褐煤地下氣化點(diǎn)火參數的研究

L科技與生活理論研究苑215褐煤地下氣化點(diǎn)火參數的研究王張卿,梁杰,梁歡歡,李冬陽(yáng),梁鯤(中國礦業(yè)大學(xué)(北京)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,北京100083)摘憂(yōu)對于煤炭地下氣化,尤其是深部含水煤層的地下氣化,點(diǎn)火工藝的研究意義重大。本文針對褐煤進(jìn)行了點(diǎn)火參數的研究,選定氣化劑溫度、氣化劑氧含量、鼓風(fēng)強度這三個(gè)可控因素作為褐煤點(diǎn)火工藝的研究參數。試驗結果表明,在本實(shí)驗研究范圍內,隨著(zhù)氣化劑溫度的升高,鼓風(fēng)強度的增大,氣化劑中氧含量的增加,煤層溫度上升速率加快,煤層點(diǎn)火時(shí)間降低;通過(guò)實(shí)驗分析,本試驗對褐煤地下氣化點(diǎn)火的工藝參數范圍設定如下:進(jìn)口氣化劑溫度220℃-250℃,鼓風(fēng)強度1.6m}h-1.9mVh,氣化劑氧含量30%-40%關(guān)鍵詞煤炭地下氣化;點(diǎn)火工藝;工藝參數中圖分類(lèi)號TQ546文獻標識碼A文章編號1673-9671-(2011102-0215-01煤炭地下氣化的首要條件是將煤層點(diǎn)燃,對深部含水煤層進(jìn)行褐煤32鼓風(fēng)強度對點(diǎn)火工藝的影響點(diǎn)火參數的研究意義重大。對褐煤進(jìn)行點(diǎn)火,是利用煤炭自燃的特性當馬弗爐溫度為250℃,氣化劑氧含量為21%時(shí),分別考察鼓風(fēng)強通過(guò)控制煤的氧化條件(溫度、鼓風(fēng)強度、氣化劑等),向煤層中鼓入度為11m和15mMh時(shí)的點(diǎn)火工藝。在這兩種點(diǎn)火條件下煤層終溫分別熱空氣或者熱的富氧空氣使煤層點(diǎn)燃,從而達到煤炭地下氣化的點(diǎn)火的為117℃和140℃,遠低于褐煤燃點(diǎn)。但是在前40min,隨著(zhù)鼓風(fēng)強目的增大,煤層溫度及升溫速率降低;40min以后,煤層溫度和升溫速率隨1試驗系統鼓風(fēng)強度的增大明顯提高,最終二者都趨于恒定。其原因為:開(kāi)始階段試驗臺主要由以下四個(gè)部分組成:爐體;加熱系統與冷卻系統;氣煤溫過(guò)低,氧化緩慢,而鼓風(fēng)強度越高,風(fēng)流導致的熱損失越大,故煤化劑供給及工藝管路;參數采集系統及分析系統試驗爐體:本實(shí)驗所用爐體材質(zhì)為無(wú)縫鋼管,爐體長(cháng)度L體=12m大,供氧量越充分,氧化放熱量越多,故而煤層溫度升高加快管徑Φ=50mm,外徑Φ外=57mm,壁厚8=35mm,最高使用壓力為33氣化劑氧含置對點(diǎn)火工藝的影響0IMPa。爐體分為兩段,采用法蘭連接。爐體表面有8處溫度測量點(diǎn)當馬弗爐溫度為300℃,鼓風(fēng)強度為1.5mh時(shí),在氣化劑氧含量分爐體外層和氣化劑輸送管道上采用石棉保溫別為21%和40%下進(jìn)行點(diǎn)火實(shí)驗。在這兩種實(shí)驗條件下,煤層均點(diǎn)火成加熱與冷卻系統:使用馬弗爐加熱,爐膛內溫度由溫控儀(型號為功。隨著(zhù)氣化劑中氧濃度的增大,煤層升溫速率明顯加快,煤層終溫升xMTA-800)控制;采用自來(lái)水冷卻,自來(lái)永從進(jìn)水口流入套筒,沿氣高。其原因在于,氧濃度的提高,導致氧分子與煤表面分子碰撞頻率增體行進(jìn)方向逆行。大,加劇煤的氧化反應強度,因此煤氧化反應放熱量增大,煤層升溫速氣化劑供給系統主要由供風(fēng)設備、供氧設備及氣體管道組成,空氣率加快,終溫升高和氧氣分別來(lái)自空氣壓縮機和氧氣瓶。4小結煤樣:試驗煤樣取自于內蒙古大雁三礦西二釆區17號煤層,對其進(jìn)本章分析了各參數對點(diǎn)火工藝的影響,并通過(guò)正交試驗確定了點(diǎn)火行煤質(zhì)分析化驗,結果如表1所示。方案,給出了褐煤地下氣化點(diǎn)火的參數范圍,具體結論如下2試驗方法隨著(zhù)氣化劑溫度的升高,煤層溫度上升速率加快,煤層點(diǎn)火成為了找到合適的褐煤點(diǎn)火工藝的各工藝參數,實(shí)驗步驟如下。功時(shí)間降低。1)通過(guò)改變各參數條件進(jìn)行點(diǎn)火試驗,得出各試驗參數的大致范2)點(diǎn)火初期,鼓風(fēng)強度越髙,熱損失越大,減緩煤的氧化自燃時(shí)圍如下:馬沸爐溫度,250℃-300℃;鼓風(fēng)強度,15m}h-2mh;氣化間;點(diǎn)火后期,鼓風(fēng)強度的大小與煤層供氡量緊密相關(guān),鼓風(fēng)強度越劑含氧量,21%-40%。大,氧含量越多,煤氧化自燃進(jìn)程加劇2)將點(diǎn)火成功所用時(shí)間作為該實(shí)驗的評價(jià)指標,試驗因素有三3)隨著(zhù)氣化劑中氧濃度的提高,點(diǎn)燃煤層所需時(shí)間逐漸降低。個(gè),分別將氣化劑進(jìn)口溫度、鼓風(fēng)強度、氣化劑氧含量作為試驗因素4)本試驗給出適宜褐煤地下氣化點(diǎn)火的工藝參數范圍如下:①進(jìn)根據各個(gè)因素大致范圍,每個(gè)因素選3個(gè)水平數,自由組合;最后進(jìn)行口氣化劑溫度20℃-250℃;②鼓風(fēng)強度16m}h-1.9mh;③氣化劑氧試驗,確定合適的工藝參數含量30%-40%。3實(shí)驗數據分析基金項目:國家863計劃主題項課題(2011AA050106)31氣化劑溫度對點(diǎn)火工藝的影響參考文獻在鼓風(fēng)強度為15mh,氣化劑氧含量為21%,馬弗爐溫度分別為梁杰煤炭地下氣化過(guò)程穩定性及控制技術(shù)M徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出250℃、280℃和300℃時(shí),隨著(zhù)氣化劑溫度的升高,煤層溫度升高,升社2002溫速率加快。在溫度為250℃、280℃時(shí),雖然煤層點(diǎn)燃失敗,但煤層終2]劉鑫梁新星,梁杰煤炭地下氣化點(diǎn)火方法的分析J能源工程2009,1:10-12溫升高,所用的時(shí)間縮短,表明煤溫隨著(zhù)進(jìn)口氣體溫度的提高而升高3J陸偉煤自燃逐步自活化反應過(guò)程研究D徐州中國礦業(yè)大學(xué),2006當馬弗爐溫度為30℃時(shí),點(diǎn)火開(kāi)始7mim煤層點(diǎn)燃成功,隨后煤層溫度141白仁劉風(fēng)岐煤質(zhì)分析間北京爆炭工業(yè)出版社1982迅速上升,且在出口氣體中檢測出CO、H2、CH和CO2等組分。煤層終5唐明云,張國樞戴廣龍,駱大勇空氣流量對煤升溫氧化影響的實(shí)驗研究煤高,煤層反應活性越好,氧化反應越劇烈,放出的熱量越多,最終導致頭,12-14.溫隨氣化劑溫度的提高而上升,其原因在于,氣化劑溫度越高,煤溫越礦安全,2008某層終溫升高王張卿(1中國煤化工3人,中國礦業(yè)大學(xué)(北表1煤質(zhì)分析結果HCNMHG煤樣N褐煤3283191248944.493.3470709004616.65