1、淺談薄煤層的氣化及發展前景1、開采薄煤層的重要意義1.1、關于我國薄煤層進入新世紀以來，侏羅紀煤系資源逐漸枯竭，開采戰場向5米以上的厚煤層和1米左右 的薄煤層轉移。我國薄煤層資源豐富，分布血廣，而且煤質好。據統計，全國薄煤層的儲量占全部可采 儲量的20%,在近8（）個礦區中的400多個礦井中就有750多層為薄煤層，保有丄業儲量98.3 億噸，可采儲量61.5億噸。其中,厚度在0.81.3米的共占86.02%,小于0.8米的占13.98%, 0.81.3米的緩傾斜煤層占73.4%,開采條件相對較好。一些地區薄煤層儲量比重很大。貴 州省占37%,山東省占52%,四川省占60%, o盡管有較好的儲存

2、條件，但由于受“勞動強 度大、機械化程度低、安全系數低、工作效率低”的“-大三低”影響，每年從薄煤層中采 出的煤量僅占全國總儲量的10.4%,而且還有繼續f降的趨勢，產量與儲量的比例嚴重失調, 造成國家資源的浪費，礦井服務年限縮短。薄煤層開采一直是重要的課題，尋找一種適合于薄煤層開采的及機械化采煤工藝, 在薄煤層中實現安全、高產、高效，一直是眾望所盼z事。由于山東科技大學和新汾礦 業集團合作完成的薄煤層螺旋鉆無人工作面開采技術己通過鑒定，該技術首次在國內實 現了 lm 下煤層螺旋無人工作面的開采，而發展以煤炭地卜-氣化為主的采煤新途徑則 是未來提高薄煤層開采效率的重要手段。2、發展煤氣化的重要

3、意義2.3、煤炭氣化的重要意義煤炭氣化是對煤炭進行化學加工的一個重要方法，也是潔凈煤技術的關鍵。與煤的直接 燃燒相比，煤炭氣化，具有很大的優越性。煤在白然界屮的埋藏量非常豐富，而且分布廣泛。 常常在靠近工業屮心區就有巨人的煤田。但是，如何用好煤炭能源，卻有著相當復雜的技術 問題。這就意味著，要采取一種冇效的潔凈煤技術，在利用煤炭能源的同時，乂能除掉其中 無用的或有害的物質（灰分和硫分等）。長期的生產實踐表明在將煤炭轉變成更便利的能源 和產品形式的各種技術中，煤炭氣化，看來是受到最優先考慮的一種重要的加工方法。現在 人類消耗的能源，大約80%是有可燃物質一煤、油和木材等直接燃料供給，即不合理，又

4、 不便利，也有害于環境。無疑，氣態燃料和原料是比液體燃料和原料更為優越的形態：燃燒 穩定。無環境污染；便于輸送、凈化，原料的組成和投料量都容易調節控制；有利于簡化生 產工藝和設備此外，氣態原料特別適用于非均相催化的化工合成過程。正因為如此，近一二 十年來，生產氣體燃料和原料的氣化工業飛速發展并日臻完善。2.2、煤炭氣化的歷史煤炭氣化的歷史悠久。1780年傅坦那在赤熱的煤上通過水蒸氣得到水煤氣。1839年， 比索夫用空氣是泥炭不完全燃燒，制得發生爐煤氣。笫一臺階梯式爐篦的西門子煤氣發生爐 是在19世紀50年代出現的。早期的煤氣工業是制取燃料為唯一冃的。當時使用的爐了屬于 常壓操作的固定床氣化爐。

5、第一次世界大戰以后，出現了一生產甲醇、合成氨為代表的合成 化學工業。為了滿足對原料煤氣的需要，20世紀20年代便研制出沸騰床（乂稱為流化床） 氣化爐。后來，由于加壓技術的出現和工業生產富氧技術的成功，先進國家又發展了新的用 氧氣氣化的技術。到30年代出現了加壓氣化技術，50年代出現了氣流（夾帶）床粉煤氣化 技術。所以，在20世紀3050年代時期，煤炭氣化技術已取得了相當的成績。其后,由于 廉價的石汕和犬然氣與之竟爭，煤炭氣化工業的發展一度停滯。盡管如此，煤炭作為能源和 化學產品供應主要來源的局面仍然是存在的。特別隨著石油和天然氣資源日趨減少，加z 1973年中東地區出現能源供應緊張，激烈沖擊的

6、刺激，20年后的今天，更使人們清醍的認 識到，對于那些容易進行化學加工的油、氣燃料和原料已不能再無限地利用了。從發展遠景 來看它們只能作為輔助性的燃料和原料了。2.3、煤炭氣化的作用煤炭氣化在下列生產中起著承前啟后的作用：一、城市煤氣和管道煤氣的生產二、作化工合成的原料氣例如，煤的氣化是生產合成氨、尿素、甲醇、液體、燃料的中間步驟。三、作冶金工業用的還原氣和（氫氣）及鋼鐵、機械和建筑等工業部門用的燃料氣四、為煤炭液化提供氫氣五、為先進的發電過程提供潔凈的煤氣為先進的發電過程提供潔凈的煤氣是igcc實現商業化的關鍵技術之一。為此，在口前世界能源供求發牛變化并強烈要求從煤屮取得潔凈能源以保護環境的

7、情 況下，可以預見到煤炭氣化工業有著廣闊的發展前景。3煤炭地下氣化原理3.1、煤炭地下氣化原理煤炭地卜氣化原理與地面煤氣發牛爐的原理基本相同。但具工作條件差別很大。首先, 煤氣發生爐內的煤是預先破碎為一定塊度的煤塊，而地下氣化的煤則是實體煤柱,其次, 煤氣發生爐的容積和位置是固定不變的，而地下氣化系統的容積和位置是移動變化的， 而且，煤炭地下氣化經常受到地質條件和煤層賦存狀況的彩響。煤炭地下氣化發生系統 的原理，如圖1。圖（1）煤炭地下氣化原理 1鼓風巷道；2排氣巷道；3灰渣；4一燃燒工作面； i氧化帶；ii還原帶；iii, ivti-t燥帶從地面沿煤層開掘兩條斜巷（斜孔），在斜巷（斜孔）下不

8、，用一條水平巷道（平 孔）將它們連接起來，被巷道（孔）所包圍的煤柱，就是將要氣化的區域，稱為氣化區。最初，在平巷（平孔）內用可燃物把煤引燃，于是就形成了燃燒工作血。從鼓風斜 巷（斜孔）鼓如空氣，通過燃燒工作面，所產牛的煤氣從斜巷（斜孔）排出地面。隨著 煤層的燃燒，燃燒工作面向上移動，工作面下方采空區，被燃燒過的煤渣和垮落的巖石 填充，只保持一個不大的空間供氣流通過。整個燃燒工作面因反應溫度不同，大致町分為燃燒區、述原區、干憎區和干燥區 等四段。在燃燒巷道（孔）最初一段長度上，煤中的炭、氮和空氣中的氧化合而燃燒，牛 成二氧化碳和水蒸氣：c+0 -）-co2h2+o2 ->2h2o在化學反應

9、過程中產生大量的熱，溫度可達1200-1400°c,這就是燃燒區i。氣流 繼續向前移動，當溫度下降到8001000°c時，二氧化碳與赤熱的煤相遇，還原為一氧化碳：co2+ctco+h2同時空氣屮的水蒸氣與煤里徳碳作用，生成一氧化碳和氫：h 2 o+c t co+h 2進行這種反應的區域稱為還原區ii 0在述原工程中，耍吸收部分熱量，因此氣流溫度下降到7（）0°c或4（）（）°c時，述原作 用就停止。煤進行干鎘，放岀許多揮發性混合氣體（氫、瓦斯和其他碳氫化合物），這 一段稱為干鈿區iii。在干館區之后，氣流溫度更低，只能便煤干燥，故稱為干燥區iv。最后，在

10、排氣斜巷（斜孔）口得到co2、co、。2、h2ch4> h2s> n2等混合氣體，其中co、。2、h2> ch4等是可燃氣體，它們的混合物就是煤氣。3.2、煤炭氣化的fi的煤炭氣化的冃的冇二：制取氣體燃料；制取化工合成用的氣體原料。制取燃料時，氣化 的主要反映是如何使原料煤屮的碳能夠與氣化劑（一般為空氣）屮的氧反映，生成一氧化碳co （即c+co2=2co167.8 kj/克分子）為主。同時，也包含著部分水蒸氣與碳的反映，即c+ho=co+h175.8kj/克分子和c+2h 2 o=co2 +2h 2 179.1kj/克分子為輔。制取原料時,主要是c+ho二co+h175.8k”克分了和c+2h2 o=co2 +2h2 179.1 kj/克分了的反映, 當然也有碳和氧的反應。4、煤炭氣化的發展現狀及趨勢4.1、煤炭氣化的優點首先，使目前無法開采的埋藏過深或過薄的煤層，得到開發和利用；其次，免除了大 屋的井巷工程，無須人員進入地下作業；根除了煤炭開采的各種危險、有害因素；再次，對 地表破壞較小，沒有廢肝，使用煤氣冇利于防止大氣污染；授后，經濟分析表明，煤的地下 氣化投資比地面氣化便宜，僅為具1/21/3。4.2、煤炭氣化的的問題煤炭氣化也存在-些問題：地表下沉，煤氣泄漏，地下污染；因地