褐煤地下气化点火参数的研究

IL 2011年第120理论研究苑215褐煤地下气化点火参数的研究王张卿，梁杰，梁欢欢，李冬阳，梁鲲(中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院，北京100083 )摘要对于煤炭地下气化，尤其是深部含水煤层的地下气化，点火工艺的研究意义重大。本文针对福煤进行了点火参数的研究，选定气化剂温度、气化剂氧含量、鼓风强度这三个可控因素作为褐煤点火工艺的研究参数。试验结果表明，在本实验研究范围内，随着气化剂温度的升高，鼓风强度的增大，气化剂中氧含量的增加，煤层温度上升速率加快，煤层点火时间降低;通过实验分析,本试验对褐煤地下气化点火的工艺参数范围设定如下:进口气化剂温度220 C -250 C，鼓风强度1.6 m/h-1.9 m/h,气化剂氧含量30 % -40 %。关键词媒炭地下气化;点火工艺;工艺参数中图分类号TQ546文献标识码 A文章编号 1673-9671-(2011)102-0215-01煤炭地下气化的首要条件是将煤层点燃，对深部含水煤层进行褐煤3.2鼓风强度对点火工艺的影响点火参数的研究意义重大。对褐煤进行点火，是利用煤炭自燃的特性，当马弗炉温度为250 C,气化剂氧含量为21 %时，分别考察鼓风强空制煤的氧化条件(温度、鼓风强度、气化剂等)，向煤层中鼓入度为1.1 m/h和1.5 m/h时的点火工艺。在这两种点火条件下煤层终温分别热空气或者热的富氧空气使煤层点燃，从而达到煤炭地下气化的点火的为117 C和140 C,远低于褐煤燃点。但是在前40 min,随着鼓风强度的目的。增大，煤层温度及升温速率降低; 40 min以后，煤层温度和升温速率随1试验系统鼓风强度的增大明显提高，最终二者都趋于恒定。其原因为:开始阶段试验台主要由以下四个部分组成:炉体;加热系统与冷却系统;气煤温过低，氧化缓慢，而鼓风强度越高，风流导致的热损失越大，故煤化剂供给及工艺管路;参数采集系统及分析系统。层升温速率降低;当煤层升高到一定温度，氧化反应加剧，鼓风强度越试验炉体:本实验所用炉体材质为无缝钢管，炉体长度L大，供氧量越充分，氧化放热量越多，故而煤层温度升高加快。管径φ=50 mm,外径φg=57 mm,壁厚8 =3.5 mm,最高使用压力为:3.3气化剂氧含对点火工艺的影响0.1 MPa。炉体分为两段,采用法兰连接。炉体表面有8处温度测量点，当马弗炉温度为300 C，鼓风强度为1.5 m2/h时，在气化剂氧含量分炉体外层和气化剂输送管道上采用石棉保温。别为21 %和40 %下进行点火实验。在这两种实验条件下，煤层均点火成加热与冷却系统:使用马弗炉加热，炉膛内温度由温控仪(型号为功。随着气化剂中氧浓度的增大，煤层升温速率明显加快，煤层终温升XMTA- 8000)控制;采用自来水冷却，自来水从进水口流人套简，沿气高。其原因在于，氧浓度的提高，导致氧分子与煤表面分子碰撞频率增体行进方向逆行。大，加剧煤的氧化反应强度，因此煤氧化反应放热量增大，煤层升温速气化剂供给系统主要由供风设备、供氧设备及气体管道组成，空气率加快，终温升高。和氧气分别来自空气压缩机和氧气瓶。4小结煤样: 试验煤样取自于内蒙古大雁三矿西二采区17号煤层，对其进本章分析了各参数对点火工艺的影响，并通过正交试验确定了点火行煤质分析化验，结果如表1所示。方案，给出了褐煤地下气化点火的参数范围，具体结论如下。2试验方法1)随着气化剂温度的升高,煤层温度上升速率加快，煤层点火成为了找到合适的褐煤点火工艺的各工艺参数，实验步骤如下。功时间降低。1)通过改变各参数条件进行点火试验，得出各试验参数的大致范2)点火初期，鼓风强度越高，热损失越大，减缓煤的氧化自燃时围如下:马佛炉温度，250 C-300 C;鼓风强度，1.5 m/h-2m/h;气化间;点火后期，鼓风强度的大小与煤层供氧量紧密相关，鼓风强度越剂含氧量，21% 40%。大，氧含量越多，煤氧化自燃进程加剧。2) 将点火成功所用时间作为该实验的评价指标，试验因素有三3)随着气化剂中氧浓度的提高，点燃煤层所需时间逐渐降低。个，分别将气化剂进口温度、鼓风强度、气化剂氧含量作为试验因素，4)本试验给出适宜褐煤地下气化点火的工艺参数范围如下:①进根据各个因素大致范围，每个因素选3个水平数，自由组合;最后进行气化剂温度220 C -250 C;②鼓风强度1.6 m/h-1.9 m'h;③气化剂氧试验，确定合适的工艺参数。含量30%-40 %3实验数据分析基金项目:国家863计划主题项课题( 2011AA050106)。参考文献3.1气化剂温度对点火工艺的影响在鼓风强度为1.5 m'h,气化剂氧含量为21 % ,马弗炉温度分别为[1]梁杰.煤炭地下气化过程稳定性及控制技术M].徐州:中国矿业大学出版社,2002.250 C、280 C和300 C时，随着气化剂温度的升高，煤层温度升高，升[2]刘鑫，梁新星梁杰.煤炭地下气化点火方法的分析[J].能源工程2009,1:10-12.温速率加快。在温度为250 C、280 C时，虽然煤层点燃失败，但煤层终[3]陆伟,煤自燃逐步自活化反应过程研究[D].徐州:中国矿业大学2006温升高，所用的时间缩短，表明煤温随着进口气体温度的提高而升高。[4]白浚仁,刘凤岐煤质分析[M].北京:煤炭工业出版社,1982.当马弗炉温度为300 C时，点火开始77 min煤层点燃成功，随后煤层温度[5]唐明云,张国枢戴广龙,骆大勇.空气流量对煤升温氧化影响的实验研究[]煤迅速上升，且在出口气体中检测出CO、H、CH,和C0,等组分。煤层终矿安全2008,5:12- 14.温随气化剂温度的提高而上升，其原因在于，气化剂温度越高，煤温越作者简介高，煤层反古性越好，氧化反应越剧烈，放出的热量越多，最终导致煤层终温升高。王张卿(1986-) .男，汉族，山西省孝义县人，中国矿业大学(北京)，硕士。表煤质分析结果w/%煤样Q.MVu_CNSMJ/kg32 831092489.44 4934707046:1665