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煤炭地下气化开采

日期:2006-03-15    来源:中国石油报  作者:吴月先

国际燃气网

2006
03/15
09:56
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关键词: 煤炭

    我国能源需求主要依靠本国,以煤为主的多元化能源发展道路是我国能源发展战略特色。煤炭资源的开采与利用正加快扭转传统粗放型的做法。我国也曾对煤炭气化技术制定了发展规划、纲要、计划,不断推进煤炭气化技术的开发和应用。我国是世界上煤炭地下气化技术开发研究较早的国家,长通道、大断面、二阶段的技术创新特色,不断显示出成效,这种新兴的能源开发示范工程不断增多。我国的石油、天然气勘探开发企业不断增多,国内探矿权区内的矿物能源往往具有多样性,全方位的能源勘探开发已提到重要的议事日程上来,并向煤炭领域的纵深方向迈进。煤炭地下气化开采和综合利用已备受石油企业关注。中国石油辽河油田于国内石油企业中率先启动深层煤炭地下气化技术开发研究项目。

       煤炭地下气化是在地下气化炉条件下进行的———将煤层中的气化通道进气孔一端的气化穴煤炭点燃,由进气孔鼓入空气、氧气和水蒸汽等汽化剂,由辅助孔鼓入氢气。于是地下煤炭便进行有控制地燃烧,经过对煤的热作用及化学作用,按温度和化学反应的不同,于地下气化通道内形成氧化带、还原带和干馏干燥带,由此生成的粗煤气于出气孔产出。

       建地下气化炉有两种技术途径:

       其一是巷道式建地下气化炉技术。在正开采或废弃的煤矿井中可启建地下气化炉,由人工掘进的方式在煤层中建立起气化巷道,并在进气孔底部巷道壁筑起一道密闭墙(促使定向燃烧煤层),便可将密闭墙前面的煤炭点燃。单套炉由气化通道进气孔、辅助孔和出气孔组成,气化通道于同一煤层内连通各孔。但该技术人工竖井深度受限,因受煤层的地应力和煤层温度制约。

       其二是钻井式建地下气化炉技术。即采用常规的油气井钻井技术,钻一口一般的长祼眼水平井段,与另外的二口直井于同一煤层内以洞穴式相连通。单套地下气化炉仍由气化通道、进气孔、辅助孔和出气孔等组成。将进气孔底部的气化穴煤炭点燃,鼓入汽化剂促使连续气化煤炭,由辅助孔鼓入氢气,气化通道内仍有氧化带、还原带和干馏干燥带出现。此种建地下气化炉技术于国外多采用,但国内的辽河油田于2005年内成功建起了首座钻井式地下气化炉,开创了国内建地下气化炉新阶段。这种建地下气化炉技术正好发挥了石油企业的钻井技术优势,免去了巷道式建地下气化炉条件的限制。但因钻井井径受限,制约着单套炉规模化开采,可进行单套炉多个进气孔、多条气化通道、多个出气孔、大井眼钻进和扩眼完井等多项技术创新。

       煤炭地下气化开采能有效地利用矿物能源资源,毕竟国内井工可采煤炭含量仅占煤炭资源储量的11.43%,地下气化开采就是有效利用资源的途径。目前山东、山西、内蒙古、贵州、河南、四川、辽宁等地区都在引入煤炭地下气化技术,使“报废”的煤炭资源得到充分利用。

       煤炭地下气化开采,避免了对大气的严重污染。地下燃烧产生的高温使瓦斯气和煤焦油发生剧烈的气体膨胀被挥发采出。尤其是高温条件会使褐煤的物性变好,促使煤层气被解析,易于产出,还可增大煤层气供给的范围。煤炭地下气化开采,其中灰分却留存于地下,可减小开采后期地层坍塌程度。煤炭地下气化开采有见效快的特点,一经地下点燃后,仅仅只依赖于注入汽化剂便连续生产。汽化剂仅是空气、水蒸汽、氧气和氢气,氧气和氢气可由粗煤气中分离后获得,水蒸汽可由产出的高温粗煤气降温处理过程中制取,因而总体工艺技术具有明显的循环经济特色

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