煤炭地下气化技术论文煤炭气化技术
煤气化技术探讨——煤炭地下气化
摘要:煤炭地下气化受许多客观条件的影响。因此，为了保证煤炭地下气化的安全，必须做好相关条件的控制。作为煤炭相关工作者，笔者深知煤炭地下气化控制的重要性。在对煤炭地下气化进行系统研究的基础上，作者结合自己的工作经验，对煤炭地下气化进行了综合论述。
关键词:煤炭地下气化控制方法
20世纪50年代，我国在大同万矿、蛟河矿、鹤岗杏山矿等10多个地方进行了煤炭地下气化技术试验。1958 ~ 1962期间，在我国大同、皖南、沈北等多个矿区进行了煤炭地下气化自然条件下的实验，取得了一定的成果。1984，中国矿业大学(北京)煤炭地下气化工程研究中心开始研究煤炭地下气化技术。863?在规划项目的支持下，建成了具有世界先进水平的煤炭地下气化综合模型试验台和测控系统，开展了相关的理论研究和模型试验研究，获得了褐煤、烟煤和无烟煤煤炭地下气化的工艺参数。针对不同的煤层赋存条件，先后在江苏徐州新河二井、河北唐山刘庄煤矿、山东新汶孙村煤矿、山西昔阳鄂庄煤矿、邢丹玉煤矿进行了有井地下气化现场试验和生产。形成了具有中国自主知识产权的？长通道，大断面，两个阶段？煤炭地下气化新技术，属国内外首创，已被科研成果的新颖性所证明。
1.气化炉结构的研究
现场试验的基础是根据煤层赋存条件，建立结构合理的地下气化炉。地下气化炉的料层不能移动，必须采取措施控制气化工作面的移动，以保持气化过程的连续进行。因此，气化炉的结构必须适应气化工艺的要求，调整供气点和排气点的水平位置和高度，即实现供气点和排气点的二维控制。为此，在现场试验的基础上，根据急倾斜煤层的赋存特点，设计了可调推式地下气化炉。
第二，曝气的辅助通道
现有地下气化炉的运行经验证明，在不同工作阶段向煤层反应面均匀吹气是地下气化炉稳定气化的主要条件。煤层埋藏的自然条件不同，煤层的成分和厚度不同，煤的化学性质不同，顶板稳定性不同，都会使煤层均匀供风变得或多或少的复杂。但无论如何，只有顺利解决这个问题，才能保证地下煤气发生炉的稳定性。辅助通道送风时，可形成垂直于主流方向的扰动气流。这种扰动分布在整个氧化区，无疑提高了气化剂向反应表面的扩散能力。为了衡量气化剂向反应煤表面转移的完全性，可以用气流的有效空气动力活性系数来表示，它代表非均相反应结果还原产生的可燃组分的百分比与煤气中原始组分的百分比之比。
第三，加压和抽水相结合进行曝气
降低还原区和干馏干燥区的压力有利于产生的可燃气体及时排出，降低可燃气体的泄漏率，但氧化区的压力应为正压。为了同时满足氧化区和还原区的要求，可以采用加压和泵送相结合的气化方案。然后进风口用于鼓入空气，出风口通过引风机向外抽出空气，调节鼓入压力和负压，使还原区处于较低的压力状态。压力和泵送相结合的气化方案可用于两种不稳定的气化过程。1为煤层冒落，巷道阻力增大，导致供风量减少。热值降低。2是气化剂或气体泄漏，导致气体流量减少。在现场试验中，一般以压缩空气气化为主，但煤层下降时煤气热值波动较大。在这种情况下，采用加压和泵送相结合的气化工艺，可以达到稳定产气的目的。漏风量因煤层赋存条件不同而有显著差异，煤层埋深、透气性、顶底板岩石破碎程度均对漏风量有影响。虽然在设计气化炉时已经采取了相应的措施，如在与气化炉相连的煤巷和岩巷内灌浆密封墙，甚至用隔离带将气化面板围起来，但气化炉点火后仍会有少量漏风，不同程度地影响气化炉内的空气动力条件，降低煤气热值，甚至报废水平气化时影响矿井安全。
第四，逆向供气气化
正向气化时，火焰工作面会逐渐向煤气出口移动，干馏干燥区越来越短，后期还原区越来越短。最后，还原区的长度将不能满足氧化区产生的二氧化碳还原和水蒸汽分解反应的需要，煤气热值降低。此时必须采用逆气化方案，即由出气孔吹入空气，将原进气孔排出，使火焰工作面向进气孔方向移动，重新形成新的气化条件。逆气化对气化工艺有利有弊。优点是:一是鼓风时在原有的高温排气孔内预热空气，利用这一热能额外分解气化炉内的水蒸气，提高氢气含量。通过鼓风引入的物理热，可以在气体中获得大致相等的热能。其次，反向送风时，正向送风时还原区和干馏干燥区都处于燃烧区，温度更高，还原反应的温度条件和干馏效果更好。第三，气流下游灰中的金属氧化物对还原反应起催化作用。缺点主要有:第一，火焰工作面的移动会受到灰渣的影响。其次，煤层被向前吹时发生干馏，干馏气的产量受到影响。但是，这些不利因素可以通过煤层冒落所暴露的新的工作面来弥补。因此，在逆向气化中，可以获得与正向气化具有相同热值的气体。逆向气化可以实现多程气化，提高煤层气的气化率。
局部逆气化可以解决气化通道局部堵塞导致热值不稳定的问题，也可以局部控制煤层燃烧高度。吹进气口，气化工作面向相邻的辅助孔移动。当氧化区末端接近辅助孔时(判断依据是辅助孔内的气样含氧量逐渐增加)，可从辅助孔供气，进气口排气，形成局部逆向供气气化。
动词 （verb的缩写）结论
本文论述了煤炭地下气化在我国的发展现状，并基于这一现状，从不同角度分析了煤炭地下气化的相关内容。通过以上分析讨论，得出以下结论:第一，辅助通道送风可提高有效空气动力系数10%以上，当煤层落入氧化带时，辅助通道送风可稳定风流。其次，加压抽气结合气化，可适当提高还原反应速率，降低气化炉泄漏率约一半。第三，反向送风气化可以获得与正向送风气化相同质量的煤气，气化工作面移动速度与正向送风相当，在实验条件下为0.42m/d。逆向供气气化可以提高煤层气的气化率。
参考
[1]张强。煤炭地下气化技术[J].探矿工程，2001，(1): 6-9。
赵守昆，等。中国煤炭地下气化试验船9的进展与反应过程[J]。燃气与火电，20iX)，(3): 212-213。
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