地下煤气化技术篇1
【关键词】煤炭地下气化；发展方向
煤炭地下气化是指在煤层赋存地点直接获得可燃气体的过程，即在地下将固态矿物通过热化学过程变为气态燃料，然后由钻孔排出到地面，它的主要成分是含碳元素为主的高分子煤，在地下燃烧转变为低分子的燃料，直接输送到地面的化学采煤方法。
1.煤炭地下气化适用条件
煤炭地下气化是开采煤炭的一种新工艺，其特点是将埋藏在地下的煤炭在地下直接变为煤气，通过管道把煤气供给工厂、电厂等各类用户，使现有矿井的采煤作业改为采气作业，由于煤炭地下气化具有安全、高效、低污染等优点，所以世界各国对此都非常重视，我国也于1958年开始进行不断的研究和试验，其中余力教授在1994年和1996年分别在新河矿和刘庄矿用新工艺生产的煤气，其可燃气体在85%-96%，其中CH4的含量超过国外气化的3-5倍，热值达12.54mJ/m3以上，它不仅可作为燃料直接发电、工业和民用，还可以用作化工合成气，生成众多的化工产品，还可以提取纯氢（其中氢含量在63.6%-71.9%），氢还是煤液化必不可少的原料。显然这将大幅度提高吨煤价值，使古老的煤矿企业，成为具有多种产品的联合大企业，经济效益十分显著。
那么哪些煤炭资源适合煤炭地下气化呢？根据世界各国多年的研究经验知道，埋藏过深或过浅及不宜用井工开采的煤层都是适合进行地下气化的，它不但改善了矿工的劳动条件，而且气化对地表破坏较小，没有废矸，还有利于防止大气污染，煤炭地下气化的经济效益也很好，其投资仅为地面气化站的1/2-1/3。
经多年的研究和试验得出的经验，多孔而松软的褐煤及烟煤厚煤层较容易气化，而薄煤层，含水分多的煤层和无烟煤较难气化，稳定而连续的煤层，顶底板的透气性小的煤层以及倾角超过35°的中厚煤层对气化更为有利。
数据显示，煤炭地下气化的产量与成本关系为：日产煤气6×104m3，成本为0.20-0.28元/m3；日产煤气8×104m3，成本为0.18-0.23元/m3；日产煤气10×5m3，成本为0.15-0.18元/m3；日产煤气12×104m3，成本为0.10-0.16元/m3；很明显，煤炭地下气化的成本比地面气化成本（0.40-0.50/m3）降低50%以上，从成本上看煤炭地下气化经济效益也是十分可观的，也就是说在具备煤炭地下气化条件的煤田进行地下气化，经济上是完全可行的，这就为煤炭地下气化的发展提供了可能。
2.煤炭地下气化发展方向
煤炭地下气化自试验以来，得到了较迅速的发展，但至今尚未进入实用推广阶段。世界各国对煤炭地下气化均相当重视，投入了大量的物力和人力来发展和完善这一新的采矿技术，因此地下气化也出现了许多新的发展方向。另外利用煤炭地下气化技术回收报废矿井的煤柱、边角煤也是国内外气化的一个方向，目前主要的发展方向有以下几种：
2.1无井式长壁气化法
为了提高煤气的质量和产量，国外实验了无井式长壁气化法，它是从地面钻定向弯曲钻孔，当钻孔到达煤层后，在煤层中直接钻进贯通，贯通后，在钻孔的底部点火进行地下气化，从弯曲钻孔的一端鼓风，从钻孔的另一端排出煤气，这种方式完全取消地下作业，但施工定向弯曲钻孔对钻机技术要求较高，要求煤层条件是煤厚2m，埋藏深度300m，钻孔水平钻进至少50m，实际上水平钻进可达90-100m。前苏联早在90年代就已经设计出了这种能打定向钻孔的涡轮钻机，并做了实地试验，中国矿业大学也早已经试验成功拐角钻进，钻机技术的突破无疑为无井式煤炭地下气化技术的发展提供了助力。
2.2报废矿井煤炭地下气化
在报废矿井进行煤炭地下气化，也是世界各国研究的重要方向，报废矿井地下气化的新工艺与无井式气化工艺相比，具有以下优势：
（1）报废矿井具有完备的基础设施，如土地、道路、电网、通迅网、工厂、办公楼、家属宿舍等，这些全部可以利用，可以大大节省基建投资。
（2）报废矿井经过多年开采，地质资料十分详细，煤层的构造十分清楚，其精确性与可靠性是地面勘探无法比拟的，这样气化站的地质勘探投资也将节省。
（3）报废矿井在多年开采过程中，煤层已经疏松，煤层中的地下水也已疏干。因些气化盘区疏水工程投资也将节省。
（4）地下气化发生炉的通道建设，可以使用老矿井的全部井下巷道，除了可以节约部分建炉投资外，还可以出工程煤补偿投资。
（5）由于老矿井的特殊情况，气化发生炉的通道断面就可以尽量大，因此通风阻力就小。供风压力也可以小，可以减少运行时的电耗。
（6）煤炭地下气化的过程，始终没有离开煤矿企业，这就为报废煤矿或及将报废煤矿转产提供机会，也能安排闲散劳力，是新型煤矿联合企业的雏形，是我国老矿井及煤炭行业的必由之路。
（7）综上所述，在报废矿井发展煤炭地下气化，是符合我国国情的，它不仅在经济效益上可观，社会效益也十分显著。
2.3地下气化区燃烧面位置与温度的控制
目前地下气化燃烧面位置与温度控制仍是一个难题，美国在90年代就已试用卫星红外摄影进行监控，以探明燃烧面的确切位置和温度情况，从而用通过调节供氧量和供水蒸气量来控制其温度，提高或降低燃烧面的气化强度，提高煤气的热值，效果良好。并且该矿的气化产品价格已达商业应用标准，但是卫星监控费用较高，若计入卫星租用费成本仍然太高，而不用卫星监控则地下气化情况不明，气化效果和煤气质量难以控制。
2.4气化、化工联合企业的发展
煤炭地下气化得到的煤气不仅可供工业和民用，还可发电。煤气中除可燃气体以外，还伴生有许多重要的化学物质，如酚、苯、吡啶、油酸、硫等物质，因此煤炭地下气化站不仅可以作为动力企业，还可以做为化工联合企业。
3.结束语
现在全世界大气污染越来越严重，不断发展清洁能源减少污染已经成为世界各国的共识。尤其是近年来我国多个城市雾霾天气越来越多，燃煤污染成为越来越多人的诟病，发展煤炭清洁开采和燃烧技术，在我国这个煤炭储量大国、煤炭消费大国越发显得重要，相信随着煤炭地下气化技术的不断发展和完善，煤炭地下气化的春天很快就会到来。
【参考文献】
地下煤气化技术篇2
【关键词】新型煤化工；技术现状；发展思路
0.前言
煤化工可分为传统煤化工和新型煤化工。传统的煤化工主要用来发电、炼焦和作为工业燃料以及合成氨、尿素、甲醇、甲醛、乙酸、电石和乙炔衍生物（氯乙烯、醋酸乙烯、1，4-丁二醇）等。新型煤化工包括煤制油、煤制烯烃、煤制乙二醇、煤制天然气和煤制二甲醚[1]。
1.新型煤化工的技术现状
1.1煤制油的技术现状
煤液化技术在科学上称为煤基液体燃料合成技术，按合成工艺的不同，煤制油可以分为煤直接液化燃油和煤间接液化燃油2种。
（1）煤直接液化燃油：
煤直接液化燃油是指先将煤磨成煤粉，然后通过高温（400℃以上）、高压（10mpa以上），在催化剂的作用下加氢裂解，转化成液体燃油[2]。目前，国际上已开发出的煤加氢液化工艺有10多种，比较有代表性的有日本的neDoL工艺、德国的iGoR工艺、美国的Hti工艺。3种工艺中，比较成熟可靠的是德国的iGoR工艺，其转化率能达到97%[3]。神华集团在20世纪末开始开发煤直接液化工艺，该项目引进美国碳氢技术公司煤液化核心技术，并进一步进行了调整与改进，将储量丰富的神华优质煤按照国内的常规工艺直接转化了柴油。
（2）煤间接液化燃油煤间接液化燃油是指先将煤转化成合成气（Co和H2），然后在一定温度、压力及催化剂的作用下合成生产出的煤油。目前，已经工业化的煤间接液化技术只有南非SaSoL的F-t合成技术和荷兰Shell公司的SmDS技术[4]。
1.2煤制烯烃的技术现状
煤基制烯烃工艺路线为：粉煤在高温、高压条件下气化成主要成分为Co和H2的粗合成气，再经过变换及净化工序合成粗甲醇，粗甲醇精制除去水、二甲醚、甲酸甲酯等轻于甲醇的低沸点物质得到精甲醇，最后将精甲醇转化为低碳烯烃。当前，国外开发研究比较成功的甲醇制烯烃工艺主要有美国环球石油公司和挪威海德鲁公司共同开发的甲醇制烯烃（mto）技术以及德国Lurgi公司的甲醇制丙烯（mtp）技术，而国内主要有中国科学院大连化学物理研究所（简称大连化物所）的甲醇经二甲醚制低碳烯烃（Dmto）技术、中国石油化工股份有限公司的甲醇制烯烃（Smto）技术以及清华大学循环流化床甲醇制丙（Fmtp）技术。目前，国内已建成的煤制烯烃项目主要有神华包头煤化工有限公司煤制聚烯烃项目、大唐国际发电股份有限公司煤制聚丙烯项目和神华宁夏煤业集团煤制聚丙烯项目[5]。
1.3煤制乙二醇的技术现状
煤制乙二醇技术是将煤制成合成气，再以合成气中的一氧化碳（Co）和氢气（H2）为原料制取乙二醇。目前，我国在世界上已率先实现了煤制乙二醇（Co气相催化合成草酸酯和草酸酯催化加氢合成乙二醇）成套技术的工业化应用。而国外技术未能实现工业化，其原因在于没能获得核心催化剂的关键制备技术和工业一氧化碳深度脱氢净化等系列关键工艺和技术，以及关键单元的技术集成[6]。
1.4煤制天然气的技术现状
煤制天然气的主要工艺流程为：煤气化生产合成气，合成气通过一氧化碳变换和净化后，经过甲烷化反应生产天然气。整个工艺在技术上是成熟的，现在国内外有关学者和公司将研发重心放到了气化技术的革新上[7]。煤制天然气的气化工艺[8]可分为蒸汽-纯氧气化，加氢气化和催化蒸汽气化三种工艺。煤制天然气的另一核心技术是甲烷化工艺。目前国内还没有掌握大型合成气甲烷化工艺，主要技术要向国外公司购买。目前使用的甲烷化技术主要是托普索甲烷化循环工艺技术和DaVY公司的甲烷化技术[9]。
1.5煤制二甲醚的技术现状
二甲醚的生产工艺路线很多，目前工业上应用的主要是甲醇脱水工艺和合成气直接合成二甲醚工艺。甲醇脱水法先由合成气制得甲醇，然后甲醇在固体催化剂作用下脱水制得二甲醚，甲醇脱水法又分为甲醇气相催化脱水法和液相催化脱水法；合成气一步法以合成气（Co+H2）为原料，合成甲醇和甲醇脱水反应在同一反应器中完成，同时伴随Co的变换反应，一步法多采用双功能催化剂[10]。
甲醇气相催化脱水法是目前国内外使用最多的二甲醚工业生产方法。合成气一步法合成二甲醚工艺主要有日本nKK公司的液相一步法新工艺、大连化学物理研究所的固相新工艺、美国空气化学品公司浆态床一步法合成二甲醚工艺等。
2.新型煤化工产业发展思路
新一代煤化工技术是指以煤气化为龙头，以碳—化工技术为基础，合成、制取各种化工产品（和燃料油）的煤炭洁净利用技术。我国新型煤化工发展的总体思路与重点发展新型煤化工，应坚持与传统煤化工结构调整相结合，坚持提高效益与节能减排相结合[11]。
2.1以清洁能源为主要产品
新型煤化工以生产洁净能源和可替代石油化工产品为主，如汽油、柴油、液化石油气、航空煤油、聚丙烯原料、乙烯原料、电力、替代燃料（甲醇、二甲醚）、热力等，以及煤化工独具优势的特有化工产品，如芳香烃类产品。
2.2推进煤-电-热-化一体化发展
新型煤化工是未来中国能源技术发展的战略方向，我们要切实扭转煤化工项目生产单一产品的单纯煤化工发展模式，着力发展煤-电-化-热一体化，实现煤化工与电力、热力联产和负荷的双向调节。紧密依托于煤炭资源的开发，并与其它能源、化工技术结合，探索煤化工产品、副产物的综合利用，如二氧化碳制绿藻、煤渣制氧化铝、合成油产品综合利用等，形成煤炭—能源化工一体化的新兴产业。
2.3建设大型企业和产业基地
新型煤化工发展将以建设大型企业为主，包括采用大型反应器和建设大型现代化单元工厂，如百万吨级以上的煤直接液化、煤间接液化工厂以及大型联产系统等。在建设大型企业的基础上，形成新型煤化工产业基地及基地群。每个产业基地包括若干不同的大型工厂，相近的几个基地组成基地群，成为国内新的重要能源产业[12]。[科]
【参考文献】
[1]杨卫兰.我国新型煤化工发展现状及前景分析[J].石油化工技术与经济，2012，28（5）：22-26.
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地下煤气化技术篇3
关键词：煤化工技术发展研究
中图分类号：tQ54文献标识码：a文章编号：1674-098X（2014）10（b）-0024-01
1我国煤化工技术的最新发展
我国一直是世界上在煤化工技术投入和研发等方面最大的国家之一，煤在我国的能源结构中的重要性不言而喻，近些年，我国在不断引进吸收国外煤化工技术的基础上不断加强自主研发，多项煤化工技术已经达到国际先进水平，尤其是在煤炭的液化、煤制烯烃等技术上更是达到了世界领先水准，下面简单介绍我国当前煤化工技术的最新发展中的一些代表性技术。
1.1煤炭的液化技术
煤炭的液化技术即所谓的煤制油技术，随着我国国民经济的快速发展，对石油的需求量越来越大，据有关数据统计，2013年我国的石油进口达到2.82亿t，石油对外依存度已经达到了56%，也就是说我国超过一半的石油消耗需要从国外进口，近年来，我国一方面调整石油战略，加大石油进口多元化；另一方面加快煤炭的液化技术的研发，利用我国丰富的煤炭资源来进行液化以弥补石油资源的不足，当前，煤炭的液化技术主要有两种技术，一种是煤炭直接液化技术；另一种是煤炭间接液化技术。
1.1.1煤炭的直接液化技术
煤炭的直接液化就是指对煤炭在一个较高的温度和压力之下，利用加氢的工艺同时辅助以一定的催化剂来得到液态产物例如汽油、柴油、航空煤油等的技术。我国从20世纪70年代末开始这项技术的研发，目前在这项技术上已经达到了国际先进水平，神华集团在对当前世界上三大煤炭直接液化技术研究的基础上，提出了拥有我国自主知识产权的煤炭直接液化生产工艺，其生产工艺主要采用人工合成超细铁催化剂，并且用量不大，将传统的溶剂脱灰过程取消，对有关的循环溶剂进行加氢处理，有效提高溶剂的供氢能力，并已经在2008年12月在内蒙古鄂尔多斯建成了世界上最大的煤炭直接液化项目。煤炭直接液化技术在我国拥有者广泛的应用前景，未来还会在新型催化剂的研发、进一步开发大型反应器等方面进一步改善煤炭直接液化生产工艺，进一步优化煤炭直接液化的生产工艺工程。
1.1.2煤炭的间接液化技术
煤炭的间接液化是首先将煤进行气化得到合成气，然后再利用一定的催化剂在合适的温度和压力之下，将得到的合成气转化为各类液态品的技术。我国的煤炭间接液化技术研究较直接液化开始较早，目前，国内的煤炭间接液化已经进入商业化发展阶段，通过加快建设煤炭间接液化项目，可以进一步多元化我国的能源消费结构、有效保护环境、节约资源，还可以将这一部分省下来的资金用以发展太阳能、风能等清洁能源的研发上。
1.2煤制甲醇技术
目前，我国的煤制甲醇技术已经相当成熟和完善，煤制甲醇技术在世界上处于领先地位。所谓煤制甲醇就是首先利用煤气化技术得到合成气，然后在合适的温度和高压下借助催化剂合成甲醇。目前，我国在煤制甲醇技术上已经十分成熟，和国外基本上借助天然气为主要原料生产甲醇不同，得益于我国丰富的煤炭资源，我国近年来不断加强在煤制甲醇方面的投入，2005年10月投产的陕西神木化学工业有限公司煤制甲醇项目，投入32亿元，年产甲醇量达60万t，是目前国内已经建成的规模最大的煤制甲醇生产企业。2007年我国出台禁止利用天然气生产甲醇的政策，因此煤制甲醇技术和规模发展很快，2010年我国煤制甲醇占到了甲醇生产总量的63%以上，目前已经进入了大型化和商业化生产阶段。但是应该看到目前我国甲醇生产产能过剩的格局已经十分明显了，未来煤制甲醇要进一步走集约化和高效化生产的道路。
1.3煤气化技术
煤气化技术应该是煤化工技术中最为基础也最为重要的技术之一了，煤气化技术是指采用氧气、水蒸气、氢气等为气化剂，以煤为基本原料，在气化炉中以一定的温度和压力通过化学反应将煤中的可燃部分进行气化，最终转化为一定的气体燃料的生产过程。当前，对煤炭的气化主要采用地面气化和地下气化两种形式，其主要区别是在于煤炭是否被事先开采出来，我国的煤气化技术研究起步最早，清末已经在上海建成了第一座煤气化工厂，新中国成立以来，煤气化技术突飞猛进，目前国内的煤气化技术已经十分成熟，正在向着大型化、高效化、集约化的方向发展，当前已经掌握了一系列的拥有自主产权的核心技术例如水煤浆加压气流床煤气化技术、干吗煤粉加压气流床煤气化技术等一系列先进技术，目前，我国的煤气化企业正不断进行设备的大型化、煤种类的多元化的研究，进一步扩大我国的煤气化产业的发展。煤气化技术的一般流程见图1。
2结语
总之，随着我国能源形势的不断严峻和国家能源政策的不断调整，大力发展相关的煤化工技术以进一步提高我国煤资源的利用率同时进一步优化我国能源消费格局，保护环境，有着极大的现实意义，因此，未来我国应该将进一步鼓励发展各种煤化工技术的发展，努力提高我国煤化工技术的水平，为我国能源消费和环境保护奠定良好的基础。
参考文献
[1]周小野.浅议我国煤化工技术的现状与发展[J].科技创新导报，2011（29）：63.
[2]雍永祜.展望2000年我国煤化工技术[J].煤化工，1996（4）：3-18.
地下煤气化技术篇4
【关键词】山西省;低碳经济;Co2;Co2－eCBm技术
引言
随着温室气体引发的全球气候问题日益凸显，Co2捕集、利用与封存技术引发广泛关注。作为我国的能源大省，山西省Co2减排压力巨大。本文针对目前山西省资源分布、利用及碳排放现状情况，提出山西省减排Co2适用Co2－eCBm技术，该技术的应用可实现山西省大规模减排Co2，为我国实现Co2减排的目标作出实质性的贡献。
1山西省发展低碳经济背景
随着经济的快速发展，温室气体浓度迅速增大，引发灾害日益频繁，严重威胁人类的生命安全。研究表明，在众多排放的温室气体中，二氧化碳约占温室气体排放总量的64%［1］，是导致温室效应及全球变暖的首要原因。在可持续发展的大背景下，温室气体控制，减少Co2排放并降低大气中Co2浓度引起人们广泛关注。碳经济是以能源高效利用、清洁能源开发为目标，以低能耗、低污染、低排放为基本要求，以能源技术和减排技术创新、产业结构和制度创新为手段，以绿色GDp为目的的革新性经济模式。基于我国富煤贫油少气的资源状况，导致每年煤炭产量50%左右用于火力发电，以满足我国80%左右的电力需求。在我国低碳经济发展中，实现“低碳绿色”的低碳经济的关键在于煤炭资源化利用寻求一条可持续发展之路。中国政府十分关注在达到发展经济目的的同时，又要保护好人类赖以生存的大气、淡水、海洋、土地和森林等自然资源和环境，使后代子孙能够永续发展和安居乐业。在2015年底结束的巴黎气候变化大会上，中国政府承诺:到2030年单位国内生产总值Co2排放量比2005年下降60%～65%。因此，我国面临的国际压力日趋加大，减排任务十分繁重。山西省是我国重要的煤炭资源大省，又是我国重要的煤化工基地，属于典型的高碳经济省份，碳排放总量和份额均居全国前列。应对全球气候变化、发展低碳经济的大背景下，山西面临前所未有的温室气体减排压力。《山西省应对气候变化规划2013年～2020年》明确提出，到2020年，单位地区生产总值Co2排放量较2005年累计下降45%。这也意味着，山西省Co2减排工作迫在眉睫。
2山西省CCUS技术的应用前景
2.1CCUS技术简介面对全球气候变化的问题，研究人员从实践中得出Co2捕集、利用及封存(CCUS)技术具有大规模的减排Co2的潜力，CCUS技术利用废弃油气田、深部咸水层、不可开采煤层等地下空间封存Co2，用于提高石油采收率(eoR)、煤层甲烷回收(eCBm)、增采页岩气、溶浸采铀、增强地热系统等。该技术是当前国际社会普遍接受的应对全球气候变化、控制温室气体排放的重要措施［2］。山西省拥有丰富的煤炭资源及煤层气资源，由于煤炭及煤层气资源利用技术相对落后，煤层气采收率低，Co2等温室气体排放量巨大。Co2注入及驱替煤层气(Co2－eCBm)技术提供了可实现的大规模Co2减排的途径。山西省深部煤层处置Co2的潜力巨大，是该技术开发应用的主要地区［3］。Co2－eCBm技术是向煤层注入Co2驱替置换煤层中的甲烷气体，即可以提高煤层气甲烷的采收率，同时又能达到封存Co2的目的。研究表明，采用Co2置换煤层气与采用常规降压产生煤层气相比，前者可以回收90%以上的煤层气，而后者只能回收30－70%。这向技术对全球的环境和经济都具有重要的意义［4］。2.2山西省资源储量现状2.2.1山西省煤炭资源储量现状山西省作为我国煤炭资源及煤层气资源大省，同时也是Co2排放大省，且具有适宜Co2地质封存的地质构造单元和煤储层，为我省开展Co2－eCBm技术提供了先决条件。以“山西省煤炭资源潜力评价报告”(2012.12)的工作方法原则，对照《山西省煤炭资源利用现状调查》(2011.9)相关基础数据，经过测算，全省预测埋深2000m以浅潜在煤炭资源的赋存面积20515.21km2，山西省预测的潜在煤炭资源量约为2627.48亿t［5］。2.2.2山西省煤层气资源储量现状山西省煤层气资源丰富，开发条件优越。根据刘2.3山西省Co2－eCBm技术应用优势2.3.1具有集中的Co2排放源山西省是全国碳排放总量与强度较高的省份之一，根据山西省经济普查报告显示:2008年，山西省能源消费总量为14664.4万吨标准煤，碳排放总量为3.81亿吨，比2005年增长了19.1%。2009年，全年能源消费总量为15590.59万吨标准煤，2010年，全省能源消费总量16808万吨标准煤，2005～2010年碳排放量呈现逐年增长的趋势。据测算2015年Co2排放总量达5.5亿吨。目前我省集中排放源较多，排放量较大，主要分布在电力、水泥、钢铁、化工等行业，较为充足的Co2排放源为Co2－eCBm技术的广泛应用提供了碳源基础。2.3.2具有适宜Co2地质封存的地质构造单元和煤储层山西省总体地质构造被地质学家称为“山西台背斜”，其总体构造为一系列呈北东向雁行斜列分布的断陷盆地和其相间的断隆台地所组成，为煤炭和煤层气的形成创造了有利的地质构造条件。而丰富的煤层气资源得以长期保存为我们寻找Co2地质封存可用结构体提供了理论依据。山西省构造煤盆地中煤层气的长期存在和稳定保存，充分证明了山西煤盆地可以长期稳定地保存气体资源，其安全稳定程度可以达到相当于煤层气在煤正［5］统计结果得，山西省2000m以浅预测含气面积35796.86km2，资源总量83097.86亿m3，此外，预测2000m以深煤层气资源量为35975.57亿m3。2000m以浅煤层气预测量按煤田统计，沁水煤田煤层气资源量最为丰富，河东煤田次之，二者占资源总量的90%以上。按埋深统计，1500～2000m煤层气资源量最为丰富，1000～1500m次之，二者约占资源总量的78%。田内赋存的地质年代尺度。山西省深部煤层地质构造简单，煤层稳定，上覆岩层密闭性好，水文地质条件相对简单，是Co2地质封存有利区。2.3.3具有煤层气工业化开采的经验及广阔的市场需求前景截止2015年年底，中联、中石油、中石化、蓝焰等大型企业已工业化开采煤层气多年，在山西省施工煤层气井10000余口，分布于沁水、河东、西山、宁武4个煤田。目前，主要煤层气生产项目集中于沁水盆地南部，其已成为我国重要的煤层气生产基地。沁水盆地拥有全国1/10的煤层气资源，拥有1/5的煤层气矿权登记面积，拥有75%的探明地质储量，现有产气量占全国煤层气产量的78%。山西是煤层气资源大省，资源储量约9万亿m3，占到了全国总量的近三分之一。煤层气产业是山西省当前大力发展的九大战略性新兴产业之一，“十三五”期间，山西煤层气产能要达到400亿m3。然而，山西多数煤田煤层气含气量很高，但煤层渗透率低，煤层气开采难度大，Co2－eCBm可以通过提高煤层气采收率，大幅度增加煤层气产能与产量，在山西具有巨大的市场需求。
3结语
地下煤气化技术篇5
关键词:煤气化技术发展及应用
煤化工产业作为化学工业的极为重要的组成部分,是以煤为主要原料生产化工产品的产业,包括煤热解、煤气化、煤焦油加氢、煤气化制合成氨、煤气化制甲醇、煤气化制乙二醇、煤制油、煤制烯烃、煤气化制SnG液化生产LnG等行业,其产品涵盖合成氨、甲醇、尿素、油品、乙二醇、乙烯、丙烯、液化天然气等。而煤气化是煤化工产业的龙头技术。在目前的社会条件下,根据其是否可以作为大型工业化运行的技术,可以将煤气化技术分为固定床气化技术、流化床气化技术和气流床气化技术。
1、固定床气化技术的发展及应用
1.1常压固定床煤气化技术
在常压下,将空气、蒸汽等作为气化剂,将煤转化为煤气的过程就是常压固定床煤气化。这个技术较为成熟可靠,具有简单的操作流程、较少的投资和较短的建设周期,因此在被广泛应用于国内冶金、机械等行业的燃气制取工作中;同时在中小型合成氨厂、甲醇厂的合成气制取中都有极其广泛的应用[1]。但是,这种煤气化技术对原料煤有比较高的要求,而且单炉具有较小的生产能力、较高的渣中残碳和在气化为常压煤气时较高的的压缩功耗。随着社会经济和技术的飞速发展,煤气化技术也得到了较大的发展。又由于国家提高了对煤化工准入生产规模的要求,因此,这种技术已经很少在新建的大型煤化工装置中使用了。
1.2加压固定床煤气化技术
加压固定床气化技术的典型代表是鲁奇加压气化技术。该气化技术的原料具有较广的适应范围,除了具有较强黏结性的烟煤不能气化之外,可以气化包括具有较高的可气化灰分的劣质煤在内的从褐煤到无烟煤的所有煤。鲁奇气化炉中的煤和气化剂运动方向是相反的,具有较低的炉温,采用固态排渣。鲁奇加压气化技术较为成熟可靠,具有较高的气化效率、碳转化率等,同时,在各类气化工艺中,它消耗的氧气量较低,而且具有极其简单的原料制备和排渣处理工艺,在城市煤气生产中得到了极其广泛的应用。其缺点是废水量大,水处理系统庞大。目前Lurgi公司推出的markⅣ和mark+有了较大改进;另外采用熔融液态排渣的BGL炉,气化能力大大提高,氧耗、蒸汽耗大幅度降低,废水量显着减少,经处理可实现污水零排放。在我国一些大型的褐煤气化制天然气项目多采用鲁奇炉,BGL炉正在推广应用阶段,前景看好。
2、流化床气化技术的发展及应用
流化床气化是以碎煤为原料、以氧气及水蒸气等为气化剂的一项技术,又可以称为沸腾床气化。其气化过程为以一个既定的流速从气化炉底部鼓入气化剂,致使炉内的粉煤沸腾起来,在粉煤和气化剂均匀地混合在一起后,物料就具有较快的传热和传质速率了。目前,流化床技术已经发展成为了一种较为成熟的工业技术。该技术采用较简单的备煤工艺和较均匀的炉内气化温度,工作人员可以比较容易地控制其过程,因此我国的中小型化工企业会广泛采用这种气化技术。其典型的炉型为德国的高温温克勒(Htw)和Lurgi公司开发的循环流化床气化炉(CFBG)。
2.1温克勒流化床气化技术
温克勒气化是流化床气化技术的代表。温克勒常压流化床气化技术操作的状态是常压,需要900~950度的气化温度,具有简单的工艺和操作流程,但狭窄的煤种使用范围和较大的耗氧量严重阻碍了其发展。同时,该技术气化时的温度较低,因此在炉的出口处会有较多的气体带出物,从而导致较低的碳转化率和生产能力。针对上述缺点,一项新的气化技术,高温温克勒(Htw)加压气化技术,被温克勒公司开发出来。该项技术将气化的温度提高到了950~1100度。为了不造成各项污染,该技术将高温旋风分离器设置在了气化炉的后面,使带出物得到了分离,然后又重新返回炉内,从而污染排放减少了,碳的转化率和生产能力也得到了提升[2]。
2.2循环流化粉煤气化技术
上世纪七十年代,Lurgi公司开发出了循环流化粉煤气化技术(CFB),性能非常接近与恩德炉的工艺,但对于旋风分离器的设计却十分独特。这种旋风分离器分离出来的粉尘可以在气化炉的顶部直接进行外循环,同时内循环也可以在喇叭状的炉床内形成,从而促进多重循环的形成,这些循环反复气化物料,极大地提高了碳的转化率。与此同时,较低的固体流速与较高的气体流速之间的差异又延长了物料和气化剂之间的接触时间,从而使他们得到更加充分的混合,使炉底排灰和飞灰之中有少于3%的碳含量,极大提高了气化效率。
3、气流床气化技术的发展及应用
在对流化床气化炉进行进一步改造的基础上,制造出了气流床气化炉。该技术使用<100mm粒子的更细粒度和1350~1500℃的更高的温度,使反应速度成倍地增加,从而使碳达到了98%~99%极高的转化率,同时也使单台气化炉达到了500~2500吨煤/日的处理能力。到目前为止,由于气流床气化技术具有的独特优势,它被世界上已经商业化的250mw以上的iGCC大型电站广泛应用。它们是以水煤浆为原料的texaco、多喷嘴对置和以干粉煤为原料的shell、GSp、新型两段式干煤粉加压气化炉。
3.1两段式干煤粉加压气化技术
我国自主研发了两段式干煤粉加压气化技术,该项技术是由西安热工研究院开发的,是一项我国拥有自主知识产权的煤气化技术。该项技术采用大量的冷煤气循环,从而起到有效的急冷降温效果,克服了传统煤气化技术中的各项技术缺陷。
3.2GSp的气化技术
德国的德意志燃料研究所(DBi)开发研究出了GSp的气化技术。该项技术以利用高灰分褐煤来生产民用煤气为最初的目的,但后来在弗莱堡(Freibrug)[3],该技术的基础研究和基础工艺验证工作得到了圆满的完成。所有这一切试验的完成都是以一套3mw的中试装置为基础的。
3.3壳牌(shell)气化技术
壳牌国际石油公司开发出了Shell气化工艺,它是一种干法粉煤加压气流床气化技术。利用该技术,荷兰Buggenum在1993年建成了日投煤两千吨的大型商业化装置,在联合循环发电方面得到广泛的运用。目前,该装置仍具有良好的运行能力,发电效率达到了43%,尽管近年来人们对环保的要求相当苛刻,但该技术下的排放物已经完全满足了现时的环保要求。Shell煤气化对废锅流程进行了合理的应用,可以将更多地蒸汽生产出来,在联合循环发电中被广泛应用。但是,由于废锅流程用于生产化工产品时还需要将蒸汽变换加上,因此它在化工行业并没有明显的优势。目前,我国有十多台已经建成或正在建设的Shell炉,从洞氮、双环、枝江、安庆着四家单位的运行情况中我们可以看出,虽然连续运行时间正在慢慢增加,但仍然有一些问题存在,要想使其长时间连续运行,我们还需要将其进一步完善。
3.4德士古(texaco)气化技术
美国德士古公司开发出了德士古气化技术。该技术将煤磨成水煤浆,然后将添加剂、助溶剂等加入形成8pa·S~1.opa·S黏度的、煤浆质量分数在60%以上的浆状物,将这些浆状物加压后喷入炉内,使其在纯氧中燃烧,发生部分氧化反应后,在1300~1400℃的高温中气化,从而促进合成原料其的生产。目前,在全世界范围内,该技术已经被广泛应用于几十套工业化装置的运行,我国有二十多套,包括安徽淮南化肥厂、上海焦化厂三联供装置、山东鲁南化肥厂等。安徽淮南化肥厂每年可以产出30万吨的合成氨和52万吨的尿素,气化压力是.5mpa。将激冷流程进行合理的应用,有3台气化炉,目前仍然保持良好的运行状态;上海焦化厂三联供装置的气化压力是4.ompa,有4台气化炉,将激冷流程进行合理的应用,从而促进甲醇的生产。山东鲁南化肥厂将该项技术用于生产合成氨的原料气,同样将激冷流程进行合理的应用,操作压力是3.ompa。由于该技术具有较高的专利费,而国内已经成功开发出了拥有自主知识产权的水煤浆气化技术,因此,预计未来国内技术在水煤浆气化装置的新建中会得到广泛的应用。
4、结语
随着社会的发展,人们越来越关注煤气化技术。我国拥有多种多样的煤炭种类和千差万别的煤化工规模,煤气化技术发展不平衡。因此,各个煤化工企业在对煤气化技术进行选择的时候,应该严格根据本厂自身的实际,因地制宜,全面地综合分析所投资的项目,同时全面地了解项目的原料、技术、环保等多方面的问题,然后处理时多加综合优化。只有这样做才能把企业的投资风险降低到最低限度,从而提高企业的经济效益和社会效益。
参考文献
[1]汪家铭.Shell煤气化技术在我国的应用概况及前景展望[J].化工管理,2009,(03).
地下煤气化技术篇6
我国煤炭、煤层气资源量类型较多,从低变质的褐煤煤气层到高质变的煤层气均有发育,但是开发的方式却有所不同。一般来说,煤矿区拥有地面煤层气开发、井下抽采以及煤层卸压增透等开发技术,或者是通过技术的组合来开发煤层气资源。
(一)地面煤层气开发技术
在地面煤层气开发技术中主要包含了多分支水平井、垂直井、U型井、丛式井等相关技术。在当前国内的煤层气开发之中,多数的直井选择套管完井的方式、多分支水平井选择裸眼洞穴完井,但是裸眼洞穴完井技术由于对于煤储层的条件要求偏高,所以,在实践方面的成功案例较少。
(二)煤层气井下抽采技术
该技术主要包含了分源双系统抽采技术、模块化区域递进式抽采技术、卸压层抽采技术和保护层抽采技术等。考虑到不同的地质采矿条件,煤矿区的抽采方式也有所差异,如果能将煤层顶底板抽采、采空区抽采以及本煤层的抽采相互的创新组合,就能够形成立体化的、多种多样的井下煤层气抽采体系[1]。
(三)煤层卸压增透技术
如果煤层渗透率与含气饱和度偏低,就需要利用煤层卸压增透技术,以便煤层气抽采率的提高。这一类技术,主要是利用保护层开采卸压增透技术、深穿透射孔技术、深孔预裂爆破技术、高压水力增透技术等。
在未来的煤矿煤层气的抽采中,应该偏向于依托矿井钻孔,进而将地面井组压裂区相互贯通,提高井下孔本身的导流能力,满足煤层气的抽采要求,从而实现矿井抽采与地面抽采之间的相互结合,同时也方便煤层气的立体化抽采;井下水平长钻孔钻进技术与装备的发展,有利于煤层气抽采率的提高,也能缩短采煤实际的要求周期;通过大管路、高负压等矿井抽采技术的发展,也能通过压力差的利用,从而实现煤层气矿井抽采率的提高。
煤炭资源与煤层气的同源同体伴生性也就决定了在开发两种资源时,又存在相互不可分割的内在关联。在开采煤矿区煤炭资源所引起的岩层移动时空关系,对于煤层气资源开发钻孔的布设、抽采效果以及采气方法的选择都会产生多方的影响,另外,开发煤层气,对于开采进度、顺序以及煤矿的安全等也有着正反两个方面的影响。
二、煤层气勘探开发的发展前景
第一,国内主要的高煤阶煤层位于华北地区,因此,预测华北地区煤层气资源能够达到17.15*1012m3,占据全国总量的62.5%。由于这一类煤阶拥有含气饱和度高、含气质量好以及含气量高、资源丰富大的那个特点,一般来说,拥有封盖条件好、煤储层物性好、煤层割理发育、保存条件有利等优点。
第二,在国内,低煤阶煤层气勘探开发的主要区域在西北与东北。虽然这一类气田含量相对偏低,但是由于其含气饱和度较高、煤层较厚、拥有良好地物性,因此很容易形成煤层气高产区。就相关预测分析,在这一区域之内,低煤阶煤层气远景资源量能够达到8*1012m3,占据全国总资源量30%左右。
第三,我国另外一个煤层气富集区在华南。主要目的层是二叠统煤层,富煤带在川滇黔地区,可供采煤的总厚度达到10-20m之上;在华南区域之内,拥有相对较大的残留型含煤盆地23个,其远景资源量达到2.15*1012m3,站全国总资源量8%左右。所以,我们也可以看出,华南区煤层拥有含气饱和度高、含气量大灯特点,但是因为后期构造带来的影响,所以其煤层气的资源处于相对分散的状态。
第四,江西萍乐地区煤层气含量也较为丰富,拥有的勘探面积超过2400km2,其煤层气远景资源量达到400*108m3,在对该区域煤层气成藏条件进行深入研究后,找出有利的区域做好煤层气的钻探。在南方,也拥有部分巨厚煤层分布的小盆地,这些小盆地都是低煤阶煤层气勘探的主要其余,如云南省的第三系小盆地等[2]。
地下煤气化技术篇7
【关键词】iGCC；CCS；能源
一、引言
整体煤气化联合循环(integratedGa-sificationCombinedCycle,iGCC)发电技术是新一代先进的燃煤发电技术，它既提高了发电效率，又提出了解决环境问题的途径，为燃煤发电带来了光明，其发展令人瞩目。从大型化和商业化的发展方向来看，iGCC把高效、清洁、废物利用、多联产和节水等特点有机地结合起来，被认为是21世纪最有发展前途的洁净煤发电技术。
二、整体煤气化联合循环及其优点
整体煤气化联合循环发电技术是指将煤炭、生物质、石油焦、重渣油等多种含碳燃料进行气化，将得到的合成气净化后用于燃气-蒸汽联合循环的发电技术从系统构成及设备制造的角度来看，这种系统继承和发展了当前热力发电系统几乎所有技术，将空气分离技术、煤的气化技术、煤气净化技术、燃气轮机联合循环技术以及系统的整体化技术有机集成，综合利用了煤的气化和净化技术，较好地实现了煤化学能的梯级利用，使其成为高效和环保的发电技术。
整体煤气化联合循环系统(iGCC)主要由两部分组成，煤的气化与净化部分和燃气-蒸汽联合循环发电部分。第1部分的主要设备有气化炉、煤气净化设备、空分装置。第2部分的主要设备有燃气轮机发电系统、余热锅炉、蒸汽轮机发电系统。系统流程为：使煤在气化炉中气化成为中热值煤气或低热值煤气，然后经过处理，把粗煤气中的灰分、含硫化合物等有害物质除净，供到燃气-蒸汽联合循环中去燃烧做功，借以达到以煤代油(或天然气)的目的。从系统构成及设备制造的角度来看，这种系统继承和发展了当前热力发电系统几乎所有技术，将空气分离技术、煤的气化技术、煤气净化技术、燃气轮机联合循环技术以及系统的整体化技术有机集成，综合利用了煤的气化和净化技术，较好地实现了煤化学能的梯级利用，使其成为高效和环保的发电技术，被公认为世界上最清洁的燃煤发电技术，有希望从根本上解决我国现有燃煤电站效率低下和污染严重的问题。
三、iGCC的关键设备
(一)气化炉
气化炉是iGCC系统的关键设备之一，在煤气化过程中，部分碳在燃烧区的氧化气氛下燃烧，产生的高温用来切断煤中高分子化学键，使其与气化剂反应，生成含有Co、H2、CH4等可燃气体的合成煤气。当气化剂是氧气时，生成中热值煤气；当气化剂是空气时，因其含有大n2，生成低热值煤气。
气化炉的发展已有很长的历史，技术也比较成熟。应用于iGCC气化站的炉型有喷流床气化炉、流化床气化炉和固定床气化炉。通常，用以下一些技术指标来衡量气化炉的性能：(1)碳的转化率，即煤中所含的碳元素在气化炉中转化成为煤气成分中含碳量的百分数。(2)冷煤气效率，即气化生成的煤气的化学能与气化用煤的化学能的比值。(3)热煤气效率，即气化生成的煤气的化学能与煤气中回收的热能之和除以气化用煤的化学能。
(二)煤气净化设备
煤在iGCC的气化炉中气化成为粗煤气时，相当一部分灰分、硫分、氮分以及碱金属盐和卤化物等都会转移到粗煤气中去，它们以不同尺寸的尘粒、H2S+CoS、nH3+HCn、na和K盐的蒸汽以及HCi+HF等形式存在于粗煤气中。这些有害物质若未除尽，不仅会导致燃气透平的腐蚀、磨蚀和结垢，影响其使用寿命和工作可靠性，还会影响周围环境，同样会造成污染问题。因此，要实现iGCC的安全可靠、清洁发电，必须在进人发电设备之前将杂质脱除。目前，在iGCC中使用的粗煤气净化系统有“常温湿法的净化系统”和“高温干法的净化系统”。
(三)制氧空气分离设备
为了提高气化炉的单炉产气率并获得高热值煤气，要求供给气化炉纯氧或高浓度富氧气化剂，需设置制氧空分设备及系统。空分设备主要包含o2制备和n2制备装置。
制氧技术可以分成两大类：低温制氧，常温制氧。前者主要是基于深冷法制氧，一般需把空气冷却到-172℃左右才进入制氧过程，目前占整个制氧市场的85％。深冷的空分设备比较成熟，但是投资比较高，尤其是耗能太大。常温制氧方法目前还不具备大规模提供高纯度氧气的能力。目前正在研究使液n2和液o2，先增压后气化和基于离子转移膜技术等低能耗、低投资的新型空分制氧技术，这将有效降低iGCC电站厂用电率，提高净效率。
(四)燃气轮机
iGCC是以燃气轮机为主的联合循环，其热功转换利用的核心部件是燃气轮机，加入系统的全部或大部分热量先在高温区段借助燃气轮机实现高效热功转换、输出有效功，然后充分回收燃气轮机排热产生蒸汽，再在中、低温区段通过汽轮机实现热功转换、输出有效功。燃气轮机性能的提高是发展iGCC的前提。
iGCC电站中使用的燃气轮机由于其所用燃料的变化、同系统其他设备整合的要求，与简单循环、天然气燃气-蒸汽联合循环中使用的燃气轮机有很大区别。因而需要在原有天然气燃气-蒸汽联合循环机组的基础上进行改造，甚至重新设计：(1)提高燃气轮机初温、热效率和单机容量并降低其投资费用；(2)改烧合成煤气，使同一台机组有混烧或单独燃烧多种燃料的问题；(3)燃气透平与压气机工质流量的匹配问题；(4)燃气轮机功率增大极限的控制问题；(5)改进燃气透平叶高温热障涂层的材料与运行状态的监护。
(五)余热锅炉—蒸汽轮机
性能先进的iGCC离不开高效率的蒸汽底循环。余热锅炉和蒸汽轮机系统不可避免要与煤气化、净化系统等进行质量、能量交换，因此iGCC蒸汽系统的联结、匹配与优化要比一般的联合循环复杂得多，也重要得多。为了充分吸收各子系统的余热、废热，目前iGCC系统中一般根据燃气轮机排气温度选择蒸汽循环流程。当燃气轮机排气温度t4低于538℃时，不采用再热循环方案；当高于580℃时，采用多压再热方案。
四、结语
当前，我国将解决节能环保问题提到了前所未有的高度。与超临界等较为成熟的洁净煤发电技术比较，iGCC是可预见的发电效率最高的洁净煤技术，尤其在控制Co2排放方面该技术具有较为明显的优势。随着化石燃料的日益紧缺，国际燃料价格的不断上涨，节能环保要求越来越严格，我国发展高效清洁的iGCC燃煤发电技术势在必行。iGCC发电在我国发展的首要障碍是其造价较高，投资水平比常规电站高15%-20%；另一个障碍是在气化炉等核心工艺上国外有关公司的技术垄断。因此，目前亟待制订支持电价，保证电站盈利能力；需要国家在关键技术研发领域提供足够的资金支持iGCC发电系统关键技术的研究，确保早日获得相关技术的自主知识产权，打破技术垄断。同时，对于国家iGCC示范工程，应该研究在税收、设备进口关税等环节给予扶植，以通过示范工程的启动，全面推动我国iGCC发电技术的发展。
参考文献
[1]焦树建.iGCC技术发展的回顾与展望[J].电力建设,2009.
地下煤气化技术篇8
关键词：煤矿开采，开采技术，发展方向
1.采煤方法和工艺
采煤方法究的深度和广度都在不断提高，急倾斜、不稳定、地质构造复杂等难采煤层采煤方法和工艺的研究有很大空间，主要方向是改善作业条件，提高单产和机械化水平。
（1）开发煤矿高效集约化生产技术、建设生产高度集中、高可靠性的高产高效矿井开采技术。以提高工作面单产和生产集中化为核心，以提高效率和经济效益为目标，研究开发各种条件下的高效能、高可靠性的采煤装备和工艺，简单、高效、可靠的生产系统和开采布置，生产过程监控与科学管理等相互配套的成套开采技术，发展各种矿井煤层和工艺的进步和完善始终是采矿学科发展的主题。采煤工艺的发展将带动煤炭开采各环节的变革，现代采煤工艺的发展方向是高产、高效、高安全性和高可靠性，基本途径是使采煤技术与现代高新技术相结合，研究开发强力、高效、安全、可靠、耐用、智能化的采煤设备和生产监控系统，改进和完善采煤工艺。在发展现代采煤工艺的同时，继续发展多层次、多样化的采煤工艺，建立具有中国特色的采煤工艺理论。我国长壁采煤方法已趋成熟，放顶煤采煤的应用在不断扩展，应用水平和理论研条件下的采煤机械化，进一步改进工艺和装备，提高应用水平和扩大应用范围，提高采煤机械化的程度和水平。
（2）开发“浅埋深、硬顶板、硬煤层高产高效现代开采成套技术”，主要解决以下技术难题。
硬顶板控制技术，研究埋深浅、地压小的硬厚顶板控制技术，主要通过岩层定向水力压裂、倾斜深孔爆破等顶板快速处理技术，使直接顶能随采随冒，提高顶煤回收率，且基本顶能按一定步距垮落，既有利于顶煤破碎，又保证工作面的安全生产。
硬厚顶煤控制技术，研究开发埋深浅、支承压力小条件硬厚顶煤的快速处理技术，包括高压注水压裂技术和顶煤深孔预爆破处理技术，使顶煤体能随采随冒，提高其回收率。
两硬条件下放顶煤开采快速推进技术，研究合适的综放开采回采工艺，优化工序，缩短放煤时间，提高工作面的推进度，实现高产高效。5～5.5m宽煤巷锚杆支护技术，通过宽煤巷锚杆支护技术的研究开发和应用，有利于综采配套设备的大功率和重型化，有助于连续采煤机的应用，促进工作面的高产高效。
（3）缓倾斜薄煤层长壁开采。主要研究开发：体积小、功率大、高可靠性的薄煤层采煤机、刨煤机；研制适合刨煤机综采的液压支架；研究开发薄煤层工作面的总体配套技术和高效开采技术。
（4）缓倾斜厚煤层一次采全厚大采高长壁综采。应进一步加强完善支架结构及强度，加强支架防倒、防滑、防止顶梁焊缝开裂和四连杆变形、防止严重损坏千斤顶措施等的研究，提高支架的可靠性，缩小其与中厚煤层(采高3m左右)高产高效指标的差距。
（5）各种综采高产高效综采设备保障系统。要实现高产高效，就要提高开机率，对“支架-围岩”系统、采运设备进行监控。今后研究的重点是：通过电液控制阀组操纵支架和改善“支架-围岩”系统控制，进一步完善液压信息、支架位态、顶板状态、支护质量信息的自动采集系统；乳化液泵站及液压系统运行状态的检测诊断；采煤机在线与离线相结合的“油-磨屑”监测和温度、电信号的监测；带式输送机、刮板输送机全面状态监控。
2.深矿井开采技术
深矿井开采的关键技术是：煤层开采的矿压控制、冲击地压防治、瓦斯和热害治理及深井通风、井巷布置等；需要攻关研究的是：深井围岩状态和应力场及分布状态的特征；深井作业场所工作环境的变化；深井巷道(特别是软岩巷道)快速掘进与支护技术与装备；深井冲击地压防治技术与监测监控技术；深矿井高产高效开采有关配套技术；深矿井开采热害治理技术与装备。
3.“三下”采煤技术
提高数值模拟计算和相似材料模拟等，深入研究开采上覆岩层运动和地表沉陷规律，研究满足地表、建筑物、地下水资源保护需要的合理的开采系统和优化参数，发展沉降控制理论和关键技术，包括用地表废料向垮落法工作面采空区充填的系统；研究与应用各种充填技术和组合充填技术，村庄房屋加固改造重建技术，适于村庄保护的开采技术；研究近水体开采的开采设计、工艺参数优化和装备，提出煤炭开采与煤矿城市和谐统一的开采沉陷控制、开采村庄下压煤、土地复垦和矿井水资源化等关键技术。
4.优化巷道布置，减少矸石排放的开采技术
改进、完善现有采煤方法和开采布置，以实现开采效益最大化为目标，研究开发煤矿地质条件开采巷道布置及工艺技术评价体系专家系统，实现开采方法、开采布置与煤层地质条件的最优匹配。
总结推广神华集团大柳塔矿、潞安漳村矿实行全煤巷布置单一煤层开采，矸石基本不运出地面，生产系统大大简化，分别实现无轨胶轮、单轨吊辅助运输一条龙，从井口直达工作面，同时实现了综采与综掘同步发展，生产效率大幅提高的经验的同时，重点研究高产高效矿井开拓部署与巷道布置系统的优化，简化巷道布置，优化采区及工作面参数，研究单一煤层集中开拓，集中准备、集中回采的关键技术，大幅度降低岩巷掘进率，多开煤巷，减少出矸率；研究矸石在井下直接处理、作为充填材料的技术，既是减少污染的一项有力措施，又简化了生产系统，有利于高产高效集中化开采，应加紧研究。
5.小煤矿技术改造和机械化开采技术
实施国家关闭小煤矿，淘汰落后生产技术和生产设备，提高平均单井规模的技术政策，开发小型煤矿机械化、半机械化开采技术和装备，改进小煤矿的采煤方法和开采工艺，提高采煤工作面的单产和工效；提高小煤矿的顶底板控制技术水平，最大限度地减少顶底板事故率。
6.煤炭地下气化技术
煤炭地下气化技术是将处于地下的煤炭进行有控制的燃烧，通过对煤的热化学作用而产生可燃气体的过程。煤炭地下气化技术属于一种特殊的采煤方法，它属国际首创。煤炭地下气化技术具有投资少、工期短、见效快、用人少、效率高、成本低、效益好等优点，尤其适合我国煤矿地质条件复杂、劣质煤比例高、“三下”压煤严重的具体国情，具有广阔的推广应用前景。应继续研究完善“长通道、大断面、两阶段”和“矿井式气化”两种典型煤炭地下气化工艺，进行较大规模的地下气化试验研究，摸索实现“两个控制、三个稳定”的技术途径，并实现连续、稳定生产探索应用的途径。
【参考文献】
[1]魏同，张先尘，王玉浚.中国煤炭开发战略研究.山西科学技术出版社，1999.
[2]钱鸣高，何富连，李全生等.综采工作面矿压显现与支护质量监控.中国煤炭学报,1995(7)：48-51.
地下煤气化技术篇9
关键词：煤矿；机械；电气自动化；应用
引言
随着社会经济及科学技术的快速发展，煤矿机械设备电气自动化技术日益完善，在工作效率上得到了很大的提高，但是电气自动化技术在煤矿生产中的运用，为煤矿机械设备工作效率的提升提供更大的空间。煤矿机械设备自动化技术精细化和智能化的实现，能够进一步提升煤矿生产的效率，从而促进煤矿企业实现更大的社会效益及经济效率，带动煤矿行业快速发展。
1电气自动化技术被运用于煤矿生产中的重要意义
1.1提高煤矿安全管理质量
由于煤矿生产行业具有高危性生产特点，安全管理是煤矿生产企业高度重视的一项工作。而电气自动化技术在煤矿机械设备中的运用，对煤矿安全管理质量的提高作用非常大。一是机械设备自动化的实现，可以节省更多的人力，给煤矿的安全生产带来了直接的影响；二是能更加有效地对煤矿生产中的各种不安全因素进行识别、控制和管理，随着煤矿机械设备电气自动化的逐步实现和完善，煤矿生产安全事故发生的几率也在不断降低。
1.2促进煤矿生产效率的提升
电气自动化技术通过将仪表仪器技术、计算机网络技术、理论控制技术及相关技术融合运用与煤矿工业生产中，不但可以使煤矿生产管理、优化、调度、检测与控制等工作更为简便，而且在很大程度上提升了生产效率。
2采煤机械设备电气系统的特点
采煤机械设备电气化系统是电气自动化技术在煤矿机械设备中的一个重要应用，其电气化系统具有以下应有特点：一是利用变频进行无极调速，以销轨方式进行无链牵引，在电牵引采煤机并排放置多台电机，且电源电压恒定（3300V）；二是利用计算机对机械设备运行状态实行实时监控，对于运行中出现的故障及问题能够及时发现及处理。端子板、电源、pLC控制单元是电控系统的主要组成部分，包括两个系统：主控制系统和调速系统。其中，主控制系统由电源、主控制器和操作站等部分组成，而pLC控制系统是主控制器的主要部件。该电气系统的工作过程为：首先预先设置相关步骤，其次对操作站传送的指令及采集到的控制信息进行汇总和处理，最后驱动电路将处理的最终结果传送至各个相关执行部门。
3煤矿运输设备中电气自动化技术的应用
随着我国社会经济的快速发展，煤矿生产也日益受到社会的重视，煤矿开采的规模也不断增大，在大型煤矿生产中，主要的厚煤输送设备是胶带运输。在胶带运输中发展方面，目前，我国不但自己研发出了胶带运输工况监控系统，并且在实际运用中取得了突出的成绩，通过对计算机及pLC技术的结合运用，运输工装监控系统功能更加地趋于综合化与系统化，在地面监控方面，DCS结构也实现了系统监控。同时，我国自行研发和胶带机全数字直流调速系统以及胶带集中监控系统在性能方面取得重大突破，在生产中表现出更大优势，并且交流变频技术伴随着电气化技术的不断成熟也得到了很大的发展，有效推动了调速系统的发展[1-2]。
4煤矿采掘机械设备中自动化技术的应用
煤矿采掘是煤矿生产中的重要环节，煤矿采掘过程中存在的安全问题较多，因此，采掘作业工作一直都是煤矿生产企业工作中的重中之重。在采掘机械设备没有实现电气自动化之前，煤矿采掘的效率较低，且很容易出现安全事故，因此，采掘机械设备实现电气自动化之后，大多煤矿企业都会引进和更新原有的采掘机械设备，推动电气自动化技术在采掘机械设备中应用。目前，我国煤矿采掘电气自动化技术已相当完备，在采掘生产中具有很大的优势，实现了多电机驱动自动控制的方式，电机运用可靠性更强，效率额更高，在有效减少维护成本的同时，还具有更强的抗污染能力。多种故障诊断系统和工况检测技术共同构成的计算机技术是电气自动化控制技术的核心，采煤机的牵引电机功率一般为2×60kw，牵引速度在0～30m/min内。电气自动化技术系统控制下，采煤机的总装机功率往往能达到1000～1500kw之间。同时，计算机技术使煤矿机械设备实现了多样化发展，目前，在计算机技术工况监控系统下，煤矿重载输送电气自动化技术在该种技术的运用中也得到快速发展，机电一体化技术在以高压、大流量的电液控制为核心的液压支架中，以大功率、可靠性高的优势实现了移架速度6～8s/架，大大提高了效率，煤矿生产走向集中化[3]。
5煤矿安全机械的电气自动化技术应用
在煤矿安全管理方面，我国不仅引进了国外先进的安全监控系统，也研发出了自己的煤矿生产安全监控系统。目前，监测仪和检测系统在大型煤矿生产企业中已非常普遍，红外线自动喷雾装置、断电仪和瓦斯遥控仪及风电闭锁装置等也被大多煤矿企业运用，基本上能够根据煤矿安全生产的要求对自动化技术进行充分的应用。虽然煤矿安全机械电子自动化技术逐渐趋于成熟，但也仍存在一些不足，比如在监控系统中配套的传感器寿命不长、种类少，使得维护工作量大，稳定性能不高等，想要进一步提高监控工作效率还需要加强研究和完善。
6采用煤矿机械设备中监控控制系统的应用
目前，在煤矿机械设备监控控制系统运用方面，主要是引进国外的系统，但相关专家和学者正在根据我们工业生产的需求进行积极的研究，已具有世界中等水平的研究能力。我国自主研发的监控控制系统已开始在部分煤矿企业中应用，包括遥感设备、红外监控设备等，且应用效果良好，但这些设备的种类和生产量还有待提高，在维修时可替换的零部件的选择也较少，质量也需要进行进一步提升[4]。
7结语
电气自动化技术在煤矿机械设备中的应用对于提高煤矿生产的效率非常重要。虽然随着科学技术的快速发展，目前我国煤矿机械电气自动化技术也得到了很大的发展，但与发达国家相比还比较落后，而且在煤矿机械设备电气自动化推进的过程中还存在着各方面的技术运用问题，因此，我国应在积极引进和借鉴国外先进电气自动化技术及系统的同时，要加大研发力度，投入更多的资金、人才和技术，促进煤矿机械设备电气自动化的进一步完善。
参考文献
[1]高虹.电气自动化技术在机械设备中的应用[J].科技创新与应用，2014（10）：55-56．
[2]高旭芬.叹息煤矿机械设备电气自动化技术的应用[J].技术研发，2015（8）：22.
[3]程现敏.煤矿机械设备电气自动化技术的应用[J].技术探讨，2016（8）：68.
地下煤气化技术篇10
关键词：低温甲醇洗煤气净化应用探析
尽管随着科技的进步，人们逐渐重视天然气的重要作用，但是在工业生产活动中，起主要作用的还是煤气。要想促进煤气功能的有效发挥，首先要进行的就是煤气净化工作，祛除煤气中的酸性物质，避免酸性气体堵塞管道造成不必要的损失。在净化煤气技术中作用最明显的就是低温甲醇洗技术，可以有效地消灭碳物质或硫物质，提高煤气的净化程度。针对目前我国低温甲醇洗技术的应用现状，急需采取有效的措施保障煤气净化工作的顺利开展。
一、低温甲醇洗技术的概念和特点
1.概念
所谓低温甲醇洗方法（Rectisolprocess）是指利用低温状态下的甲醇进行气体除酸工作的吸收方法。它以甲醇为主要原材料，分阶段或同步的对煤气中的酸性气体，例如二氧化碳、硫化氢等进行净化除酸，无论是在石油化工还是在城市煤气排污方面都发挥着重要的作用。
2.特点
首先，低温甲醇洗法对酸性物质的吸收能力较强。由于在低温状态下酸性物质气体分压较大，导致其溶解度提高，非常有利于进行酸性溶解。其次，低温甲醇洗技术的溶剂具有较好的稳定性，既不容易起泡又不容易降解，能够较好的保障净化效果。再次，低温甲醇洗技术具有良好的选择吸收性。通过将碳物质或硫物质进行分开处理，可以将碳物质转化为肥料、将硫物质转化为硫磺，这样实现低温甲醇技术的经济实用性。最后，低温甲醇洗技术的原材料来源较为广泛，可以有效的降低技术成本，更好地促进技术的进一步推广。
二、低温甲醇洗在煤气净化中的应用现状
1.部分煤气化工企业的酸性气体含量过高
如果煤气中酸性气体的含量过高，就会对相关的设备造成损害，严重阻碍了后续步骤的进行，酸性气体过高还导致企业对其的控制力度不够，不能较好的降低原材料中硫元素的含量，造成成本较大程度的浪费。例如某煤化工企业原材料中硫化氢气体的含量远远大于国家标准，造成低温甲醇洗技术的效果发挥不是很明显，不利于后续工作的展开。
2.实际操作过程中对低温甲醇的消耗量过大
要想实现煤气净化效果的完美，就必须严格控制低温甲醇的消耗量，确保低温甲醇洗技术的应用效率，更好地实现煤气净化效果。在我国现阶段，各企业一般都采用鲁奇技术，这种技术由于结构工艺设计的不合理性，非常容易出现甲醇浪费现象，不仅不能有效地降低煤气中的酸性物质，反而会增加其中甲醇元素的含量，更加不利于煤气净化工作的顺利进行。并且鲁奇装备还可能造成甲醇循环量过大或过小，如果过大就会导致甲醇消耗量的上升，如果过小则净化效果不明显。
3.对低温甲醇洗设备的清理工作不到位
首先由于酸性物质的易腐蚀性，因此在对其进行处理时，设备上经常会出现各种物质的聚合物，如果对这些污垢不及时进行清理的话，非常容易降低净化装备的净化效率，不利于工作的正常进行。同样，如果不做好低温甲醇洗装备的管理工作，则非常容易降低净化装置的制冷效率。如果制冷设备出现故障，会导致净化过程中吸收压力过高，造成甲醇低温状态不明显，制冷效率明显不足。此外，冷量不足还容易造成稀氨水的数量不足，对酸性物质的吸收效果不明显，导致煤气净化效率低下，不利于煤化工企业正常运转。
三、低温甲醇洗在煤气净化中的发展
针对目前我国现阶段低温甲醇洗技术在煤气净化中的不足之处，我们需要采用积极有效的措施弥补现阶段技术的各种漏洞，实现低温甲醇洗技术在煤气净化过程中发挥更重要的作用。
1.解决措施
首先针对煤化工企业中酸性物质含量过高的现象，我们通过增加再生塔的温度高度，扩大氮气使用量和提高甲醇纯净度等措施，有效的将酸性物质的含有量控制在国家标准之下，大大提高了净化工作的工作效率。其次，对于甲醇消耗量过大的问题，我们应该进行必要的系统改造，引进先进的净化技术，既可以有效的降低甲醇的能耗，又可以增加甲醇的纯度，实现低温甲醇的循环利用，保障技术的经济性。
2.发展前景
当今社会，低温甲醇洗技术在煤化工中的作用越来越明显，随着科学技术的不断发展，低温甲醇洗技术的应用前景也越来越广阔。
首先是在合成氨中的应用。目前国内市场对煤制合成氨的需求越来越多，低温甲醇洗技术凭借其独特的优越性，在合成氨过程中发挥着重要的作用。在技术施工过程中通过采用低温甲醇洗技术，有效的降低工程施工费用，保证排放气体达标，实现工艺流程的顺利完成。运用低温甲醇洗技术，增强气体的净化程度，降低溶剂能耗、提高溶液的循环使用量，保证煤制合成氨工艺的顺利完工；其次，在煤制甲醇的过程中，利用低温甲醇洗技术，保证施工过程中硫的排放量不得大于0.1mg/L，碳的排放量小于百分之三，保障甲醇的相关含量符合国家标准，提高低温甲醇洗技术的优势性地位。运用低温甲醇洗技术，有效的祛除煤制甲醇中碳和硫元素的含量，实现流程的可行性和环保性，对煤制甲醇工作意义重大。最后，随着我国民众对天然气的广泛需求，加之天然气的有限性，导致煤制天然气行业兴起，在人们的生活中发挥着重要的作用。在煤制天然气中，低温甲醇洗技术也发挥着重要的作用，通过对碳硫化合物进行必要的净化活动，保障煤制天然气的安全性。因此，研究人员必须稳固低温甲醇洗解析塔和吸收塔之间的关系，逐步扩大对酸性气体的净化程度，保证低温甲醇洗技术在天然气净化活动中作用的充分发挥，促进煤制天然气的广泛适用和推广。
四、结束语
新世纪随着科学技术的进步，煤气净化方法也得到了更新和发展，目前最主要的就是采用低温甲醇洗技术。通过有效的控制酸性气体的排放、减小甲醇的消耗量以及加强管理等措施，保障低温甲醇洗技术的不断进步和升级，促进其在煤气净化过程中发挥越来越重要的作用。
参考文献
[1]贺可顺，范明智，周远.低温甲醇洗技术在煤制甲醇项目中的应用[J].大氮肥，2010（06）.