CN1262735C - 地下煤炭气化工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了属于地下煤气制造的一种外加粉煤或砂土的地下煤炭气化新工艺。本发明是在地下煤层中开凿出具有气流与气化通道的U形气化炉，在气化过程中先点燃地下煤层并往气流通道内鼓风的同时，将细煤粉或砂土以射流方式带入气化通道，与地下煤层同时燃烧，燃烧后煤渣充填燃空区，保持燃空区的空间在一定范围内，从而保持其高温状态及发挥煤渣的催化作用，因此提高煤气产量与质量，增加了煤层的使用寿命，经济效益有大幅度提高。
Description
技术领域
本发明涉及煤炭地下气化技术范畴，特别涉及将地下无开采价值的煤层直接燃烧制取煤气的一种外加粉煤或砂土的地下煤炭气化新工艺。
技术背景
现有地下煤炭气化技术是在煤层中开凿气流与气化通道，在地面上从气流通道口吹入空气，富氧和水蒸气，并点燃地下煤层，煤层不断燃烧，使在底层的气化通道内的煤层在高温下发生化学反应，而产生出大量的可燃性气体，作为工业、民用能源，该种方法简单可行。由于地下煤层不断燃烧，使燃空区的空间不断扩大，致使煤层下的气化通道温度降低，而降低了煤气的产量与质量。
发明内容
本发明的目的是这样实现的，一种地下煤炭气化工艺，其特征于：在欲气化的煤层下开凿出U形气化炉，并先点燃地下气化通道内的地下煤炭底层，并向气流通道内鼓进气化剂，地下煤层燃烧使地下气化炉的气化通道内温度保持在1000℃以上，生产出高质量的煤气。因地下煤层不断燃烧，使燃空区的空间不断扩大，致使气化通道内温度降低，当影响煤气的产量与质量时，才开始从输煤粉管内输送粉煤或砂土，与地下实体煤层一同燃烧，这些煤燃烧后留在井下作为燃空区的充填材料，同时，燃空区的空间应保持在能够使气化通道的温度保持在1000℃以上的范围内，又因为煤渣中含有大量的金属氧化物，如Fe2O3，Fe3O4，Al2O3，SiO2等都是煤炭气化的催化剂，加强气化通道内的氧化-还原反应；又可以提高甲烷化反应，在气化通道内积存了以煤气为主的可燃性气体，这些气体在地面上收集储存，再经过去硫，除磷处理后，即为清洁燃料。
所述外加粉煤或砂土的粒度在1mm以下，鼓风的压力必须大于炉内已有压力和管道阻力之和，以射流方式将粉煤或砂土带入气化通道，粉煤燃烧后的煤渣充填燃空区。
所述鼓入气流通道的气化剂为空气、水蒸汽或氧气、水蒸气或二氧化碳气体。
本发明与现有技术相比：在地下煤层燃烧过程中，往里鼓风的同时带入细煤粉，促进地下煤层的燃烧，粉煤燃烧后的煤渣作为燃空区的填充料，解决了现有技术中因煤炭燃烧后引起的燃空区扩大而使气化通道温度下降，影响可燃性气体的产量和质量问题，本工艺可以有效地提高地下气化炉温度与控制燃空区空间，使炉温度保持在1000℃以上，从而使煤气质量与产量得到提高，并保持相对稳定，由于同时注入了水蒸汽，也将显著提高煤气的质量和产量，因水蒸汽的分解率为50％左右，剩余之水量可作为砂土和粉煤灰的固化剂，减少水向炉外的排放量。此外粉煤的加入无形将薄煤层加厚了，并减少了充填材料的用量，同时，燃空区的空间应保持在能够使气化通道的温度保持在1000℃以上的范围内，这对提高炉温、保持氧化带向前移动及产量稳定都是有效的，并延长了地下气化炉的服务年限，尤其是对0.8m左右厚的薄煤层具有更大的作用。煤渣中含有大量的金属氧化物是煤炭气化的催化剂，当H2浓度很高时，可以提高甲烷化反应。延长地下气化炉的服务年限，是最有效降低成本的方法，而且外加粉煤转化为煤气即可升值，经估算，一个气化炉一年的利润可高达90万元，因此本工艺具有很高的经济效益。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明予以进一步说明。
实施例：本发明为外加粉煤的地下煤炭气化新工艺。在欲气化的煤层下开凿出U形气化炉，在外加煤粉地下气化炉的设计时，一定要考虑气流通道与煤层之间要有一定的倾斜度，例如，在水平煤层的气流通道采用钻孔法施工时，在地表层基岩段的气流通道与水平煤层的气流通道，必须具有一定的倾斜度与弧度，才能构成一条畅通无阻的煤粉管道。其煤炭的地下气化过程是先把煤层在地下点燃，从地面上不断向气流通道内鼓风，将空气、水蒸汽或氧气、水蒸汽或二氧化碳气体鼓入气流通道和气化通道，在高温条件下煤炭燃烧产生二氧化碳、一氧化碳、水蒸汽在高温气化炉内裂解产生H2+CO，即在气化炉内产生和集聚大量的可燃性气体，这些气体被收集储存，然后再经过脱硫、脱磷处理后，就成为清洁燃料；在气化过程中煤层的不断燃烧，使燃空区空间不断扩大，散热面积增加，致使温度降低，使气化的煤气产量与质量降低，在此时才在鼓风的同时，让较大的风压以射流方式添加煤粉，大约400～500kg/小时的细煤粉，与煤层同时燃烧，地下气化炉除燃烧实体煤外，还在燃烧松散煤，方可保持炉温在1000℃以上，这些煤燃烧后留在井下作为燃空区的充填材料，减少了充填材料的用量，同时，燃空区的空间应保持在能够使气化通道的温度保持在1000℃以上的范围内，这对提高炉温及氧化带向前移动都是有效的。煤渣中含有大量的金属氧化物，如Fe2O3，Fe3O4，Al2O3，SiO2等都是煤炭气化的催化剂，当H2浓度很高时，可以提高甲烷化反应。延长地下气化炉的服务年限，是最有效降低成本的方法，而且外加粉煤转化为煤气即可升值，因此本发明具有很高的经济效益。
Claims (3)
1.一种地下煤炭气化工艺，其特征在于：在欲气化的煤层下开凿出U形气化炉，并先点燃地下气化通道内的地下煤炭底层，并向气流通道内鼓进气化剂，地下煤层燃烧使地下气化炉的气化通道内温度保持在1000℃以上，当影响煤气的产量与质量时，才开始从输煤粉管内输送粉煤或砂土，与地下实体煤层一同燃烧，同时，燃空区的空间应保持在能够使气化通道的温度保持在1000℃以上的范围内，在气化通道内积存了以煤气为主的可燃性气体，这些气体在地面上收集储存，再经过去硫，除磷处理后，即为清洁燃料。
2.根据权利要求1所述的地下煤炭气化工艺，其特征在于：所述外加粉煤或砂土的粒度在1mm以下，鼓风的压力必须大于炉内已有压力和管道阻力之和，以射流方式将粉煤或砂土带入气化通道。
3.根据权利要求1所述的地下煤炭气化工艺，其特征在于：所述鼓入气流通道的气化剂为空气、水蒸汽或富氧、水蒸汽或二氧化碳气体。
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