采矿课件第二十二章煤炭地下气化
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▪ 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
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。
0.9 ～
2.0
10.6 ～
21.7
12.2 ～
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4.6 ～
煤炭地下气化
无井式
无井式气化法是用钻孔代替坑道， 以构成气流通道，避免了井下作业。 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 层中沟通出气化通道。进、排气孔 的贯通（即气化炉的建炉）是无井 式气化工艺的关键技术。
3.煤炭地下气化方法
传统有井式：即采用爆破松动煤层，用空压机压入高压空 气或者富氧的方法进行煤炭地下气化。一般气化通道的断 面小、长度短，且采用单一气化剂。如图1所示。
5.煤炭地下气化技术的发展方向
煤炭地下气化技术（UCG）已经已经呈现出与其它清洁能源技术相结合的 趋势，发展出一系列综合清洁能源技术，主要包括： • 煤地下气化（UCG）—整体循环发电（IGCC）—碳俘获与地质封存（CCS） 相结合；即UCG-IGCC-CCS联合技术。 • 煤地下气化（UCG）—氢地下气化-燃料电池（AFC）—碳俘获与封存 （CCS）相结合；即UCG-AFC-CCS技术。
4.影响煤炭地下气化的主要因素
气 化 炉 的 结 构
如前所述，传统气化工艺的气化炉 和“长通道、大断面、两阶段”炉 以及定向钻井法炉进行气化的气化 结果有明显差异。
Байду номын сангаас
4.影响煤炭地下气化的主要因素
温度场对煤气热值的影响 是显著的。维持一个高温 温度场和相对较长的气化 通道有利于煤气热值的稳 定和提高。同时，温度是 决定煤气产品组成的主要 因素，提高温度可促使二 氧化碳的还原，使CO含量 增加。随着温度的增加， 水蒸气的分解速度也增加， 这就增加了煤气中的可燃 成分氢气
绿色开采之煤炭地下气化 （Underground Coal Gasification）
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目录 contents
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。
煤炭地下气化产气成分
煤炭地下气化产气成分煤炭地下气化是一种将煤炭在地下进行气化反应，生成可燃性气体的技术。
与传统的煤炭开采和地面气化相比，煤炭地下气化具有更高的能源利用效率和更少的环境影响。
本文将探讨煤炭地下气化的产气成分及其相关特性。
一、煤炭地下气化的基本原理煤炭地下气化的基本原理是将煤炭与氧气、水蒸气等气化剂在地下进行部分氧化反应，生成以甲烷为主要成分的可燃性气体。
气化反应的温度和压力条件对产气成分具有重要影响。
二、煤炭地下气化的产气成分1.甲烷（CH4）甲烷是煤炭地下气化生成的主要可燃性气体，其含量通常占产气总体积的50%以上。
甲烷是一种无色、无味、无毒的气体，具有较高的热值和燃烧效率。
1.二氧化碳（CO2）二氧化碳是煤炭地下气化生成的另一种重要气体，其含量通常仅次于甲烷。
二氧化碳是一种温室气体，对气候变化具有重要影响。
在煤炭地下气化过程中，二氧化碳的排放可以通过捕获和储存技术（CCS）进行减排。
1.氢气（H2）氢气是煤炭地下气化生成的另一种可燃性气体，其含量相对较低，但具有较高的热值和燃烧效率。
氢气可以用于燃料电池等清洁能源领域，具有广泛的应用前景。
1.一氧化碳（CO）一氧化碳是煤炭地下气化过程中生成的一种有毒气体，其含量通常较低。
一氧化碳的生成与气化反应的温度和压力条件有关，可以通过优化工艺参数进行控制。
1.其他微量气体除了上述主要成分外，煤炭地下气化产气中还含有一些微量气体，如硫化氢、氮氧化物等。
这些微量气体的含量通常较低，但对环境和人体健康具有一定的影响，需要进行有效的控制和处理。
三、煤炭地下气化产气成分的影响因素1.煤炭类型：不同类型的煤炭具有不同的化学组成和结构特性，从而影响气化反应的速率和产气成分。
例如，高阶煤（如无烟煤）通常具有较低的反应活性和甲烷生成率，而低阶煤（如褐煤）则具有较高的反应活性和甲烷生成率。
2.气化剂类型：不同的气化剂（如氧气、水蒸气等）对气化反应的路径和速率具有重要影响，从而影响产气成分。
煤炭地下气化
第三节 煤炭地下气化的适用条件及 发展方向
二、煤炭地下燃烧工艺 用煤炭地下燃烧工艺来回收被以往采煤所遗弃 的煤柱。该工艺主要是采用抽风机造成负压， 将燃烧产生的高温气体(300～600℃)通道热交 换器使水变为蒸气供发电和民用。钻孔为过气 孔，根据煤层的赋存条件进行布置。 三、对地下气化区燃烧面位置与温度的控制 地下气化燃烧面位置与温度的控制是一个难题， 目前美国已使用卫星红外摄影进行监控。它可 以探明燃烧面的确切位置和温度情况，从而用 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，提高煤气热值，试 用效果良好。
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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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第二节 煤炭地下气化方法及生产工 艺系统
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 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。
1.9
35.0
16728.4
美国
佳怀明 北
空气
0.4
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——
3780～ 5460
3251～ 5515 4200～ 5250 4943～ 8583 8
中国
头山矿
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煤炭地下气化介绍
煤炭地下气化技术简介一、煤炭地下气化概述煤炭地下气化就是将处于地下的煤炭直接进行有控制的燃烧，通过对煤的热作用及化学作用而产生可燃性气体的过程。
煤炭地下气化的基本原理，与一般煤炭气化一样，是把煤炭的固体有机物通过热力和化学作用变为可燃气体，其区别在于这种变化过程是在地下进行，而不需要把煤炭开采出来。
煤炭不加氧进行加热，只能使煤炭有机物在高温下强烈地分解出挥发物——煤气和焦油蒸汽。
这样部分气化法，仅可能获取少量的煤炭热能。
剩余留下的炭和灰这两种主要成分组成的焦渣，采用氧和水蒸汽对其在高温下进行化学处理，使可燃固体变成可燃气体。
煤炭地下气化的基本概念与特征，可概括为以下几条：一种全新的采煤方法：与传统的物理采煤法有着根本的区别，地下气化是一种化学采煤法，即将埋藏在地下的煤炭就地进行有控制的燃烧，通过对煤的热作用与化学反应生产可燃气体输送出来。
二无采煤工艺：无人、无设备。
三合一的煤炭开采与气化工程：集建井、采煤、气化三大工艺为一体，在地下联合完成。
四个控制与稳定技术：（1）监控进行持续稳定的地下燃烧；（2）控制达到持续稳定的煤气产量；（3）调控得以保证稳定的煤气热值；（4）测控能以维持稳定的煤气组份。
五大优点：（1）充分利用煤炭资源：老矿井遗留丢失的煤柱，开采成本高不经济的煤层，高硫煤以及“三下”压煤等，可通过地下气化采出来。
（2）基建投资省、工期短、见效快：比井工开采可节省投资2/3并缩短工期一半以上；比地面气电站可节省大量设备和占地。
（3）生产管理操作简单、用人少、效率高、成本低、利润高，比井工开采可提高工效3倍以上，节约成本一半多。
而且生产安全性好。
（4）经济效益显著：不仅煤炭开采本身的直接利润高，而且可实现煤（地下气化）、热（地下煤气供工业与民用）、电（使用地下煤气发电）、化（应用地下煤气转变成化工产品）、能（利用地下煤气提取洁净能源——氢能、甲醇等）的综合开发、综合利用、多种经营，是煤炭价值和产业的经济效益提高十多倍。
煤炭地下气化[煤炭地下气化]
![煤炭地下气化[煤炭地下气化]](https://img.taocdn.com/s3/m/ea5b9a68e418964bcf84b9d528ea81c758f52e8e.png)
煤炭地下气化[煤炭地下气化]缺点1 很难控制气化过程中在地下产生的种种反应，合成气成分波动过大。
2 受煤层和地质影响大，容易造成井井之间相互漏水、通气等情况。
3 气化后出来的气体成分不稳定，有待改善气化剂种类与含量。
4 地下燃烧、气化情况不好控制，应加大地下气化过程的监控力度。
5 在该技术方面，大部分研究只注重化学工艺，很少关注行业发展动态。
煤炭地下气化作为清洁能源技术的主要研究方向和符合可持续发展战略的环境友好绿色技术，得到了国家领导人和著名科学家的关心和支持。
中国矿业大学 ( 北京校区 ) 煤炭工业地下气化工程研究中心，在国家高技术研究发展计划（ 863 计划）项目——“煤炭地下气化稳定控制技术的研究”的支持下，建成了具有世界先进水平的煤炭地下气化过程综合试验台，可完成不同煤种及不同煤层赋存条件下煤炭地下气化过程发展规律及工艺参数的模型试验研究。
1987 年完成了江苏省“七五”重点攻关项目——徐州马庄矿煤炭地下气化现场试验，获江苏省科技进步三等奖；1994 年完成了国家“八五”重点科技攻关项目——徐州新河二号井煤炭地下气化半工业试验，首创“长通道、大断面、两阶段”新工艺，被评为国家“八五”重大科技成果。
获“矿井长通道、大断面煤炭地下气化工艺”，“两阶段煤炭地下气化工艺”，“推进供风式煤炭地下气化炉”三项国家专利。
1996 完成了河北省重点科技项目——“唐山刘庄煤矿煤炭地下气化工业性试验” ； 2000 年 9 月完成了“新汶孙村煤矿煤炭地下气化技术研究与应用”项目，并进行了民用及内燃机发电，获山东省科技进步一等奖和煤炭工业十大科技成果奖。
2005年，中国矿业大学在重庆中梁山北矿进行的煤炭地下气化试验首次实现了在高瓦斯矿井进行地下多煤层联合气化，所产煤气作为当地户居民和蒸汽锅炉燃气，这一试验的成功对今后煤炭开采过程的碳排放量控制具有重要意义。
2007年1月，新奥集团投资2亿多元组建乌兰察布新奥气化采煤技术有限公司,与中国矿业大学共同开展“无井式煤炭地下气化试验项目”研究，得到了内蒙古科技厅、乌兰察布市科技局的大力支持。
《煤炭地下气化》课件
2
不同种类煤炭地下气化的工艺差异
不同种类煤炭在地下气化过程中存在差异，需要采用不同的处理方法和工艺流程。
煤炭地下气化的应用
煤炭地下气化在能源领域的应用
煤炭地下气化可用于发电、供热和工业燃料等能源领域，提供可再生的能源来源。
煤炭地下气化在化工领域的应用
煤炭地下气化可以产生合成气、合成油和化学品等，为化工领域提供重要原料。
2 煤炭地下气化的发展历史和现状
煤炭地下气化技术起源于20世纪初，经过多年发展，已经成为一种重要的煤炭能源开发 技术。
3 煤炭地下气化的优点和局限性
煤炭地下气化具有资源丰富、环境友好等优点，但也存在一些技术难题和安全风险。
工艺流程
1
煤炭地下气化的基本工艺流程
准备阶段、点火阶段、气化阶段、冷却阶段是煤炭地下气化的基本工艺步骤。
煤炭地下气化的安全问题
1 煤炭地下气化过程中可能存在的
安全隐患
2 如何有效降低煤炸、 溢漏和地质灾害等安全隐患。
通过严格的监测和控制系统、安全培训、 危险源防范等措施，可以有效降低煤炭地 下气化的安全风险。
未来发展
1
煤地下气化的未来发展趋势
随着能源需求和环境保护意识的提高，煤地下气化技术将迎来更广阔的发展前景。
《煤炭地下气化》PPT课 件
煤炭地下气化是一种创新的能源开发技术，通过将煤炭在地下加热和气化， 将其转化为可用的燃气。本课件将介绍煤炭地下气化的工艺流程、应用领域 和未来发展趋势。
概述
1 什么是煤炭地下气化？
煤炭地下气化是指将煤炭在地下加热和气化，将其转化为可用的燃气，实现对煤炭资源 的高效利用。
2
如何进一步推广和应用煤炭地下气化技术
加强科研创新、政策支持和国际合作，可以促进煤炭地下气化技术的更广泛应用 和推广。
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。
煤炭地下气化
显改善了气化效果
3.煤炭地下气化方法
无 井 式
无井式气化法是用 钻孔代替坑道，以 构成气流通道，避 免了井下作业。无 井式气化法的准备 工作包括两部分： 即从地面向煤层打 钻孔和在煤层中沟 通出气化通道。
进、排气孔的 贯通（即气化 炉的建炉）是 无井式气化工 艺的关键技术。
图2：无井式气化工艺
3.煤炭地下气化方法
煤种、灰分、煤层厚度、煤层倾角等天然赋存条件都会对煤炭地下气化产生不同程度的影响。 煤种：结构方向性弱，孔隙率和比表面积大，水分大，透气性高，较易开拓气化通道，并容易实现火
力贯通，故有利于地下气化。如褐煤。 灰分：煤层的灰分越小，对顶板的影响就越强。因为灰分不能形成透气的支撑体，顶板易发生垮落，
威廉▪西门子
提出煤炭 地下气化
19世纪60年代
门捷列夫
1.简介
煤炭地下 气化
煤炭地下气化（简称UCG）是开采煤炭的一种新工 艺。其特点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。其实质是将 传统的物理开采方法变为化学开采方法
2.煤炭地下气化原理
绿色开采之煤炭地下气化 （Underground Coal Gasification）
课程导师：***教授 学生姓名：*** 学号：********
目录 contents
1 煤炭地下气化简介 2 煤炭地下气化原理 3 煤炭地下气化方法 4 影响地下气化过程的因素 5 煤炭地下气化的发展趋势
1.简介
火力渗透法
无
井
式 气
渗透法
电力渗透法
化
通 道
水力压裂法
的
贯
通 方
定向钻进法
煤炭地下气化ppt课件
气化炉
气 化 区
气化炉
隔 离 煤 柱
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
⑴按开拓方式可分为有井式、无井式、混合式，西方国家多钟情 于无井式，我国则注重于有井式或混合式。 ⑵按气化剂可分为富氧（纯氧）＋水蒸汽、空气＋水蒸汽，前者 产合成气，后者只产燃料气。 ⑶按气化区的形状可分为“I”形和“U”形两大类。“I”形又 分为通过式和盲头式，形式简单，产量小，较适宜于无井方式；“U” 形覆盖面积大，可做多种组合变化，最适宜于有井式大规模生产。 ⑷在我国目前较有前途的“长通道大断面气化方式”和“管式注 气点周期后退气化方式”都属于“U”形有井式，此前所用气化剂均 为空气＋水蒸汽，只能做燃料气。
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
长壁发生炉系统
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
即利用将煤层钻一些彼此相近的钻孔，以此 代替破碎煤层的方法。这种方法也在煤层中形成了 大量的人工裂隙，但这种裂隙的断面远远大于天然 裂隙，因此，即使风压较低时，也能保证所需风量。 但是，这种方法需在煤层中打许多平行的钻孔。钻 孔的间距要求等于煤层厚度。这种方法对薄或中厚 煤层不太适合，因为很易将钻孔偏到顶地板中或钻 孔之间发生彼此贯穿。
煤炭气化—煤炭地下气化
从一个钻孔向煤层注入高压水，渗透流向另一钻孔，扩大煤层的 孔隙、节理和裂缝，然后注砂支撑裂缝，最后进行热加工形成气化通道。
④钻孔贯通法（定向钻进法）：
从地面向煤层钻进弯曲钻孔，形成初始气化通道。
目前正在研究的还有激光贯通法、爆破压裂贯通法等。
4.影响因素
⑴煤的性质： 如：褐煤适于地下气化（机械强度差，易风化，难保存，水分大，
＊高压火力渗透贯通法： 与低压法基本相同。主要区别是本法的风压较高,通常为7～ 15atm,最高达 80atm。高压气流可压裂煤层，造成大量人工裂隙， 以提高贯通速度。本法宜用于反应性差的煤层。
② 电力贯通法：
将两个电极从鼓风与排气钻孔插入煤层，通入5～6kV或更高的工 频高压电。电流的热效应使煤层焦化，形成孔隙较大的气化通道。
§ 5．7 煤炭地下气化
1.煤炭地下气化的意义： 在某些场合，如煤层埋藏很深，甲烷含量很高，或煤层较薄，
灰分含量很高，顶板状况险恶，进行开采既不经济又不安全时，如 能采用地下气化方法则可以解决这些问题。 2.地下气化的原理： 原理过程： ⑴燃烧区 ⑵还原区 ⑶干馏区 ⑷干燥区
3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ地下气化方法
⑴有井式气化法 从地面向煤层开掘井筒，在气化区开掘巷道或打钻孔，形
成气化通道后，点火气化。此法须进行井下施工，作业环境和安 全性差，目前已基本为无井法所取代。 ⑵无井式 钻孔:从地面向煤层钻鼓风和排气钻孔; 贯通:底部贯通，形成初始气化通道。
贯通方法有4种：
①气流贯通法： ＊低压火力渗透贯通法： 在鼓风或排气钻孔底部的煤层中点火，并压入3～6atm的低压
空气,使两钻孔间的煤燃烧，形成气化通道。本法适用于反应性良 好的褐煤层。
热值低，不宜矿井开采；而其透气性好，热稳定性差，没有黏结性， 较易开拓气化通道，有利于地下气化。）
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热值
O2
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前苏 联
安格 兰
空气
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0.3 ～
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3192 ～
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前苏 联
莫斯 科近 郊
富氧 65%
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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。
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。
▪ 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
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
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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。
▪ 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
▪ 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。
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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
பைடு நூலகம்
▪ 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
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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
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。
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
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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。