淺談煤炭地下氣化技術(shù)

38能源技術(shù)與管理2006年第3期淺談煤炭地下氣化技術(shù)矯興艷,齊慶杰,張大明(遼寧工程技術(shù)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院,遼寧阜新123000)[摘要]綜述了煤炭地下氣化技術(shù)的國內外發(fā)展現狀，介紹了煤炭地下氣化技術(shù)的多種方法。通過(guò)煤炭地下氣化技術(shù)對社會(huì )帶來(lái)經(jīng)濟及環(huán)境效益的評價(jià),闡明了煤炭地下氣化技術(shù)的綜合利用具有廣闊的發(fā)展前景。[關(guān)鍵詞]地下 氣化技術(shù);經(jīng)濟;環(huán)境;評價(jià)[中圖分類(lèi)號] TD844 [文獻標識碼] B [文章編號] 1672-9943(2006 )03-0038-03果是,摸清了氣體成份的變化規律。該氣化站所獲1國外煤炭地下氣化技術(shù)得氣體的平均成份變化如表2所示"。前蘇聯(lián)是進(jìn)行地下氣化現場(chǎng)試驗最早的國對于煤炭地下氣化技術(shù)，在國外主要是俄羅家,也是地下氣化工業(yè)應用成功的唯- -國家。南阿斯在應用,歐美等國在開(kāi)發(fā)。美國的經(jīng)驗指出,地賓斯克煤炭地下氣化站至今已試驗和運行了40 a，下氣化與地面氣化生產(chǎn)相同下游產(chǎn)品相比，合成1955~1991年地下氣化站指標如表1所示。前蘇氣的成本可下降43%,天然氣代用品的成本可下聯(lián)經(jīng)過(guò)長(cháng)期實(shí)踐揭示了煤炭地下氣化過(guò)程的規律降10%~18% ,發(fā)電成本可下降27%;前蘇聯(lián)列寧性。氣體的熱值隨著(zhù)煤層厚度降低而降低。過(guò)多格勒火力發(fā)電設計院公布的資料表明，地下氣化的地下水對煤炭地下氣化的效果是不利的。這一熱力電廠(chǎng)與燃煤電廠(chǎng)相比，廠(chǎng)房空間可減少點(diǎn)在2~9 m厚的煤層中得到證實(shí)。南阿賓斯克煤50%,鍋爐金屬耗量可降低30%,運行人數可減少炭地下氣化站在整個(gè)工業(yè)性試驗期間的另一項成37%。地下氣化技術(shù)是十分具有誘惑力的。表1 1955-1991年南阿賓斯克地下氣化站指標地下氣化區煤層厚度工業(yè)儲量氣化煤量產(chǎn)氣量氣體損失深度/m/mkt/kt%/10億m2195(8~922.415.4368.90.0627.0145401.21355.4888.91.2721.3200776.4768.53.01300544.4280.6551.6.269.62303.8594.5582.7690.82.6813.42.2221.07166.5475.30.1712.166.069.8106.00.298.9表2南阿賓斯克煤炭地下氣化站煤氣成份.氣體名稱(chēng)CO2H2CnHmCHD2NCOHS含量/%12.0-15.3 12.1-16.2 0.1-0.72.0-4.00.2~0.2555.0-60.0 10.0-14.0 0.01-0.06煤炭地下氣化技術(shù)提供更直接、更可靠的技術(shù)參2我國的煤炭氣化技術(shù)數。山東新汶孫村煤礦地下氣化項目成功的為11958~1962年,我國先后在鶴崗、大同、皖南、萬(wàn)戶(hù)居民和蒸汽鍋爐連續提供燃氣，實(shí)現了地下沈北等許多礦區進(jìn)行過(guò)自然條件下煤炭地下氣化氣化產(chǎn)業(yè)化的突破。的試驗,取得了一-定成果。目前我國許多礦區都在3煤炭地下氣化原理簡(jiǎn)介積極開(kāi)展煤炭地下氣化工業(yè)。山西昔陽(yáng)無(wú)煙煤地2006年第3期矯興艷等淺談煤炭地 下氣化技術(shù)39中進(jìn)行?？扇細怏w的產(chǎn)生,在氣化通道中經(jīng)過(guò)三個(gè)給料反應區域,即氧化區,還原區和干餾千燥區,如圖1儲煤倉所示"。! 循環(huán)焦油水蒸氣排氣孔輔助孔驅動(dòng)閥一A不不瓜公公公瓜瓜瓜冷淬+分配器固定篩氣流通道固定篩傳動(dòng)灰渣，氣孔通道水蒸汽+氧氣'氣化煤層灰份倉圖1煤炭地下氣化地理圖圖2 Lurgi 氣化爐4煤炭氣化技術(shù)的發(fā)展在向下運行到容器,煤通過(guò)許多線(xiàn)條區域。床煤炭氣化的主要技術(shù)困難不在過(guò)程中的化學(xué)層頂部被稱(chēng)為預熱區,溫度能很快的達到400C,物質(zhì)而是煤的性質(zhì)。原則講,任何反應過(guò)程必須使之后進(jìn)入一個(gè)預氣化區域,在此區域甲烷、高含固體碳表面與反應氣體達到有效的接觸，在整個(gè)量的C、H化合物和焦油被混合。隨后,在氣化區系統中煤的粒度分布也影響此過(guò)程。域,產(chǎn)生- -氧化碳和氫氣。燃燒區和灰份層在爐再者,當加熱到400 C~500 C時(shí),大部分煙條以上。當氣體溫度相對降低到450C-600C煤變軟,在此條件下,顆?？赡芎喜⑿纬纱蟮墓腆w時(shí),通過(guò)洗滌塔,焦油和煙塵被除掉,同時(shí)溫度降結構組織。有效的固,氣接觸應在原料的粒度大小到185 C。準備工作上被要求。原料應選擇非焦煤或預處理Lurgi氣化爐從1936年開(kāi)始使用,已建立65的煤去破壞它的焦油量。煤中包含一定的礦物質(zhì),家商業(yè)單位,大部分是供氧氣的,但是也有一部分這些物質(zhì)在氣化爐中以干灰份煤渣或熔渣形式被用空氣來(lái)產(chǎn)生低熱值的氣體。被用的大部分是褐提取。然而在此過(guò)程中它們的形成取決于礦物形煤、無(wú)煙煤,很少用煙煤。長(cháng)時(shí)間的試驗性勞動(dòng)是成和所達到的溫度。很明顯,應使灰份中含有最少Lurgi過(guò)程的有利條件,不利條件是:機械復雜性的碳,才能達到最大的轉化率。和結果的高消耗;小容量;含有焦油產(chǎn)品;要求高第三考慮的是在氣化爐中放熱和吸熱區域間壓水蒸氣;煤的形狀和焦油量的選擇性要求。有效的熱交換。人們試圖解決這些問(wèn)題,促使有許懸浮汽化一koppers totzek過(guò)程多不同的氣化方法的發(fā)展口。幾種類(lèi)型的例子描Kopper -Totzek過(guò)程如圖3所示。述如下:氣固定的氣化床層:Lurgi氣化爐Lurgi氣化爐如圖2所示。Lurgi 氣化爐是一-鍋爐個(gè)圓錐形,大約在20Pa的條件下，冷水器操作。煤的顆粒床層由大量的旋轉爐條支撐，氧氣和水粉煤凈化區城蒸氣從下面注入,為了不讓灰份成為熔渣化掉,最氧氣高溫度不允許超過(guò)1 000 C。隨著(zhù)反應物和產(chǎn)品蒸氣氣體的無(wú)變化分布來(lái)確保-一個(gè)穩定向下浮動(dòng)的燃料流,準備的原煤被分成- -系列的大小形狀,總體水封除塵器上大比小不能超過(guò)6倍,穩固、緩慢移動(dòng)的燃料流爐渣通過(guò)安裝在上面的裝卸漏斗不斷的被補充，同時(shí)運煤分配器不斷向漏斗中補充，最后灰份通過(guò)旋圖3 Koppers- -Totzek氣化爐4(能源技術(shù)與管理2006年第3期流和水蒸氣的形式被注人到圓形容器中，此過(guò)程5煤炭地下氣化經(jīng)濟 與環(huán)境效益評價(jià)大概在大氣壓下操作。反應最高溫度在1 500 C,反應時(shí)間是1s,碳就完全消耗,焦油也隨碳被氣煤炭地下氣化既是一項高效益的環(huán)保技術(shù),化。產(chǎn)品氣體在容器中大約是1 500 C,進(jìn)人到一又是一項促進(jìn)煤炭產(chǎn)業(yè)結構調整優(yōu)化的符合國情個(gè)冷卻容器中被冷卻到300C，此過(guò)程應提供必的創(chuàng )新技術(shù)?？偟膩?lái)看有三大理由可以大力發(fā)展要的水蒸氣。在氣化爐中溫度非常高,煤中的灰份煤炭地下氣化技術(shù)3:第一，煤炭開(kāi)采成本隨著(zhù)開(kāi)會(huì )變成爐渣，并且多一半以煤渣落在底部。高溫度采強度的加大而不斷提高,東部煤炭后備資源隨生成的產(chǎn)品有相對多的一氧化碳,少量的二氧化之也愈發(fā)嚴重不足。煤炭地下氣化技術(shù)是一項從碳和碳氫化合物。水蒸氣的轉化率是另人滿(mǎn)意的，根本上改造傳統的煤炭生產(chǎn)與利用工藝的高新技但比Lurgi過(guò)程氧氣的消耗量要高。術(shù),它可以首先應用于礦井遺棄煤炭資源的開(kāi)發(fā),Kopper- -Totzek 過(guò)程從1952年開(kāi)始運轉，已獲得生產(chǎn)成本較低的中等熱值煤氣。進(jìn)而還可以建立了53個(gè)單位，它能廣泛的處理各種原料,包開(kāi)采井工難以開(kāi)采的深部煤層,包括劣質(zhì)煤、薄煤括原油、泥炭，褐煤和大量的焦炭。氣態(tài)產(chǎn)品中不層和“三下”煤層等。第二，由煤礦地下生產(chǎn)的煤氣含焦油;氣化爐簡(jiǎn)單、容易維修;在此過(guò)程中能提可廣泛應用于燃料氣、發(fā)電、煤化工和提取氫等清供大量的水蒸氣。不利條件:不適應在高壓下操潔燃料高附加值的生產(chǎn)領(lǐng)域，因此大大提高了煤作;空氣流運轉不可實(shí)行;煤必須經(jīng)過(guò)粉磨;占用炭工業(yè)的經(jīng)濟效益。第三,由于煤炭地下氣化燃燒空間大;熱效率低。后的灰渣等殘余物留在地下，由此大大減少采煤流化床氣化地表的塌陷量，并減少因固體廢棄物排放所造成Winkler氣化爐如圖4所示。燃料通過(guò)蝸桿被的地表環(huán)境破壞。送到氣化爐容器的較低部分。在大氣壓下,同時(shí)有6結語(yǔ)氧氣和水蒸氣的條件下被液化。床層的溫度被控制在相對低的水平。顆粒被送到自由空間在高溫煤炭是我國國民經(jīng)濟發(fā)展的支柱,煤炭地下下反應，床層上面有輔助氧化和來(lái)自床層外的水氣化技術(shù)的應用市場(chǎng)廣闊,領(lǐng)域廣泛。先進(jìn)煤氣化蒸氣。提煉好的物質(zhì)通過(guò)氣化爐容器進(jìn)人旋流器,新技術(shù)的發(fā)展是今后的主攻方向。因此應充分借在旋流器中大部分被收集返回到反應器中。如果鑒國外已有的成功經(jīng)驗教訓,避免走彎路,切實(shí)可提供有效熱量的可能性從放熱區轉移到吸熱區,行的選擇引進(jìn)消化和自主開(kāi)發(fā)相結合的路子來(lái)發(fā)流化床就受到人們的關(guān)注。換句話(huà)說(shuō),溫度就限制展我國的煤氣化新技術(shù)。充分利用我國煤礦大量在灰份不能變成燒結物溫度，并且在低溫時(shí)氣化過(guò)剩的生產(chǎn)能力,低投入、低成本、高效益地生產(chǎn)率也很低。Winkler 氣化爐在商業(yè)上使用是在20優(yōu)質(zhì)廉價(jià)的煤氣,有利于煤炭企業(yè)轉產(chǎn)、脫貧、解世紀20年代末,已建立36個(gè)單位,成功的使用了困，有利于實(shí)現我國能源結構的戰略調整4。褐煤和褐焦煤,這個(gè)過(guò)程容易反應,并且在較低溫[參考文獻]度下會(huì )氣化。:[1]杜鋒,梁杰.煤炭地下氣化技術(shù)[J].陜西煤炭,2003.(1).熱量返回[2]馬馳,余力,等.中國煤炭地下氣化技術(shù)的發(fā)展[J]中國能源,2003,(2).[3]劉淑琴,張軍,等.煤炭地下氣化的綜合利用前最[J].煤炭科學(xué)技術(shù)2003,31(7).[4]黃振中.世紀之交的中國煤炭氣化技術(shù)[J].世界科技研褐煤焦末<0.4英寸900C究與發(fā)展,004,265).[作者簡(jiǎn)介]18個(gè)氧氣!粉煤回收矯興艷(1980-),女,遼寧沈陽(yáng)人,遼寧工程技術(shù)大學(xué)輔助噴嘴一六安全技術(shù)及工程專(zhuān)業(yè)碩士研究生。6個(gè)氧氣、水蒸氣[收稿日期:2006- 05-05]主要噴嘴←卸吠