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煤矿现代化 2014年第5期 总第122期 煤炭地下气化的原理及发展情况 许加芳 (中煤科X-．集团南京设计研究院有限公司，江苏 南京 210031) 摘 要 煤炭地下-~4E(UCG：undergroundcoalgasificati0n)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产生可燃气体或原料气的过程，实现煤炭清洁开采，被誉为新一代采煤 方法。本文对 UCG技术的原理进行探讨，并对该技术的发展历史和现状进行了梳理。 关键词 煤炭地下气化 ；长通道；大断面；两阶段 ；原理 ；发展 中图分类号：TD844 文献标志码：A 文章编号：1009—0797(2014)05—0120—03 煤 炭 地 下 气 化 (UCG：underground coal 层，在气化通道中形成了气化反应带，整个气化反应 gasification)是将处于地下的煤炭进行有控制的燃 带因温度不同，可以分为：燃烧区、还原区、干馏干燥 烧 ，通过对煤的热作用及化学作用产生可燃气体或 区三个区。 原料气的过程。煤炭地下气化集建井、采煤、转化工 (1)燃烧区，也称氧化区。在气化通道的起始段 艺为一体开发清洁能源与化工原料 ，改传统的物理 长度内，煤中的碳与气化剂中的氧发生多相化学反 采煤为化学采煤，提取煤中有用含能组分，实现煤炭 应，同时产生大量热能 ，温度迅速升高，致使附近煤 清洁开采，大大提高了煤炭资源的利用效率和利用 层炽热和蓄热。在氧耗尽后，气流在压力的推动下流 水平 ，深受世界各国重视 ，被誉为新一代采煤方法。 向钻孔 2，进入还原带 。 C+O2 C02+393kJ／mol 1 煤炭地下气化工艺的认识 2C+02-+2C0+231．4kJ／otol 1．1 基本原理 (2)还原区。高温气流沿气化通道向前流动到达 煤炭地下气化是将含碳元素为主的高分子煤 ， 还原区，这里温度为 800～1000℃，二氧化碳与赤热 在地下燃烧转变为低分子的燃气，直接输送到地面 的煤相遇 ，还原为一氧化碳。同时空气中的水蒸气与 的化学采煤方法。地下气化与地面气化的原理相同， 煤里的碳起反应，生成一氧化碳和氢气 以及少量的 产品也相同。它是将煤气发生炉与焦化炉产气原理 烃类气体。 融为一体。 CO2+C--+2C0—162．4kJ／mol 要想实现煤炭地下煤气化，要先从地表沿煤层 H2O+C—}H2+CO一131．5kJ／mol 相距一定距离开掘两条倾斜 的巷道 ，如图1中的钻 (3)干馏干燥区。经过还原区的气流温度逐渐降 孔 1和钻孔 2。然后在煤层中靠下部用一条水平通道 低，以致还原作用停止。此时燃烧中的碳就不再进行氧 3将两条倾斜巷道连接起来，被这样三条巷道所包围 化，无氧的高温气流进入干馏干燥区时，热作用使煤中 的整个体柱煤堆 4，就是将要气化的区域，称之为气 的挥发分和水蒸气析出。混和煤气一起向钻孑L2移动， 化盘区，或称地下发生炉。 并可进一步热解生成一氧化碳、氢气和轻质烃类。 经过这三个反应区后，就形成了含有可燃气体组 分主要是 CO、H：、CH 的煤气。随着煤层的不断燃