煤炭地下氣化是指將埋藏在地下的煤炭直接轉化為煤氣的過程。也就是將地下煤炭直接進行有控制的燃燒，經熱化學反應後轉化為煤氣,然後由鑽孔排到地面，供給各類用戶。
基本介紹
- 中文名：煤炭地下氣化原理
- 外文名：Principle of coal underground gasification
- 定義：對地下煤層就地氣化生產煤氣
- 發展：100年的歷史
- 影響因素：煤層賦存條件、氣化爐結構
- 屬於：煤
概述,發展,影響因素,
概述
煤炭地下氣化是對地下煤層就地氣化生產煤氣的一種氣化方法。在某些場合，如煤層埋藏很深，甲烷含量很高，或煤層較薄，灰分含量高，頂板狀況險惡，進行開採既不經濟又不安全時，如能採用地下氣化方法則可以解決這些問題。故地下氣化不僅是一種造氣的工藝，而且也是一種有效利用煤炭的方法，實際上提高了煤炭的可采儲量。此外，地下氣 化可從根本上消除煤炭開採的地下作業，將煤層所含的能量以清結的方式輸出地面，而殘渣和廢液則留在地下，從而大大減輕採煤和制氣對環境造成的污染。
由於地下煤層的構成及其走向變化多端，至今尚未形成一種工藝成熟、技術可靠、經濟合理的地下氣化方法。
發展
煤的地下氣化技術從構想到實踐約有100年的歷史，1868年西門子(Siemens)曾提出氣化煤屑和廢煤的可能性。1888年俄國門捷列耶夫提出煤地下氣化的構想。1912年英國拉姆齊(W.Ramsey)提出地下氣化方案。1930年蘇聯開始進行煤地下氣化的工業試驗，之後波、匈、美、德、英、比利時、加拿大等國也進行試驗研究，中國曾於1958～1962年在鶴崗、大同等礦區進行了工業試驗。1980年蘇聯用地下氣化法生產的燃氣約15億立方米。1990年美國的地下煤氣站處理原煤達1.5億噸。
前蘇聯科學院動力研究所於1939年提出用滲透法對褐煤層進行地下氣化，生產電站用 的燃料氣，試驗進行很順利。
1973年美國礦務局對次煙煤煤層進行地下氣化試驗。試驗區面積1620m2，煤層埋深122m，厚度9m。從地面往煤層共鑽孔16個，採用水力壓裂法貫通。煤層點火後，送入空氣。投產後日產氣70000m3，煤氣熱值為5217～5589kJ/m3。煤層氣化效率約為75%。
影響因素
煤的地下氣化是非常複雜的物理和化學過程，影響煤氣質量的因素很多，既有地下氣化所採用的工藝措施，又有煤層自身的特性及煤層頂底板的賦存狀態。影響煤炭地下氣化過程的主要因素，可從煤層賦存條件、氣化爐結構、工藝條件、氣化爐運行狀況進行分析。
煤種、灰分、煤層厚度、煤層傾角等天然賦存條件都會對煤炭地下氣化產生不同程度的影響。煤炭地下氣化模型試驗表明，從低變質程度的褐煤、中變質程度的煙煤，到高變質程度的無煙煤都可以進行地下氣化，但氣化反應過程與煤的性質和組成有著密切的關係，地下氣化建爐時，應考慮煤層疏鬆方案，而褐煤最適於地下氣化方法，由於褐煤的結構方向性弱，孔隙率和比表面積大，水分大，透氣性高，較易開拓氣化通道，並容易實現火力貫通，故有利於地下氣化。
溫度場對煤氣熱值的影響是顯著的。維持一個高溫溫度場和相對較長的氣化通道有利於煤氣熱值的穩定和提高。
氣化劑的類型和氣化劑的濃度也是影響氣化過程的重要因素。氣化劑類型比如：空氣、富氧、富氧+水蒸氣分別作為氣化劑時，氣化結果有明顯不同。此外，氣化劑（富氧）的濃度和混合氣化劑的配比也對氣化的最終效果有著不可忽視的影響。
煤炭地下氣化爐內溫度場的一個重要影響因素就是煤層的含水量。在乾燥煤層中實施煤炭地下氣化時，需要注入水蒸氣調整煤氣中氫氣的含量。在含水比較小的煤層中進行地下氣化時，煤層的水有助於氫氣的生成；當煤層含水量比較大時，水的相變和分解會消耗大量的熱能，導致爐內溫度下降，進而使得煤氣組分變差，就需要採取有效措施(如增加氣化劑的鼓風量)降低煤層含水的影響。
