褐煤地下氣化點(diǎn)火參數的研究

IL 2011年第120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 )摘要對于煤炭地下氣化，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。本文針對福煤進(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 C -250 C，鼓風(fēng)強度1.6 m/h-1.9 m/h,氣化劑氧含量30 % -40 %。關(guān)鍵詞媒炭地下氣化;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-(2011)102-0215-01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3.2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 C,氣化劑氧含量為21 %時(shí)，分別考察鼓風(fēng)強空制煤的氧化條件(溫度、鼓風(fēng)強度、氣化劑等)，向煤層中鼓入度為1.1 m/h和1.5 m/h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 C和140 C,遠低于褐煤燃點(diǎn)。但是在前40 min,隨著(zhù)鼓風(fēng)強度的目的。增大，煤層溫度及升溫速率降低; 40 min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。層升溫速率降低;當煤層升高到一定溫度，氧化反應加劇，鼓風(fēng)強度越試驗爐體: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=50 mm,外徑φg=57 mm,壁厚8 =3.5 mm,最高使用壓力為:3.3氣化劑氧含對點(diǎn)火工藝的影響0.1 MPa。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 C，鼓風(fēng)強度為1.5 m2/h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- 8000)控制;采用自來(lái)水冷卻，自來(lái)水從進(jìn)水口流人套簡(jiǎn)，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采區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1)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)強度越高，熱損失越大，減緩煤的氧化自燃時(shí)圍如下:馬佛爐溫度，250 C-300 C;鼓風(fēng)強度，1.5 m/h-2m/h;氣化間;點(diǎn)火后期，鼓風(fēng)強度的大小與煤層供氧量緊密相關(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)行氣化劑溫度220 C -250 C;②鼓風(fēng)強度1.6 m/h-1.9 m'h;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)。參考文獻3.1氣化劑溫度對點(diǎn)火工藝的影響在鼓風(fēng)強度為1.5 m'h,氣化劑氧含量為21 % ,馬弗爐溫度分別為[1]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)出版社,2002.250 C、280 C和300 C時(shí)，隨著(zhù)氣化劑溫度的升高，煤層溫度升高，升[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.溫速率加快。在溫度為250 C、280 C時(shí)，雖然煤層點(diǎn)燃失敗，但煤層終[3]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。[4]白浚仁,劉鳳岐煤質(zhì)分析[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,1982.當馬弗爐溫度為300 C時(shí)，點(diǎn)火開(kāi)始77 min煤層點(diǎn)燃成功，隨后煤層溫度[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[]煤迅速上升，且在出口氣體中檢測出CO、H、CH,和C0,等組分。煤層終礦安全2008,5:12- 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，煤溫越作者簡(jiǎn)介高，煤層反古性越好，氧化反應越劇烈，放出的熱量越多，最終導致煤層終溫升高。王張卿(1986-) .男，漢族，山西省孝義縣人，中國礦業(yè)大學(xué)(北京)，碩士。表煤質(zhì)分析結果w/%煤樣Q.MVu_CNSMJ/kg32 831092489.44 4934707046:1665