煤炭地下气化点火方法的分析

研究与探讨煤炭地下气化点火方法的分析刘鑫,梁新星2,梁杰(1.中国矿业大学〈北京)化学与环境工程学院,北京100083;2新奥集团气化采煤北京技术公司,北京100083)擴要:煤炭地下气化的任务是将地下煤嶷资源转化为可燃气体,首要条件就是解决煤层的点燃问题。地下气化的炉型按气化通道可以分为两种:无井式气化炉和有井式气化炉。无井式气化由于钻孔底部的煤层含水率增高和无气化通道排烟等因素的影响常常会导致点火失败,因此需要采用特殊方式进行点火,主要有硅烷点火法和化学凝国点火剂点火渎。通过实验验证化学凝国点火剂点火法为最优点火方法。关键词:煤炭地下气化;无井式;点火中图分类号:TD844.6文献标识码:A文章编号:1004-3950(2009)01-0010-0Analysis of ignition technique in UCGLU Xin, LIANG Xin-xing, LIANG Jie(1. School of Chemical and Environmental Engineering, China University of Mining and TechnologyBeijing 100083, China; 2. XinAo CGM Investment Co., Ltd, Beijing 100089, China)Abstract: The task of underground coal gasification is making the underground resource transform to flammable gas, theprimary condition of which is to solve the ignition problem of the coal seam. According to gasification tunnel the under-ground gasifier can be divided into two kinds: well and non-well. Because of the increase of moisture content of coalgeam at the bottom of drilling, the ignition of non-well gasification often fails. So the special way should be used toThe optimal ignition method is chemical solidified ignition agent ignition method verified by experime on method.complete the ignition. There are mainly silane ignition method and chemical solidified ignition agent igniteKey words: underground coal gasification; non-well; ignition0引言1传统的点火方法煤炭地下气化是一种融多学科为一体的综合地下气化的炉型按气化通道可以分为两种:性能源生产新技术,属第二代采煤方法,其任务是无井式气化炉和有井式气化炉2。无井式气化将地下煤炭资源原地转化为可燃气体。它将建炉的气化通道是通过各种特殊的方法(火力渗井,采煤,气化三大工艺合为一体,将物理采煤变透、水力压裂、电贯通等)进行贯通的;有井式气为化学采煤,即把高分子固体煤转变为低分子结化炉的气化通道是利用人工的掘巷的方法来铺设构的可燃气体,因而具有安全性好,投资少效率气化通道的,有井式气化主要用于废弃的高污染少,效益高等优点矿井。煤炭地下气化的首要条件是解决煤层的点1无井式气化炉点火燃,一旦煤层点燃后,进行气化,再加以有效的控无井式气化炉煤层着火,存在着两个不利的制利用,就可以实现稳定产气。压力、地下水等各因素:一是钻孔施工时,会使钻孔底部的煤层含水种不可预知条件的存在,给煤层点火带来了许多率增高;二是无气化通道排烟。水汽化时将吸收困难,寻求合适的点火方法将会给煤炭地下气化热量使散热量增加,而烟气的存在降低了碳粒表的发展带来举足轻重的作用。面的产执量隆低因此,为了迅速着火中国煤化工火措施。常用CNMHG收稿日期:2008-10-28基金项目:国家自然科学基金资助项目(50574096作者简介:刘鑫(1982-),男河北香河人,硕士研究生,主要从事煤炭地下气化的工艺研究10研究与探讨的强迫点火方法是在钻孔中投人炽热煤炭,然后行,其井下没有火源,其点火剂应在两个条件下能由钻孔供风这种点火方法必须用较高的供风压点燃,其一是点火剂通过管路能够输送,其二是着力将烟气压人煤层。如果所投人的炽热的碳不火条件尽量简单。为此,选择气体点火剂。气体足以抵消包括水蒸发的散热,点火过程往往会失点火剂主要有烷烃类气体,例如常规的气体燃料败,马庄矿现场采用这种方法点火时,因水蒸气量为甲烷、乙烷、丙烷(C1—C6)以及硅烷。但是烷太大和供风压力不够而未获成功。后采用盲孔烃与空气和氧气自燃的可能性极少,要在高温或式电点火方法,获得了成功。点火状态下才能燃烧。经综合考虑,选择了遇氧点火器由镍铬丝制成,点火器用引火材料自燃的气体——硅烷作为点火剂。(柴油浸泡过的木材、棉纱等)包裹,这一点火系2.1硅烷点火法统的优点是:(1)明火迅速,避免了电阻丝点火硅烷在常温常压下为具有恶臭的无色气体,时,缓慢的升温过程将柴油蒸发成油气而产生爆可在室温下着火,在空气或卤素气体中发生爆炸炸;(2)镍铬丝串联在电流为14A左右的电路性燃烧,即使用其他气体稀释如果温度不够低,中孔内两根导线为同极且地面有两个用电器保仍能燃烧硅烷在氩气中含2%,氮气中含25%,护,不会产生电路;能向点火区域长时间提供一个氢气中含1%时仍能着火,硅烷浓度在小于1%时外热源使点火区域能够维持在一个较高的温度不燃,大于3%时自燃。1%~3%浓度时可能燃水平:(3)供风胶管直接将新鲜空气送给点火区,烧。其燃烧反应方程式如下:而烟气也能顺利排出,点火时采用脉动压力供风,SiH4+20,→SiO,+2H20压力为0~0.3MPa,每间隔15min变化一次。燃烧产物为粉末状氧化硅和水,火焰温度较般的点火过程按以下方法分几个阶段进低,在氩气中含3%硅烷燃烧时火焰温度为500600℃。硅烷常温下稳定,在300℃开始分解,(1)先进行冷试验,然后根据冷试验的结果600℃分解加速,1000℃时完全分解成硅和氢,即选择点火钻孔;SiH4→Si+2H2(2)在要建立火源的钻孔内,测定地下水的硅烷在中性或酸性水中比较稳定,但是在碱流动速度;性水中容易分解,反应式如下(3)压出或排除地下水(4)在钻孔内点火建立火源。siH4+2H2O→SiO2+4H2先对地下煤气发生炉的所有钻孔进行冷试SiH +2KOH H,0+K,SiO, +4H验,根据冷试验的结果,确定煤层的透气性与选择硅烷是强还原剂,与重金属卤化物激烈反应,点火钻孔。在钻孔内压出水后向钻孔内投入炽与氯、溴发生爆炸性反应,与四氯化碳激烈反应热的焦炭然后送入100-200m3/h的压缩空气因此对硅烷不能使用氟里昂灭火剂,硅烷可溶于建立火源后检查燃烧产物的组成判断火源形成乙醇、乙醚苯氯仿及四氯化硅。可与润滑油、脂的情况。肪反应,对几乎所有的金属无腐蚀性,有时玻璃中1.2有井式气化炉点火的碱成分也能分解硅烷,溶解在二硫化碳中的硅对有井式气化炉来说,可人工在气化通道里烷遇到空气也可发生爆炸根据硅烷的极易燃烧布置点火装置,点火装置由普通电炉制作,用导线性我们选择硅烷作为点火剂。由钻孔引至地表或引至密闭墙以外。在气化通2.2化学凝固点火剂点火法道里靠近进气侧一侧布置三组点火煤堆,点火时在地下煤层往往会有很多水分,一般先采用先行鼓风,由出气口测量甲烷的浓度,确信其在爆排水的方法,将水排出后采用电点火将煤层点燃炸极限以下,方能合闸点火。为了使气化炉能快但是由于地下水位的不断涌入,电点火器易损坏速升温,在气化通道中布置若干松散煤堆其断面如何V中国煤化工情况下,考虑综占气化通道断面的1/2左右,交错布置43。合效CNMHG点。为此,新奥2特殊的点火方法集⊥仼宄屮心的科研人员经过大量的试验,寻找并制成了一种发热量高燃烧由于煤炭地下气化大都是在深部煤层中进时间较长、且易在地下含水煤层点燃,点燃煤层后斜循二42009年第1期-Ⅱ研究与探讨x不留或少留残渣,对地下环境不造成污染的点点火方式采用电点火法。火剂。(2)在含水、压力等外在条件下,电点火器很该点火剂的反应原理是羟基化学物质与羧基容易损坏,虽可以点燃煤层,但易造成点火失败。化合物在亲核极强的有机碱作用下,发生缩合反采用硅烷点火法可按要求随时点燃按导索伸缩应,脱去水生成凝固状的脂;该种产物在着火后,程度随处点燃。高温分解成醇燃烧放出大量的热,从而点燃地下(3)硅烷点火对安全要求极高,且硅烷非常煤层。昂贵不易进行大规模煤炭地下气化,为此研究并制成化学凝固点火剂,经过试验优于电点火和硅[催化剂的制备缩合反应}添加稳定剂}添加助燃剂]烷点火的综合效果。匚储存卜[留样标记][凝成型]参考文献:图1工艺流程图[1]梁杰.煤炭地下气化过程稳定性及控制技术该点火剂的生产工艺流程见图I。所得产物[M].徐州:中国矿业大学出版社,2002在添加氧化剂发热剂与稳定剂后,经过试验燃[2]梁杰余力“长通道大断面”煤炭地下气化新烧温度和时间可以满足煤炭地下气化点火的工艺[].中国煤炭,2002,28(12)8-10[3]杨兰和宋全有,李耀娟煤炭地下气化工程[M要求。徐州:中国矿业大学出版社,20013结语[4]李耀娟,田玉璋于在平煤炭地下气化M]沈阳:东北工学院出版社,1981点火是否成功对地下气化正常进行非常关[5]余力煤炭地下气化的过去和未来[J]矿业译键,本文总结了常用的几种点火方法:丛,1990(4):1-10(1)对于钻井式煤炭地下气化的点火是通过[6]张宏孟庆坤夏艳东辽河油田煤炭地下气化点钻井构建气化通道,点火在气流通道中进行,一般火方式模型试验研究[J]煤矿安全,2008(1):1-3希腊出台新太阳能补助方案希腊于2009年1月通过了欧洲最优惠的太阳能补助提案,提案中预计将有3GW的庞大容量。此补助囊一经公布,将使希腊在未来三至四年间,成为欧洲最具潜力的太阳能市场之一。希腊通过太阳能裝置补助案,推行太阳能发电十年收购价格,希腊本岛0.40欧元每千瓦时,各群岛0.50欧元每千瓦时。另外,投资额超过十万欧元的工程也将获得40%的补助。新补助案还宣布了太阳能屋頂计划,可享有较高的收购价格,补助时间为20年,但没有资本补助。屋顶计划目标为无限期下超过750MW的客量,细节预计将于今年6月之前公布。投资希腊市场的德国太阳能公司 Envire solar近期将于希腊群岛上建设其第一座安装容量100kW的太阳能设施,预计于今年5月底完工。投资额为68万欧元,将可荻得希腊政府40%的补助。加拿大能源技术公司 Sustainable Energy于进入希腊市场初期就已建立了合作伙伴网络,其中包括几家希腊领先的系统整合商,但由于希腊近两年来的法案中国煤化工器的销售。希腊补助案一通过, Sustainable Energy估计 SUNERGY变烦器HCNMHGW。■本刊