当前世界主要地下煤气化(UCG)项目

收稿日期:2010-09-10　基金项目:国际合作项目(2009D F R 60180)　作者简介:张明(1962-),男(汉族),河北人,新奥气化采煤有限公司副总机械师、教授级高级工程师,探矿工程专业,博士后,从事气化采煤技术研究工作,河北省廊坊开发区。

国内外煤炭地下气化技术现状及新奥攻关进展张　明1,2,王世鹏1,2(1.煤基低碳能源国家重点实验室,河北廊坊065001;2.新奥气化采煤有限公司,河北廊坊065001)摘要:介绍了国内外煤层地下气化的发展状况及最新进展,阐明了煤炭地下气化的优越性及技术发展过程中的坎坷历程,指出煤炭地下气化(U C G )是解决传统煤炭开采方法存在的一系列技术和环境问题的重要途径。

介绍了新奥无井式煤炭地下气化技术攻关成果,展望了地下气化采煤的前景。

关键词:煤炭开采;煤炭地下气化;无井式煤炭地下气化;新奥集团中图分类号:T D 84 文献标识码:A 文章编号:1672-7428(2010)10-0014-03T e c h n i c a l S i t u a t i o no fU n d e r g r o u n dC o a l G a s i f i c a t i o ni n C h i n aa n dA b r o a da n dt h eS t u d yP r o g r e s s o f E N N/Z H A N GM i n g 1,2,W A N GS h i -p e n g 1,2(1.S t a t e K e y L a b o r a t o r yo f C o a l -b a s e dL o wC a r b o n E n e r g y ,E N NG r o u pC o .,L t d .,L a n g f a n g H e b e i 065001,C h i n a ;2.E N NC o a l G a s i f i c a t i o nM i n i n gC o .,L t d ,L a n g f a n g H e b e i 065001,C h i n a )A b s t r a c t :T h e p a p e r i n t r o d u c e d t h e d e v e l o p m e n t s i t u a t i o na n dt h en e w e s t p r o g r e s s o f c o a l b e du n d e r g r o u n dg a s i f i c a t i o n i n C h i n a a n da b r o a d ,i l l u s t r a t e dt h e a d v a n t a g e s o f u n d e r g r o u n dc o a l g a s i f i c a t i o na n dt h et o u g hc o u r s eo f t e c h n o l o g y d e v e l o p -m e n t .U n d e r g r o u n d c o a l g a s i f i c a t i o n(U C G )i s a n i m p o r t a n t w a y t o i s s u e a s e r i e s o f t e c h n i c a l a n de n v i r o n m e n t a l p r o b l e m s i n t h e t r a d i t i o n a l m e t h o do f c o a l m i n i n g .T h ei n t r o d u c t i o nw a sm a d eo nt h ei m p r o v e m e n t r e s u l t so f n o n -w e l l t y p eu n d e r -g r o u n d c o a l g a s i f i c a t i o ni nE N NG r o u pa n d t h e p r o s p e c t o f u n d e r g r o u n dg a s i f i c a t i o nc o a l m i n i n g w a s f o r e c a s t e d .K e yw o r d s :c o a l m i n i n g ;u n d e r g r o u n dc o a l g a s i f i c a t i o n ;n o n -w e l l t y p e u n d e r g r o u n dc o a l g a s i f i c a t i o n ;E N N0　前言1888年,伟大的俄国科学家门捷列夫说:“我有一个梦想,那就是让煤直接在地下燃烧而变成可燃气体”。

一、地下煤气化技术煤炭地下气化(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。

煤炭地下气化技术(UCG)作为一种开采地下煤炭资源的新技术，较传统物理井工开采有明显的优点。

不仅可以回收矿井遗弃煤炭资源，而且还可以用于开采井工难以开采或开采经济性、安全性较差的薄煤层、深部煤层、“三下”压煤和高硫、高灰、高瓦斯煤层；地下气化燃烧后的灰渣留在地下，减少了地表下沉，无固体物质排放，煤气可以集中净化，大大减少了煤炭开采和使用过程中对环境的破坏。

地下气化煤气不仅可作为燃气直接民用和发电，而且还可用于提取纯氢作为合成液体燃料和化工原料的原料气。

因此，煤炭地下气化技术具有较好的经济效益和环境效益，可大大提高煤炭资源的利用率和利用水平，是我国煤炭绿色开采技术的重要研究和发展方向。

1、煤炭地下气化原理煤炭地下气化工艺可用图1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。

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。

(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1200~1400℃，致使附近煤层炽热和蓄热。

煤炭地下气化标准煤炭地下气化（Underground Coal Gasification，简称UCG）是指将煤炭在地下高温条件下进行化学反应，产生可燃气体的一种技术。

UCG技术可以有效利用深埋煤炭资源，提高能源利用率，减少煤矿开采对环境的影响。

为了确保UCG技术的安全、高效进行，各国制定了一系列标准和规范。

一、概述UCG技术标准主要包括对煤炭地下气化工艺的要求，以及对工艺过程中涉及的安全、环境等方面的规定。

标准的目的是确保UCG过程的可持续发展，并保护人类和环境的安全。

二、煤炭地下气化工艺标准1. 煤炭选择标准：UCG技术要求选择具有一定热值和适宜供气性质的煤炭进行地下气化。

标准应包括对煤种、煤层厚度、灰分含量等技术要求。

2. 井筒与工艺管道标准：UCG过程需要开挖井筒，以及连接与输送气体的工艺管道。

标准应包括井筒和管道的尺寸、材料和施工要求。

3. 反应区管理标准：UCG技术通过对煤层进行加热和气化反应，产生可燃气体。

标准应规定反应区的管理要求，包括温度控制、反应稳定性、废料处理等方面。

4. 气体收集与净化标准：UCG技术产生的气体需要进行收集和净化处理，以获得高质量的燃气。

标准应包括气体收集系统、净化设备以及废气排放的要求。

5. 安全与防灾标准：UCG过程中存在一定的安全风险，如煤层爆炸、顶板塌陷等。

标准应包括安全管理要求，如监测系统、应急救援等方面。

三、环境标准1. 大气污染物排放标准：UCG技术会产生一定的大气污染物，如二氧化碳、一氧化碳等。

标准应规定对这些污染物的排放限值，以保护大气环境质量。

2. 地下水保护标准：UCG技术涉及地下水资源，标准应包括对地下水保护的要求，如井筒防渗漏措施、废水处理等方面。

3. 土壤保护标准：UCG技术可能会对土壤产生一定影响，标准应包括土壤保护和修复的要求，如污染防治、土壤改良等方面。

四、监测和评估标准UCG技术需要进行系统的监测和评估，以确保其符合标准。

煤炭地下气化技术现状及产业发展分析(2014-11-11 09:29:45)煤炭地下气化技术现状及产业发展分析煤炭地下气化（ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｃｏａｌｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ＵＣＧ）是将地下赋存的煤在煤层内燃烧、气化成煤气，输送到地面，作为能源或化工原料，特别适用于常规方法不可采或开采不经济的煤层，以及煤矿的二次或多次复采，产品气可以经过处理通过管道输送，也可以直接使用煤气发电或化工合成。

煤炭地下气化（ＵＣＧ）是一门融多学科为一体的综合性能源生产技术，牵涉到地质学、水文学、钻井技术、点火燃烧控制技术、产品气加工利用技术、生态环境保护技术等一系列技术，其复杂程度远超地面气化，这也使其风险程度增加。

目前，煤炭地下气化（ＵＣＧ）技术在少数国家已经实现了少量的商业化应用，俄、美、英、德国、澳大利亚、日本和中国等国家已不同程度地掌握了该领域的一些关键技术。

１煤炭地下气化（ＵＣＧ）基本原理及相关技术１. １基本原理煤炭地下气化的过程主要是在地下气化炉的气化通道中实现的，整个气化过程可以分为氧化、还原、干馏干燥３个反应区（图１）。

从化学反应角度来讲，３个区域没有严格的界限，氧化区、还原区也有煤的热解反应，３个区域的划分只是说在气化通道中氧化、还原、热解反应的相对强弱程度。

经过这３个反应区以后，生成了含可燃组分主要是Ｈ２、ＣＯ、ＣＨ４的煤气，气化反应区逐渐向出气口移动，因而保持了气化反应过程的不断进行，气化通道的煤壁（气化工作面）不断燃烧，向前推进，剩余的灰分和残渣遗留在采空区。

１.２关键技术类型１）有井式气化技术。

该法又称巷道式地下气化炉技术（图２）。

在开采或废弃的煤矿井中建地下气化炉，以人工掘进的方式在煤层中建立气化巷道，并在进气孔底部巷道筑一道密闭墙（促使定向燃烧煤层），然后便可将密闭墙前面的煤炭点燃气化，从一个井筒鼓风，通过平巷，由另一个井筒排出煤气。

此法只应用于关闭矿井中遗弃资源的回收，须进行井下施工，作业环境和安全性差，这对其应用带来不利。

煤地下气化研究现状及发展趋势建环0902 严清u200916252世界上探明可采石油储量预计只可开采到2050年；探明可采天然气储量也将在60 年左右枯竭；而煤炭储量则比较丰富，未来世界的能源结构将可能再一次以煤炭为主。

然而，煤炭开采与利用过程中，会排放出大量有害气体和导致温室效应的CO2，对环境造成重大影响，不得不迫使各国重新审视煤炭的开采与利用。

煤炭地下气化（Underground Coal Gasification，简称UCG）是把煤的开采和转化结合起来的加工方法。

关于煤的地下气化的设想可以追溯到一个多世纪以前,1868年, Williamsiens 首先提出了地下气化设想。

门捷列夫曾描述过这种可能:人们将不必把煤从地下开采出来, 而是将它就地转化成煤气,再将煤气引出地面向外输送。

煤的地下气化从根本上改变了煤炭的开采与利用方式，重新定义了“清洁煤”的概念，既提高了煤的开采与利用效率，又克服了煤炭在开采与应用中给环境带来的负面影响。

利用这一技术可以保障在对环境不造成较大影响的前提下，将煤炭作为能源主题，满足社会长期的能源需求，引起了全世界的高度关注。

1.煤炭地下气化发展概况开展煤地下气化研究的主要国家有前苏联、美国、法国、德国等国。

美国能源计划的一项主要任务是发展环境上可以接受的利用煤的方法。

所以,发展从煤获取清洁燃料的方法是一项备受重视的工作。

[1]其中前苏联取得的成就最显著,地下气化工业已达30 多年,试验过许多开发气化通道的方法,包括注水、断裂、渗漏、燃烧、钻孔燃烧、电贯通等,反向燃烧法已被应用到实际开发中。

[2]继前苏联和美国在煤炭地下气化领域取得显著成果后,欧洲(尤其是西欧)也在地下气化方面获得长足进展,并呈方兴未艾之势。

[3]近年来，各国投入了大量的人力、物力和财力，对煤炭地下气化进行了多层次的、大规模而细致的研究与开发。

使煤炭地下气化从理念上形成了新的发展趋势，使高碳煤炭资源，变成为环境友好的、准可再生的能源。

国内外地下煤制气污废水处理现状及存在问题摘要：针对迅速发展的地下煤制气（简称UCG）这个新兴产业中亟待解决的出口原料气耗水量大，产生大宗含生化有毒有害及抑制性物质高、浓烈酚、氨臭味、焦油等的污废水和废气，处理极其困难，且其对人和环境等危害十分严重的问题，世界各国都在大力寻求科学、合理的解决方案。

文章从行业概况、国外现状及存在问题、国内现状及存在问题等方面进行了详细阐述，为读者全面了解和熟悉国内外地下煤制气污废水处理的现状及存在问题搭建了一个深入认知的平台，也为后续开展地下煤制气无废水处理及深度循环再利用夯实坚实基础。

关键词：煤制气；技术；现状；问题；一、概述近些年来，世界各地新型煤化工快速发展，地下煤制气（Underground Coal Gasification，简称UCG）产业发展极为迅速，日新月异。

但该产业存在一个亟待解决的重大难题：冷却地下气化炉出口原料气需水量巨大，同时产生大宗含生化、有毒、有害及抑制性物质高、浓烈酚、氨臭味、焦油等难分解物质的污废水和废气，处理极其困难，对人、环境等危害十分严重，世界各国的相关各企业及科研单位都在寻求好的解决方案，但目前暂无好的方式、方法。

中国，地下煤制气项目也比较快速，不过绝大部分产业所在区域大多水资源匮乏，与水资源分布呈现逆向，生态环境脆弱，水环境容量有限。

因此，与之相关的地下煤制气污废水高效处理与深度循环再利用技术成为制约和保障煤制气快速发展、保护环境和绿色低碳生产的关键因素之一。

二、国外现状及存在问题德国科学家威廉姆斯·西蒙斯于一八六八年第一次大胆提出将地上气化炉移到地下，在地下直接对煤炭进行气化，首次提出煤炭原地气化的可能性。

俄罗斯化学家门地列夫于一八八八年提出煤地下气化（即UCG）的基本工艺及流程。

二十世纪一十年代，美国化学家贲特思经过自己的不懈努力，荣获标志着煤炭地下气化技术的相对成熟的美国、英国和加拿大等的三个煤地下气化技术专利。