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新奥集团无井式煤炭地下气化工业性试验

日期:2011-08-12    来源:中国煤网  作者:中国煤网

国际煤炭网

2011
08/12
16:38
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关键词: 新奥集团 煤炭

    一、发展气化采煤的意义

    传统的煤炭开采、运输和使用消费方式存在着着严重的资源浪费、生态环境破坏以及煤矿安全生产问题。

    煤炭地下气化(UndergroundCoalGasification,UCG)就是将处于地下的煤炭进行有控制的燃烧,通过对煤的热作用及化学作用而产生可燃气体的过程。该过程集建井、采煤、气化三大工艺为一体,抛弃了庞大的、笨重的采煤设备与地面气化设备,只提取煤中的含能组分,变物理采煤为化学采煤。具有安全性好、利用率高、投资少、效率高、污染少等优点。

    煤炭地下气化生产煤气的方式根据气化炉的构建方法不同而分为:有井式煤炭地下气化和无井式煤炭地下气化。有井式煤炭地下气化是指从地表开凿通向煤层的矿山坑道,并把它们的末端用燃烧巷道连接起来进行气化。无井式煤炭地下气化是指利用钻孔将地下气化炉与地面联通,并利用特种技术在煤层中建立气流通道和(或)气化通道。

    中国是一个贫油、少气、相对富煤的国家,煤在一次能源中占70%以上,资源条件决定了今后相当长的时间内,煤炭在中国一次能源结构中占据不可替代的重要地位。发展煤炭地下气化技术不仅可以回收老矿井遗弃的煤炭资源,而且可以用于开采井工难以开采的或开采经济性、安全性差的薄煤层、深部煤层和“三下”压煤,以及高硫、高灰、高瓦斯煤层等。煤炭地下气化由于无人在井下操作,只需在地面对其进行控制,因此极大的保证了工人的安全生产;并且煤炭地下气化过程燃烧的灰渣留在地下,大大减少了地表塌陷量,无固体物质排放,因此煤炭地下气化减少了对地表的环境破坏。地下气化产出煤气可以集中净化,脱除其中的焦油、硫和粉尘等有害物,从而得到洁净的煤气。该煤气不仅可以作为燃料用于民用、发电(包括联合循环发电)、工业锅炉燃烧,还可以作为原料气生产合成氨、甲醇、二甲醚、汽油、柴油等或用于提取纯氢。因为煤炭地下气化技术将环境保护的重点放在源头,而非末端治理,所以是一项符合可持续发展需要的环境友好的绿色技术,并且具有显著的经济效益和社会效益。这对于保障我国能源供应的安全,保证国民经济和社会持续、稳定、健康的发展都有着十分重要的意义。

    二、国内外气化采煤开发情况

    1888年俄国化学家门捷列夫在世界上首次提出了煤炭地下气化设想。1932年前苏联在顿巴斯矿建立了世界上第一座有井式气化站,英国、美国、法国、德国、比利时和东欧许多国家也十分重视煤炭地下气化技术的研究,前苏联是地下气化工业应用成功的唯一国家。上世纪后期,随着石油和天然气的大量发现和利用,对地下气化的研究暂时被搁置,只有前苏联的乌兹别克斯坦还继续进行着地下气化,主要进行低热值煤气的生产,煤气用来发电,至今,该气化站已经连续运行46年。上世纪末,随着石油价格高涨,世界各国又重新开始关注对地下气化的研究。目前,世界上对地下气化的研究较为领先的除了前苏联外,还有加拿大、南非和澳大利亚等国。2001年南非的Eskom公司与加拿大Ergo合作,开始在Majuba煤田实施煤炭地下气化项目,并在2007年1月份实现点火,煤气产量在3000标方/小时,在5月份成功实现煤气发电。澳大利亚的Linc能源公司与美国合成石油公司合作,采用加拿大Ergo公司的地下气化技术,经过2007年的项目前期试验、审批,2008年进入项目的具体实施阶段;澳大利亚的Cougar能源公司仍然采用Ergo的技术,在国内外从事煤炭地下气化开采,先后拿下昆士兰州的几个煤田的开采权和巴基斯坦的煤矿开采权,正在积极推进麾下煤炭地下气化项目的商业化运行。此外,美国、英国、日本等多个国家也开展了煤炭地下气化技术的研究工作,目前尚未进行商业化运作。

    我国的地下气化研究始于5O年代末,主要是进行有井式地下气化,针对回采率低的尾矿进行试验。1958年至1962年先后在新汶、枣庄、大同(胡家湾)、皖南、沈北等许多矿区进行了煤炭地下气化试验,取得了一定成就。1984年中国矿业大学余力教授创造性提出“长通道、大断面、两阶段”有井式煤炭地下气化新工艺,已在徐州新河矿、唐山刘庄矿、山东孙村矿成功进行了工业性试验。目前,全国煤炭地下气化开采的煤种有无烟煤、瘦煤、气煤、长焰煤、焦煤等煤种,均能产生煤气,但其气体组分有所不同。气化煤层厚度为1.8m~8.0m。煤层倾角从13。~l4。缓倾斜到7O。左右的急倾斜,均取得了较为满意的气化效果。

    三、新奥集团气化采煤发展情况

    1、企业及研发组织概况

    新奥集团股份有限公司总部位于河北省廊坊经济技术开发区,是一家长期致力于清洁能源生产与应用的企业。公司以创新清洁能源为使命,以二氧化碳资源化利用为核心,以煤基能源的清洁生产为切入,初步构建了涵盖煤基清洁能源、太阳能、生物质能,贯通生产、转化、储运和应用的清洁能源产业链。

    公司2006年开始与中国矿业大学(北京)、乌兹别克斯坦安格连气化站合作开发煤炭地下气化技术,形成包括博士5人,硕士17人,本科生87人;拥有丰富实践经验的高级工程师23人,中级工程师34人,外聘专家14人(有国内煤炭地下气化技术研究、开发的先驱,也有国外从事几十年煤炭地下气化生产经验的工程师-原安格林气化站总工谢尔盖先生)得气化采煤技术研发队伍。

    公司在北京和廊坊建设有地下气化研发实验室,主要从事煤炭地下气化的理论研究和现场技术难题的实验室研发工作;在内蒙古乌兰察布市和通辽建设有地下气化现场试验基地,进行地下气化的规模化研发和示范。

    2、无井式煤炭地下气化技术研究进展情况

    新奥乌兰察布气化采煤发电/甲醇/甲烷联产工业性试验项目是我国建设的第一个无井式煤炭地下气化工业性试验工程。该工程分两期进行。一期项目计划建成日产合成气15万Nm3、(H2+CO+CH4)含量大于60%、年发电量720万度的气化站;二期计划建成日产合成气150万Nm3、(H2+CO+CH4)含量大于60%、年发电量3240万度、年产甲醇10万吨的煤炭地下气化多联产工业性试验示范工程。截止2008年底,一期项目已基本完成,共完成投资约2亿元。

    乌兰察布无井式煤炭地下气化试验系统于2007年4月开始建设。试验系统包括气化剂制备与输送系统(包括高压和中压压缩空气系统、液氧储存、气化系统)、无井式地下气化炉系统(包括两个试验气化炉区,由二十七个垂直钻孔和三个水平钻孔构成)、煤气冷凝净化系统(包括净化系统和脱硫系统)、煤气利用系统(包括煤气锅炉系统和煤气内燃机发电系统)以及测控系统。

    国内无井式煤炭地下气化技术研究以2007年10月24日乌兰察布项目成功点火为标志。在一年多的时间内,主要进行了气化通道贯通试验、气化炉冷态试验及气动清淤、气化炉点火试验、气化通道长度试验、空气连续气化试验和富氧气化试验等。试验取得了显著的技术成果,在一些核心技术上取得了突破,并申请了煤炭地下气化工艺技术(申请号:2007101458784)、一种新型煤炭地下气化炉型(申请号:20081011935199)等9项专利。

    2009年1月内蒙科技厅组织国内相关院士、专家对无井式地下气化技术进行了鉴定,评审组的院士、专家一致认为“该项目所取得的研究成果填补了我国在该技术领域内的空白,达到了国际领先水平,具有推广应用前景”。(详见“科技成果鉴定意见书”)

    在已经取得的成果基础上,新奥集团将进一步优化无井式煤炭地下气化技术,完善规模化生产技术,努力实现煤炭地下气化的过程可视化和控制智能化,争取在2—3年内实现工业化应用,尽快取得取得重大经济和社会效益。

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