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
定向钻孔法
法
3.煤炭地下气化方法
正向供风
无
井 式
渗
产
工
定向孔气化
艺
4.影响煤炭地下气化的主要因素
影响煤炭地下气化的 主要因素
煤层赋存条件 气化炉的结构
温度
气化剂
涌水
4.影响煤炭地下气化的主要因素
煤层条件
而顶板的垮落将破坏气化过程。然而，随着煤的灰分增加，煤燃烧气化时会被灰覆盖成壳，即使在送 风速度很大时，也不能清除灰壳，在燃烧工作面长度不变时，鼓风的工作速度受到限制，降低其气化 强度，增加热损。 厚度：在地下气化过程中，燃烧区和煤气化区会因水的涌入而被冷却，而且其中一部分热量散失到煤 层和围岩（底板、顶板等)中。当煤层厚度小于2m时，围岩的冷却作用剧烈变化，对煤气热值影响甚大。 煤层倾角：任何倾角的煤层都可以用地下气化方法开采，缓倾斜和近水平煤层在顶板容易错动及不稳 定的条件下，气化开采难度比较大。
有
面小、长度短，且采用单一气化剂。如图1所示。
井
式
改进的有井式：“长通道、大断面、两阶段”地下气化工
艺。以钻孔或原有井作为气化炉的进、排气孔，以矿井已
有的井巷条件施工气化通道。
3.煤炭地下气化方法
热值
两
种 可燃气体
有 井
组分
气体流量
式 气
效果优
化 方
劣
法
效
果
对 比
由图表可以看出改 进后的气化工艺明
4.影响煤炭地下气化的主要因素
气
如前所述，传统气化工艺的气化炉
化
和“长通道、大断面、两阶段”炉
炉
以及定向钻井法炉进行气化的气化
的
结果有明显差异。
结
构
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
温
定和提高。同时，温度是 决定煤气产品组成的主要
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。
• 煤地下气化（UCG）—气变液、化工—碳俘获与封存（CCS）相结合；即 UCG-GTL-CCS技术。
6.结语
煤炭地下气化技术（UCG）作为一种开采地下煤炭资源的新技术，较传统物理井工开采有明显 的优点。不仅可以回收矿井遗弃煤炭资源，而且还可以用于开采井工难以开采或开采经济性、安 全性较差的薄煤层、深部煤层、“三下”压煤和高硫、高灰、高瓦斯煤层；地下气化燃烧后的灰 渣留在地下，减少了地表下沉，无固体物质排放，煤气可以集中净化，大大减少了煤炭开采和使 用过程中对环境的破坏。地下气化煤气不仅可作为燃气直接民用和发电，而且还可用于提取纯氢 作为合成液体燃料和化工原料的原料气。因此，煤炭地下气化技术具有较好的经济效益和环境效 益，可大大提高煤炭资源的利用率和利用水平，是我国煤炭绿色开采技术的重要研究和发展方向。
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
度
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
4.影响煤炭地下气化的主要因素
空气
气
化
富氧
剂
富氧+水蒸汽
4.影响煤炭地下气化的主要因素
涌水
煤炭地下气化炉内温度场的一个重要影响因素就是煤层的含水量。在 干燥煤层中实施煤炭地下气化时，需要注入水蒸气调整煤气中氢气的含 量。在含水比较小的煤层中进行地下气化时，煤层的水有助于氢气的生 成；当煤层含水量比较大时，水的相变和分解会消耗大量的热能，导致 炉内温度下降，进而使得煤气组分变差，就需要采取有效措施(如增加气 化剂的鼓风量)降低煤层含水的影响。
煤炭地下 气化原理
图1：煤炭地下气化原理示意图
2.煤炭地下气化原理
（1）气化带：
煤炭地下 气化原理
（2）还原带： （3）干馏带：得到氢气、一氧化碳和甲烷 （4）干燥带：析出水蒸汽和挥发分
3.煤炭地下气化方法
有井式
无井式
有井气化需要预先开掘井筒和平巷等， 其典型示意图如图1所示，即首先从 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，称为气化盘区，亦称地下发生炉。