PDF《煤炭地下气化技术在新汶矿区的应用》

煤炭地下气化技术在新汶矿区的应用 侯子和郭炳正庞继禄高仲峰李玉 (新汶矿业集团公司技术中心,山东省新泰市,271233) 摘要介绍了煤炭地下气化技术在新汶矿业集团的实施状况与进一步发展;

分析了该 技术目前存在的一些问题,认为应在实践中逐渐完善煤炭地下气化技术.

关键词煤炭地下气化示范工程问题新汶矿业集团 目前,新汶矿区现有地质储量8.28亿t,可采储 量3.78亿t,(在这些可采储量当中,建筑物下压煤 及高灰、高硫煤占50%以上),另有一些原废弃的不 可采的边角块段、大型煤柱等储量约1亿多t.如何 安全、低耗地把这些煤炭采出来,使这些资源得到充 分利用?经诸多专家调研、论证,认为目前最好的办 法之一就是实施煤炭地下气化技术,使地下煤炭安 全高效地转化为清洁能源. 1煤炭地下气化在新矿集团的实施 1999年新汶矿业集团与中国矿业大学(北京校 区)合作,成立了课题组,总结国内、外以往的经验, 在调研论证的基础上,确定在孙村矿这个百年老矿 进行煤炭地下气化工业性试验.该项目于1999年 9月完成设计,lO月筹建,11月开工建设.2000年 3月31日点火,4月24 Et产出空气煤气,6月9日 产出水煤气并供工业锅炉燃用,7月12日正式向 1.2万户居民输送生活用气.2000年11月进行r 燃气发电试验,目前400kW/h燃气发电机组运转正 常.2000年9月8日 孙村矿煤炭地下气化技术与 应用项目 通过了山东省科委组织的技术鉴定,来自 国家部蚕和有关院校、科研院所的专家给予高度评 价,一致认为:孙村矿煤炭地下气化技术研究与应用 在工业化试验研究的深度上、系统性和规范性方面 都取得突破性进展,是一次从造气到应用的成功的 产业化示范工程,达到国际领先水平,具有广泛的推 广应用前景.

1 1孙村矿煤炭地下气化工程情况 孙村矿煤炭地下气化工程在孙村矿一50水平

14 原废弃的边角块段煤处实施.按照设计要求在工作 面掘进出通道,通道两端分别与地面的两个钻孔相 通,分别作为进气孔和出气孔.井下工作面密封点 火后,通过有效控制风量等技术措施,在出气孔就会 获得地下煤气,经过喷淋洗涤、捕滴、捕焦、脱硫等一 系列工艺进行净化处理后,通过管网送入千家万户. (1)该项煤炭地下气化系统主要有4部分组成. 地下气化炉由气流通道、气化通道、钻孔3部分组 成;

测控系统包括对地下气化炉、地面设备状态(温度、压力、流量、组分)的自动监测和自动控制;

净化 系统包括洗涤塔、捕滴、捕焦、脱硫设备;

储运系统: 包括储气柜和主干管道及分支管网等. (2)在该项目实施过程中取得几项自主刨薪项 目,并得到专家确认.一是首次在孙村矿缓倾斜、 2m以下煤层试验地下气化获得成功;

二是采用洗涤 水回炉生产水煤气,杜绝了污染,又使废水得到充分 利用;

三是创造了脉动两阶段生产地下水煤气工艺;

四是创造了利用气化炉自身热能和喷淋水产生的蒸 汽生产水煤气;

五是采用上固定、下伸缩补偿技术, 解决了管道热胀冷缩的技术难题.通过实施以上技 术创新项目,保证了生产系统的稳定性和安全性. 1.2孙村矿地下气化的效果 孙村矿煤炭地下气化的试验成功,取得了各项 显著效益. (1)经济效益.根据试验表明,每吨煤炭可产生 3000m3煤气,孙村矿生产的地下煤气的成本为 0.19元/m3,根据市场价格0.5元/m3,年获利税 537万元,利润339万元,投资回收期3t8年. (2)社会效益.为建筑物下采煤创造了条件,减 中国煤炭第28卷第12期2002年12月 万方数据 少了地表塌陷,减少了土地赔偿,解决了目前建筑物 下冰下、铁路下压煤的难题,煤炭资源得到充分利 用. (3)环保效益.为煤炭资源的利用找到一种新 途径,可利用遗弃的煤柱、边角块段煤进行气化,特 别是对高硫、高灰煤的矿井,生产的煤气经净化后变 为洁净能源,由于省略了采煤环节,使深部煤也得以 充分利用,提高r煤炭资源的利用率.另外,气化炉 生产的煤气经喷淋、洗涤、脱焦油、脱硫净化工序后 变为洁净煤气,消除了对大气的污染.煤炭地下气 化将废渣留在地下炉中,不会造成地面污染.洗涤 塔、电捕焦油器排出的废水,又进入地下炉转化为蒸 汽,不会造成废水污染. 2煤炭地下气化在新矿集团的发展 (1)协庄气化站.2000年10月我集团公司根 据孙村气化站建设的经验与教训,独立设计了协庄 气化站.在气化炉炉型、炉子监测手段、净化工艺等 方面进行了改进,2001年3月底竣工,4月1日点 火,4月8日生产出水煤气,5月1日正式向6000户 居民用户供气,热值在8.36~13.79MJ/rll3,与原地 面气化炉生产水煤气相比,年创经济效益200万元. (2)鄂庄气化站.鄂庄气化站采用一炉五孔结 构,并对地下气化炉炉体进行了优化改造,煤体进行 r松动,增加了蓄热室.一期工程已建成地下气化 炉l座,煤层平均厚度1,6m,于2002年2月28日 一次点火成功,日产气量6万m3.供矿区2800多 户居民民用,并供建成2*400kW燃气发电机组使 用. (3)张庄气化站.2002年底将建成张庄气化站 工程,日产气量15万m3.该气化站计划开展煤化 工技术研究,利用地下煤气提氢,生产甲醇、二甲醚 等,以使煤炭地下气化应用范围进一步扩展. 3煤炭地下气化技术存在的技术问题 煤炭地下气化是将物理采煤变为化学采煤的采 煤方法的革命,是煤炭工业一次大的变革,从半工业 性试验至今还不足10年,其技术成熟程度远远赶不 上正常物理开采.技术人员、管理人员对该项技术 及整个过程的管理正在探索、总结、完善,所以不可 避免地存在一些问题. 3.1单炉产气量和煤气热值问题 (1)地下煤气的热值比较理想.现在稳定热值 煤炭地下气化技术在新波矿区的应用 可达到8,36~13.79MJ/ms,这个热值与地面两段 炉相比,基本持平或略高;

与国际、国内煤炭地下气 化煤气相比,应当是领先的.据有关资料,除美国、 俄罗斯地下气化站在富氧加蒸汽作气化剂条件下热 值达到8.36MJ/m3以上外,其它地下炉尚未达到这 么高热值且稳定的煤气,在鼓人空气的情况下,地下 炉所产煤气都未稳定剑8.36MJ/m3以上. (2)从煤气组分上看,地下炉所产煤气与地面两 段炉比较,H2基本持平或略高些,cH

4、C02则大大 高于地面两段炉含量,而CO则大大低于地面两段 炉含量. (3)单炉产量不理想,目前,单炉产中热值煤气 约35000m3/d左右,达不到大规模工业化利用的要 求. (4)应对地下炉有效监测和控制,因为这是地下 气化技术前进和完善的关键. 3.2地下气化炉的监测 地下气化炉的监测是人们对地下炉观察的 眼睛 ,是对地下气化炉进行控制的依据,是检查控制 效果的基础.没有必要的、可靠的观测,对地下炉的 运转情况就一无所知,也就无法进行控制. (1)进风量监测与出气量的监测,应选择合适的 流量计,以提高精确度,便于分析. (2)监测炉内压力,使之达到合理工况. (3)煤气组分采用自动色谱仪监测,其精度可以 满足要求. (4)温度通过热电偶或其它方法测量,燃空区情 况及火焰动态情况采用瞬变电磁法测量. 地下气化炉生产是连续进行的,监测出的大量 原始数据(温度、压力、流量等)要想用人工进行归 纳、分析后,再将信息反馈来指导控制,是很困难的, 必须开发计算机软件对监测数据进行归纳分析,指 导人们进行控制,进而实现自动化监控. 4几点看法 (1)煤炭地下气化技术和应用在中国还很年轻, 需要进一步完善.前苏联在上世纪60年代对煤炭 地下气化总结了6大难题:监测、控制困难;

漏气严 重(达19%);

污染大气和地下水;

能量利用率低;

成 本高(与天然气比);

产量低(与天然气比).根据我 们的实践,现在尚未发现漏气,也未发现污染大气和 地下水,其他问题也不突出,但是监测、控制困难和 产量低的问题逐渐显示出来了. (下转第21页)

15 万方数据 业不道德经营行为风险,可能遭受由于企业亏损不 支付红利造成的收益损失以及企业破产造成的股本 金损........