成分,可以用于发电、制造化学品和燃料等方面。
相比于传统的燃煤发电方式,煤炭气化技术能够大幅减少污染物的排放,提高能源利用效率,对于改善环境污染和节约能源具有重要意义。
其次,煤炭气化技术的发展已经取得了显著的成果。
我国在煤炭气化技术方面投入了大量的研发和应用工作,并取得了一系列重要的突破。
例如,我国成功开发了多种煤炭气化技术,包括固定床气化、流化床气化和煤浆气化等。
这些技术在实际应用中已经取得了良好的效果,为我国的能源结构调整和环境保护提供了有力支撑。
此外,煤炭气化技术的应用前景也非常广阔。
首先,煤炭气化技术可以用于发电。
合成气可以直接燃烧,也可以通过气轮机和蒸汽轮机等设备转化为电能。
这种发电方式不仅能够提高能源利用效率,还能够减少大气污染物的排放。
其次,煤炭气化技术可以用于制造化学品。
合成气可以用于合成氨、甲醇、乙烯等化学品,为化工行业提供了新的原料来源。
此外,煤炭气化技术还可以用于制造燃料。
合成气可以通过化学反应转化为液体燃料,如合成柴油和合成天然气等,为交通运输和工业生产提供了新的能源选择。
然而,煤炭气化技术的发展也面临一些挑战和问题。
首先,煤炭气化技术的建设成本较高。
由于煤炭气化技术需要高温和高压的条件,设备的制造和维护成本较高,需要大量的投资。
其次,煤炭气化技术的环境影响也需要引起关注。
尽管煤炭气化技术可以减少大气污染物的排放,但在气化过程中仍会产生一定量的二氧化碳和其他有害气体。
深层煤炭地下气化技术的应用研究
深层煤炭地下气化技术的应用研究摘要:在深层煤炭资源开发技术高速发展的大背景下,煤炭气化技术也随之被广泛应用于该领域。
上述技术具有高效、清洁的优势,相较于传统的开采技术,钻井式煤炭地下气化技术的运作原理不同。
目前,深层地下煤炭气化技术在应用方面仍然存在诸多问题有待解决,本文将结合实际来详细探讨深层地下煤炭气化技术的发展趋势以及相关应用,希望能对我国地下煤炭资源开采技术的长远发展提出具有参考价值的建议。
关键词:深层地下煤炭;气化技术;碳封存技术引言:我国地大物博,煤炭资源较为丰富,已探明储量约占化石能源总量的90%以上,远高于油气资源。
我国能源结构存在不均一性,从长远看,煤炭仍然会是最为主要的基础能源,地位不可撼动。
目前,由于开采技术受限,我国煤炭资源的利用率不高,大量煤炭被浪费。
影响地下煤炭气化项目的因素较多,例如地点、工艺以及监测方式等,只有控制好上述因素才能确保煤炭开采的安全、高效、环保。
一、深层地下煤炭气化技术的发展趋势目前,地下煤炭气化技术已经经历了较多实践,在实际过程中,技术人员掌握了能够影响煤炭地下气化项目成功运行的主要因素。
为了实现上述目标,技术人员应该权衡利弊后做出最佳决策。
除了需要充分考虑气化速率、经济效益以及环境影响因素以外,还应该选择行之有效的监测防治技术,将煤层地质条件以及污染物对地下煤炭气化项目的影响降至最低。
要想确保地下煤炭气化流程的稳定,避免地下水被污染,科学选址至关重要,不同煤田存在差异,例如地质条件、煤层构造、煤层围岩性质以及水文因素等,上述差异是影响气化区选址的关键因素。
在现场实践过程中,专家发现了可能存在的地表下沉与地下水污染严重等问题,务必要妥善解决上述问题,以此来减轻对环境的负面影响。
煤是一种结构非常复杂、含有害元素等杂质的可燃有机岩。
煤中水分、灰分、挥发分、粘结性、灰熔点、结渣性及二氧化碳反应活性、热稳定性等都会影响煤气化结果。
次烟煤的挥发分相对较高、水分及灰分含量相对中等,在大部分UCG试验项目中取得成功,显示在此烟煤地区具有更强的适用性,次烟煤煤气甲烷含量高,热值适中,吨煤产气率较高;烟煤煤气甲烷含量中等,热值中等,吨煤产气率高。
煤炭地下气化技术现状及产业发展分析-(11600)
煤炭地下气化技术现状及产业发展分析(2014-11-11 09:29:45)煤炭地下气化技术现状及产业发展分析煤炭地下气化(undergroundcoalgasification,UCG)是将地下赋存的煤在煤层内燃烧、气化成煤气,输送到地面,作为能源或化工原料,特别适用于常规方法不可采或开采不经济的煤层,以及煤矿的二次或多次复采,产品气可以经过处理通过管道输送,也可以直接使用煤气发电或化工合成。
煤炭地下气化(UCG)是一门融多学科为一体的综合性能源生产技术,牵涉到地质学、水文学、钻井技术、点火燃烧控制技术、产品气加工利用技术、生态环境保护技术等一系列技术,其复杂程度远超地面气化,这也使其风险程度增加。
目前,煤炭地下气化(UCG)技术在少数国家已经实现了少量的商业化应用,俄、美、英、德国、澳大利亚、日本和中国等国家已不同程度地掌握了该领域的一些关键技术。
1煤炭地下气化(UCG)基本原理及相关技术1. 1基本原理煤炭地下气化的过程主要是在地下气化炉的气化通道中实现的,整个气化过程可以分为氧化、还原、干馏干燥3个反应区(图1)。
从化学反应角度来讲,3个区域没有严格的界限,氧化区、还原区也有煤的热解反应,3个区域的划分只是说在气化通道中氧化、还原、热解反应的相对强弱程度。
经过这3个反应区以后,生成了含可燃组分主要是H2、CO、CH4的煤气,气化反应区逐渐向出气口移动,因而保持了气化反应过程的不断进行,气化通道的煤壁(气化工作面)不断燃烧,向前推进,剩余的灰分和残渣遗留在采空区。
1.2关键技术类型1)有井式气化技术。
该法又称巷道式地下气化炉技术(图2)。
在开采或废弃的煤矿井中建地下气化炉,以人工掘进的方式在煤层中建立气化巷道,并在进气孔底部巷道筑一道密闭墙(促使定向燃烧煤层),然后便可将密闭墙前面的煤炭点燃气化,从一个井筒鼓风,通过平巷,由另一个井筒排出煤气。
此法只应用于关闭矿井中遗弃资源的回收,须进行井下施工,作业环境和安全性差,这对其应用带来不利。
煤炭地下气化技术现状及产业发展计划分析
煤炭地下气化技术现状及产业发展分析(2014-11-11 09:29:45)煤炭地下气化技术现状及产业发展分析煤炭地下气化(undergroundcoalgasification,UCG)是将地下赋存的煤在煤层内燃烧、气化成煤气,输送到地面,作为能源或化工原料,特别适用于常规方法不可采或开采不经济的煤层,以及煤矿的二次或多次复采,产品气可以经过处理通过管道输送,也可以直接使用煤气发电或化工合成。
煤炭地下气化(UCG)是一门融多学科为一体的综合性能源生产技术,牵涉到地质学、水文学、钻井技术、点火燃烧控制技术、产品气加工利用技术、生态环境保护技术等一系列技术,其复杂程度远超地面气化,这也使其风险程度增加。
目前,煤炭地下气化(UCG)技术在少数国家已经实现了少量的商业化应用,俄、美、英、德国、澳大利亚、日本和中国等国家已不同程度地掌握了该领域的一些关键技术。
1煤炭地下气化(UCG)基本原理及相关技术1.1基本原理煤炭地下气化的过程主要是在地下气化炉的气化通道中实现的,整个气化过程可以分为氧化、还原、干馏干燥3个反应区(图1)。
从化学反应角度来讲,3个区域没有严格的界限,氧化区、还原区也有煤的热解反应,3个区域的划分只是说在气化通道中氧化、还原、热解反应的相对强弱程度。
经过这3个反应区以后,生成了含可燃组分主要是H2、CO、CH4的煤气,气化反应区逐渐向出气口移动,因而保持了气化反应过程的不断进行,气化通道的煤壁(气化工作面)不断燃烧,向前推进,剩余的灰分和残渣遗留在采空区。
1.2关键技术类型1)有井式气化技术。
该法又称巷道式地下气化炉技术(图2)。
在开采或废弃的煤矿井中建地下气化炉,以人工掘进的方式在煤层中建立气化巷道,并在进气孔底部巷道筑一道密闭墙(促使定向燃烧煤层),然后便可将密闭墙前面的煤炭点燃气化,从一个井筒鼓风,通过平巷,由另一个井筒排出煤气。
此法只应用于关闭矿井中遗弃资源的回收,须进行井下施工,作业环境和安全性差,这对其应用带来不利。
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。
煤炭地下气化技术现状及产业发展分析
煤炭地下气化技术现状及产业发展分析Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】煤炭地下气化技术现状及产业发展分析(2014-11-11 09:29:45)煤炭地下气化技术现状及产业发展分析煤炭地下气化(undergroundcoalgasification,UCG)是将地下赋存的煤在煤层内燃烧、气化成煤气,输送到地面,作为能源或化工原料,特别适用于常规方法不可采或开采不经济的煤层,以及煤矿的二次或多次复采,产品气可以经过处理通过管道输送,也可以直接使用煤气发电或化工合成。
煤炭地下气化(UCG)是一门融多学科为一体的综合性能源生产技术,牵涉到地质学、水文学、钻井技术、点火燃烧控制技术、产品气加工利用技术、生态环境保护技术等一系列技术,其复杂程度远超地面气化,这也使其风险程度增加。
目前,煤炭地下气化(UCG)技术在少数国家已经实现了少量的商业化应用,俄、美、英、德国、澳大利亚、日本和中国等国家已不同程度地掌握了该领域的一些关键技术。
1煤炭地下气化(UCG)基本原理及相关技术1.1基本原理煤炭地下气化的过程主要是在地下气化炉的气化通道中实现的,整个气化过程可以分为氧化、还原、干馏干燥3个反应区(图1)。
从化学反应角度来讲,3个区域没有严格的界限,氧化区、还原区也有煤的热解反应,3个区域的划分只是说在气化通道中氧化、还原、热解反应的相对强弱程度。
经过这3个反应区以后,生成了含可燃组分主要是H2、CO、CH4的煤气,气化反应区逐渐向出气口移动,因而保持了气化反应过程的不断进行,气化通道的煤壁(气化工作面)不断燃烧,向前推进,剩余的灰分和残渣遗留在采空区。
1.2关键技术类型1)有井式气化技术。
该法又称巷道式地下气化炉技术(图2)。
在开采或废弃的煤矿井中建地下气化炉,以人工掘进的方式在煤层中建立气化巷道,并在进气孔底部巷道筑一道密闭墙(促使定向燃烧煤层),然后便可将密闭墙前面的煤炭点燃气化,从一个井筒鼓风,通过平巷,由另一个井筒排出煤气。
煤炭气化技术及应用前景
煤炭气化技术及应用前景近年来,随着环境保护意识的增强和能源结构调整的需要,煤炭气化技术逐渐受到关注。
煤炭气化是将煤炭转化为合成气的过程,通过高温和压力条件下,将煤炭中的碳氢化合物转化为氢气和一氧化碳。
这种技术不仅可以有效降低煤炭的污染排放,还可以提高能源利用效率,具有广阔的应用前景。
首先,煤炭气化技术可以减少煤炭的污染排放。
传统的燃煤方式会产生大量的二氧化碳、氮氧化物和颗粒物等有害气体和固体颗粒物。
而煤炭气化技术可以将煤炭中的有害物质转化为气体,通过合适的处理设备可以有效地捕获和处理这些有害物质,减少对环境的污染。
此外,煤炭气化技术还可以将煤炭中的硫化物转化为硫化氢,通过硫化氢的后续处理,可以实现硫的高效去除,进一步降低煤炭的污染排放。
其次,煤炭气化技术可以提高能源利用效率。
煤炭气化后得到的合成气主要由氢气和一氧化碳组成,这两种气体在燃烧过程中的热值高,可以用于发电、供热和工业生产等领域。
相比于直接燃烧煤炭,利用合成气进行能源转换可以提高能源利用效率,减少能源浪费。
此外,煤炭气化技术还可以将合成气转化为合成燃料,如合成油和合成天然气,这些燃料具有高热值、低污染和可替代性等优势,可以替代传统的石油和天然气,实现能源结构的调整和优化。
再者,煤炭气化技术具有广阔的应用前景。
随着能源需求的增加和能源结构的调整,煤炭气化技术在发电、炼油、化工和城市燃气等领域的应用前景十分广阔。
在发电领域,利用合成气发电可以减少煤炭的燃烧过程中产生的有害物质,提高发电效率,降低环境污染。
在炼油领域,煤炭气化技术可以将煤炭转化为合成油,用于替代传统的石油资源,实现能源供应的多样化。
在化工领域,煤炭气化技术可以将煤炭转化为合成气和合成油,用于生产化工原料和化学品,实现资源的高效利用。
在城市燃气领域,煤炭气化技术可以将煤炭转化为合成气,用于替代传统的天然气,满足城市居民的生活和工业用气需求。
然而,煤炭气化技术也面临一些挑战。
首先,煤炭气化过程中需要高温和压力条件,设备和工艺要求较高,投资成本较大。
煤炭气化技术的发展与应用前景
煤炭气化技术的发展与应用前景煤炭气化技术作为一种重要的能源转化技术,近年来得到了广泛的关注和研究。
它通过将煤炭转化为合成气,进一步提取出煤气、煤油和煤焦油等有价值的产品,既能有效利用煤炭资源,又能减少环境污染。
本文将探讨煤炭气化技术的发展历程,分析其应用前景,并展望未来的发展方向。
煤炭气化技术的发展可以追溯到19世纪末的工业革命时期。
当时,人们开始意识到煤炭资源的重要性,但传统的燃煤方式存在着煤烟污染、低效能等问题。
煤炭气化技术的出现为解决这些问题提供了新的途径。
最早的煤炭气化技术是通过加热煤炭,使其产生可燃气体,然后将其用于照明和供热等方面。
随着科技的进步,煤炭气化技术逐渐得到改进和完善,新型的气化炉和气化工艺相继问世。
在20世纪,煤炭气化技术迎来了快速发展的时期。
特别是在第二次世界大战期间,由于石油资源的短缺,煤炭气化技术被广泛应用于合成燃料的生产。
在那个时候,煤炭气化技术不仅仅是一种能源转化技术,更是国家安全和经济发展的重要支撑。
然而,随着石油资源的重新供应,煤炭气化技术逐渐被淡忘,研究和应用的热情也有所降低。
然而,近年来,随着环境污染和能源安全问题的日益突出,煤炭气化技术再次成为研究和应用的热点。
煤炭气化技术可以将煤炭中的有机物质转化为合成气,这种气体可以用于发电、制造化学品和合成燃料等方面。
相比于传统的燃煤方式,煤炭气化技术可以大幅度减少二氧化碳和其他有害气体的排放,对环境保护具有重要意义。
而且,煤炭气化技术还能够提取出其他有价值的产品,如煤气、煤油和煤焦油等,进一步提高煤炭资源的利用效率。
尽管煤炭气化技术在环保和能源利用方面具有巨大的潜力,但仍面临着一些挑战和困难。
首先,煤炭气化技术的成本较高,需要大量的投资和专业技术支持。
其次,煤炭气化过程中产生的废水和废气处理也是一个难题,需要寻找有效的处理方法。
此外,煤炭气化技术的应用也受到煤炭资源的地域限制,只能在煤炭资源丰富的地区推广应用。
煤炭气化技术在能源转型中的应用与展望
煤炭气化技术在能源转型中的应用与展望随着全球能源需求的不断增长和环境问题的日益凸显,能源转型成为各国共同关注的焦点。
在这一背景下,煤炭气化技术作为一种清洁高效利用煤炭资源的手段,具有重要的应用前景和发展潜力。
本文将就煤炭气化技术在能源转型中的应用与展望进行探讨。
煤炭气化技术是将煤炭转化为合成气的过程,合成气中主要包含一氧化碳和氢气。
这种合成气可以用于发电、制造化学品、燃料和液体燃料等多个领域。
相比于传统的燃煤发电方式,煤炭气化技术具有以下几个显著优点。
首先,煤炭气化技术可以实现煤炭资源的高效利用。
由于煤炭气化可以将煤炭中的有机物质转化为可利用的气体,因此可以充分利用煤炭资源中的能源和化工原料。
这不仅可以提高煤炭资源的利用率,还可以减少对煤炭的需求,从而降低对煤炭资源的开采压力。
其次,煤炭气化技术可以减少大气污染物的排放。
燃煤发电是目前全球主要的电力供应方式之一,但其排放的二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物等大气污染物对环境和人类健康造成了严重影响。
而煤炭气化技术可以通过气化过程中的高温和高压条件,使得煤炭中的硫和氮等元素转化为气体状态,从而减少了大气污染物的排放。
此外,煤炭气化技术还可以实现能源的多元化。
目前,全球能源供应主要依赖于石油、天然气和煤炭等化石能源。
然而,这些能源的供应存在着地域和资源的限制,容易导致能源安全问题。
而煤炭气化技术可以将煤炭转化为合成气,从而实现能源的多元化。
合成气既可以用于发电,又可以制造化学品和燃料,因此可以减少对传统能源的依赖,提高能源供应的可持续性。
尽管煤炭气化技术具有广阔的应用前景,但在实际应用中仍然存在一些挑战和问题。
首先,煤炭气化技术的投资成本较高。
气化设备的建设和运营需要巨额资金投入,这对于一些发展中国家来说是一个较大的挑战。
其次,煤炭气化过程中产生的废水和废气对环境造成一定的影响。
这就需要加强废气和废水的处理技术研究,以减少对环境的负面影响。
此外,煤炭气化技术的发展还需要加强相关政策的支持和鼓励,以推动其产业化和商业化进程。
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浅谈煤炭地下气化技术的适用条件和发展方向
【摘要】煤炭在开采、运输、装备和加工利用过程中,给人类生存环境造成了各种污染,如地面坍塌、污水和有害气体的排放等,严重影响人们身体健康和生活环境。
而煤炭地下气化过程中,燃烧过的灰渣、其它有害物及放射物质都留在地下,减少了地面沉陷及上述各过程中的环境污染,这就使得新的煤炭开采技术—煤炭地下气化得到了越来越多的重视。
【关键词】煤炭地下气化;发展方向
煤炭地下气化是指在煤层赋存地点直接获得可燃气体的过程,即在地下将固态矿物通过热化学过程变为气态燃料,然后由钻孔排出到地面,它的主要成分是含碳元素为主的高分子煤,在地下燃烧转变为低分子的燃料,直接输送到地面的化学采煤方法。
1.煤炭地下气化适用条件
煤炭地下气化是开采煤炭的一种新工艺,其特点是将埋藏在地下的煤炭在地下直接变为煤气,通过管道把煤气供给工厂、电厂等各类用户,使现有矿井的采煤作业改为采气作业,由于煤炭地下气化具有安全、高效、低污染等优点,所以世界各国对此都非常重视,我国也于1958年开始进行不断的研究和试验,其中余力教授在1994年和1996年分别在新河矿和刘庄矿用新工艺生产的煤气,其可燃气体在85%-96%,其中CH4的含量超过国外气化的3-5倍,热值达12.54MJ/m3以上,它不仅可作为燃料直接发电、工业和民用,还可以用作化工合成气,生成众多的化工产品,还可以提取纯氢(其中氢含量在63.6%-71.9%),氢还是煤液化必不可少的原料。
显然这将大幅度提高吨煤价值,使古老的煤矿企业,成为具有多种产品的联合大企业,经济效益十分显著。
那么哪些煤炭资源适合煤炭地下气化呢?根据世界各国多年的研究经验知道,埋藏过深或过浅及不宜用井工开采的煤层都是适合进行地下气化的,它不但改善了矿工的劳动条件,而且气化对地表破坏较小,没有废矸,还有利于防止大气污染,煤炭地下气化的经济效益也很好,其投资仅为地面气化站的1/2-1/3。
经多年的研究和试验得出的经验,多孔而松软的褐煤及烟煤厚煤层较容易气化,而薄煤层,含水分多的煤层和无烟煤较难气化,稳定而连续的煤层,顶底板的透气性小的煤层以及倾角超过35°的中厚煤层对气化更为有利。
数据显示,煤炭地下气化的产量与成本关系为:日产煤气6×104m3,成本为0.20-0.28元/m3;日产煤气8×104m3,成本为0.18-0.23元/m3;日产煤气10×5m3,成本为0.15-0.18元/m3;日产煤气12×104m3,成本为0.10-0.16元/m3;很明显,煤炭地下气化的成本比地面气化成本(0.40-0.50/m3)降低50%以上,从成本上看煤炭地下气化经济效益也是十分可观的,也就是说在具备煤炭地下气化条件的煤田进行地下气化,经济上是完全可行的,这就为煤炭地下气化的发展提供了可
能。
2.煤炭地下气化发展方向
煤炭地下气化自试验以来,得到了较迅速的发展,但至今尚未进入实用推广阶段。
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的采矿技术,因此地下气化也出现了许多新的发展方向。
另外利用煤炭地下气化技术回收报废矿井的煤柱、边角煤也是国内外气化的一个方向,目前主要的发展方向有以下几种:
2.1无井式长壁气化法
为了提高煤气的质量和产量,国外实验了无井式长壁气化法,它是从地面钻定向弯曲钻孔,当钻孔到达煤层后,在煤层中直接钻进贯通,贯通后,在钻孔的底部点火进行地下气化,从弯曲钻孔的一端鼓风,从钻孔的另一端排出煤气,这种方式完全取消地下作业,但施工定向弯曲钻孔对钻机技术要求较高,要求煤层条件是煤厚2m,埋藏深度300m,钻孔水平钻进至少50m,实际上水平钻进可达90-100m。
前苏联早在90年代就已经设计出了这种能打定向钻孔的涡轮钻机,并做了实地试验,中国矿业大学也早已经试验成功拐角钻进,钻机技术的突破无疑为无井式煤炭地下气化技术的发展提供了助力。
2.2报废矿井煤炭地下气化
在报废矿井进行煤炭地下气化,也是世界各国研究的重要方向,报废矿井地下气化的新工艺与无井式气化工艺相比,具有以下优势:
(1)报废矿井具有完备的基础设施,如土地、道路、电网、通迅网、工厂、办公楼、家属宿舍等,这些全部可以利用,可以大大节省基建投资。
(2)报废矿井经过多年开采,地质资料十分详细,煤层的构造十分清楚,其精确性与可靠性是地面勘探无法比拟的,这样气化站的地质勘探投资也将节省。
(3)报废矿井在多年开采过程中,煤层已经疏松,煤层中的地下水也已疏干。
因些气化盘区疏水工程投资也将节省。
(4)地下气化发生炉的通道建设,可以使用老矿井的全部井下巷道,除了可以节约部分建炉投资外,还可以出工程煤补偿投资。
(5)由于老矿井的特殊情况,气化发生炉的通道断面就可以尽量大,因此通风阻力就小。
供风压力也可以小,可以减少运行时的电耗。
(6)煤炭地下气化的过程,始终没有离开煤矿企业,这就为报废煤矿或及将报废煤矿转产提供机会,也能安排闲散劳力,是新型煤矿联合企业的雏形,是
我国老矿井及煤炭行业的必由之路。
(7)综上所述,在报废矿井发展煤炭地下气化,是符合我国国情的,它不仅在经济效益上可观,社会效益也十分显著。
2.3地下气化区燃烧面位置与温度的控制
目前地下气化燃烧面位置与温度控制仍是一个难题,美国在90年代就已试用卫星红外摄影进行监控,以探明燃烧面的确切位置和温度情况,从而用通过调节供氧量和供水蒸气量来控制其温度,提高或降低燃烧面的气化强度,提高煤气的热值,效果良好。
并且该矿的气化产品价格已达商业应用标准,但是卫星监控费用较高,若计入卫星租用费成本仍然太高,而不用卫星监控则地下气化情况不明,气化效果和煤气质量难以控制。
2.4气化、化工联合企业的发展
煤炭地下气化得到的煤气不仅可供工业和民用,还可发电。
煤气中除可燃气体以外,还伴生有许多重要的化学物质,如酚、苯、吡啶、油酸、硫等物质,因此煤炭地下气化站不仅可以作为动力企业,还可以做为化工联合企业。
3.结束语
现在全世界大气污染越来越严重,不断发展清洁能源减少污染已经成为世界各国的共识。
尤其是近年来我国多个城市雾霾天气越来越多,燃煤污染成为越来越多人的诟病,发展煤炭清洁开采和燃烧技术,在我国这个煤炭储量大国、煤炭消费大国越发显得重要,相信随着煤炭地下气化技术的不断发展和完善,煤炭地下气化的春天很快就会到来。
【参考文献】
[1]徐永圻等.煤矿开采学.中国矿业大学出版社,1999.
[2]刘过兵等.采矿新技术.煤炭工业出版社,2002.。