采矿课件第二十二章煤炭地下气化

0.9 ～
2.0
10.6 ～
21.7
12.2 ～
54.1
4.6 ～
12.8
29.5 ～
57.2
0～ 1.19
4943 ～
8583
10
第二节 煤炭地下气化方法及生产工
艺系统
一、煤炭地下气化方法
▪ 气化方法通常可分为有井式和无井式两种。。无井
式地下气化是应用定向钻进技术，由地面钻出进、 排气孔和煤层中的气化通道，构成地下气化发生炉。 避免了井下作业和有井式气化的其它问题，使煤炭 地下气化技术有了很大提高。目前它己在世界上被 广泛采用。
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第一节 煤炭地下气化原理
▪ 煤炭地下气化原理 ▪ 1——鼓风巷道；2——排气巷道；3——灰渣；4——燃烧工作面；
▪ I——氧化带；II——还原带；III，IV——干馏-干燥带
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第一节 煤炭地下气化原理
▪ 这种有气流通过的气化工作面被称为气化通道，
整个气化通道因反应温度不同，一般分为气化 带、还原带和干馏-干燥带三个带。
矩形布置方式，孔距20～30 m。钻孔沿煤层倾向
成排地布置，每排钻孔的数目取决于气化站所需
的生产能力。 2020/12/13
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第二节 煤炭地下气化方法及生产工 艺系统
▪ 按作业方式的不同，生产工艺系统可分为两种，即
逆流火力作业方式和顺流火力作业方式。
▪ (1)逆流火力作业方式
▪ 首先贯通第一排钻孔，形成一条点燃线。然后将第二排 钻孔与此点燃线贯通，贯通后即可进行气化。这种燃烧 方式的特点是两个钻孔都按照下列顺序起三种作用：贯 通、鼓风和排出煤气。这种方式煤层的气化方向与鼓风 和煤气的运动方向相反，所以称为逆流式火力作业方式。
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第一节 煤炭地下气化原理
▪ 煤炭地下气化的原理（如图）。首先从地表沿煤层开掘两
条倾斜的巷道1和2，然后在煤层中靠下部用一条水平巷道 将两条倾斜巷道连接起来，被巷道所包围的整个煤体，就 是将要气化的区域，称之为气化盘区，或称地下发生炉。
▪ 最初，在水平巷道中用可燃物质将煤引燃，并在该巷形成
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第一节 煤炭地下气化原理
▪ 3.干馏-干燥带
▪ 在还原反应过程中，要吸收一部分热量，因此气流的 温度就要逐渐降低到700～400℃，以致还原作用停止。 此时燃烧中的碳就不再进行氧化，而只进行干馏，放 出许多挥发性的混合气体，有氢气、瓦斯和其他碳氢 化合物。这段称为干燥带的干馏部分。
燃煤工作面。这时从鼓风巷道1吹入空气，在燃烧工作面 与煤产生一系列的化学反应后，生成的煤气从另一条倾斜 的巷道即排气巷道2排出地面。随着煤层的燃烧，燃烧工 作面逐渐向上移动，而工作面下方的采空区被烧剩的煤灰 和顶板垮落的岩石所充填，但塌落的顶板岩石通常不会完 全堵死通道而仍会保留一个不大的空间供气流通过，只需 利用鼓风机的风压就可使气流顺利通过通道。
▪ 1.气化带
▪ 在气化通道的起始段长度内，煤中的碳和氢与空 气中的氧化合燃烧，生成二氧化碳和水蒸气： C+O2→CO2；2H2+O2→2H2O。在化学反应过程 中同时产生大量热能，温度达1200℃到l 400℃， 致使附近煤层炽热。
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第一节 煤炭地下气化原理
▪ 2.还原带
▪ 气流沿气化通道继续向前流动，当气流中的氧 已基本耗尽而温度仍在800～l 000℃以上时， 二氧化碳与赤热的煤相遇，吸热并还原为一氧 化碳CO2+C→2CO。同时空气中的水蒸气与煤 里的碳起反应，生成一氧化碳和氢气以及少量 的烷族气体：4C+3H2O→CH4+3CO+ H2，这 就是还原区。
▪ 在干馏之后是脱水干燥。混合气体此时仍有很高的温 度可气化其中的水分，混合气体干燥后，最后可得到： CO2，CO，O2，H2，CH4，H2S和N2的混合气体，其 中CO，H2，CH4等是可燃气体，它们的混合物就是煤 气。
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第一节 煤炭地下气化原理
国家
地点
气化 剂
CH4
出口煤气主要成分/% H2 CO CO2 N2
▪ 有井式气化法需要预先开掘井筒和平巷等，其准备
工程量大、成本高，坑道不易密闭，漏风量大，气
化过程难于控制，而且在建地下气化发生炉期间，
仍然避免不了要在地下进行工作。
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第二节 煤炭地下气化方法及生产工 艺系统
无井式地下气化法
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第二节 煤炭地下气化方法及生产工 艺系统
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河南理工大学
《采煤概论》精品课程
▪ 第22章 煤炭地下气化
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本章主要内容
第22章 煤炭地下气化
第一节 煤炭地下气化原理 第二节 煤炭地下气化方法及生产工艺系统 第三节 煤炭地下气化的适用条件及发展方向
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第一节 煤炭地下气化原理
▪ 煤炭地下气化是开采煤炭的一种新工艺。其特点
二、无井式地下气化法的生产工艺系统
▪ 无井式气化法的准备工作包括两部分：即从地面
向煤层打钻孔和在煤层中准备出气化通道。
▪ 从地面向煤层打钻孔可以采用三种形式的钻孔：
垂直钻孔、倾斜钻孔和曲线钻孔。
▪ 根据煤层赋存条件的不同，其生产工艺系统也有
差异。对于近水平煤层和缓斜煤层，在规定的气
化盘区内，先打好几排钻孔。钻孔采用正方形或
热值
O2
kJ/m
3
前苏 联
安格 兰
空气
1.8 ～
1.9
17.6 ～
17.9
4.5 ～
7.5
17.2 42.7 ～20 ～58
0.3 ～
0.4
3192 ～
3570
前苏 联
莫斯 科近 郊
富氧 65%
1.9
35.0 15.3 28.1 16.2
0.2
6728 .4
美国
佳怀 明北
空气
0.4
20
10
16
3780 5ห้องสมุดไป่ตู้ —— ～
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，使现有矿井 的地下作业改为采气作业。煤炭地下气化的实质 是将传统的物理开采方法变为化学开采方法。
▪ 煤炭地下气化因具有安全、高效、低污染等优点，
所以世界各国对此都非常重视。我国于1958年 在几个矿区曾进行过地下气化的实验，最近又在 马庄矿、新河矿进行了试验，取得了一些经验。
5460
中国
头山 矿
空气
0.3 ～
6.3
6.4 ～
14.3
4.6 ～
18.5
3.9 ～
16.4
45.5 ～65
2.3 ～
4.8
3251 ～
5515
中国
马庄 矿
空气
3.0 ～
9.0
10～ 10～ 20～ 40～ 20 25 35 60
0.0 ～
0.2
4200 ～
5250
中国2020实/1室2验/13
空气 +水 蒸气