煤炭地下气化54093628.docx

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研究生课程论文

科目:资源开采方法与新技术教师:*水水*

姓名:****水*学号:**********

专业:矿业工程类别:学术型

上课时间:2014年11月至2015年1月考生成绩:

卷面成绩

平时成绩

课程综合成绩

阅卷评语:

阅卷教师(签名)

重庆大学研究生院制

1

目录

绿色开采之煤炭地下气化 1

1.煤炭地下气化 1

2.煤炭地下气化原理 1

3.煤炭地下气化方法 2

3.1有井式 3

3.1.1传统有井式煤炭地下气化工艺 3

3.1.2“长通道、大断面、两阶段”工艺 4

3.1.3管注气后退式气化工艺 5

3.2无井式 5

3.2.1无井式气化法气化通道的贯通方式 6

3.2.2无井式气化方法生产工艺 7

4.影响煤炭地下气化的主要因素 9

4.1煤层赋存条件 9

4.2气化炉的结构 10

4.3温度 10

4.4气化剂 11

4.5涌水 12

5.煤炭地下气化技术发展方向 13

6.结语 13

参考文献 15

绿色开采之煤炭地下气化

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绿色开采之煤炭地下气化

1.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J。

2.煤炭地下气化原理

煤炭地下气化工艺可用以下示意图简单描述:

图1煤炭地下气化原理(俯视图)

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

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

绿色开采之煤炭地下气化

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的区域,称为气化盘区,亦称地下发生炉。

最初,在水平巷道中用可燃物将煤引燃,并在该巷形成燃烧工作面。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输出地面。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。

(1)气化带,亦称氧化区。在气化通道的起始段长度内,煤中的碳与气化剂中的氧发生多相化学反应,同时产生大量热能,温度迅速升高至1200-1400C,致

使附近煤层炽热和蓄热。

C+0?→CO?+393

Kj/mol

2C+0?→2C0+231.4

Kj/mol

(2)还原带。高温气流沿气化通道向前流动到达还原区,这里温度为800~1000℃,二氧化碳与赤热的煤相遇,还原为一氧化碳。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烃类气体。

CO?+C→2C0-162.4Kj/mol

C+HO?→CO+H?-131.5Kj/mol

(3)干馏干燥带。经过还原区的气流温度逐渐降低,以致还原作用停止。此时燃烧中的碳就不再进行氧化,无氧的高温气流进入干馏干燥区时,热作用使煤中的挥发分和水蒸气析出。混和煤气一起向巷道2移动,并可进一步热解生成一氧化碳、氢气和轻质烃类。

经过这三个反应区后,就形成了含有可燃气体组分主要是CO、H?、CH?的煤气。随着煤层的不断燃烧,火焰工作面会连续地向前向上推进,下方的析空区不断被烧剩的灰渣和顶板垮落的岩石所充填,而干燥、干馏、还原和氧化过程是连续进行的,直至该区域内煤炭全部耗尽。

3.煤炭地下气化方法

煤炭地下气化通常分为有井式气化法(又称巷道式地下气化炉技术)、无井

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式气化法(又称钻井式地下气化炉技术)两类。有井式气化需进行竖井和平巷工程,如图1。无井式气化通过钻孔和贯通完成气化炉的建筑,如图2。

3.1有井式

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。

3.1.1传统有井式煤炭地下气化工艺

如图1,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。前

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