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地下煤炭气化新工艺失效专利 发明

技术内容

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。 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,做 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和质量。 本发明的目的是提供一种外加粉煤或砂土的地下煤炭气化新工艺,在从气 流通道鼓入气化剂的同时,带入粉煤,助长地下煤层燃烧,提高气化通道的温 度,增加可燃气体的产量与质量。 本发明的目的是这样实现的,一种地下煤炭气化新工艺,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,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,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,使燃空区的空间保持在某一范围内,使气化通道的温 度保持在1000℃以上,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1毫米以下,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、富氧、水蒸汽或CO2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与产量,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,使燃空区能保证在某一范围的空间,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。 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、氧气、水蒸气鼓入气 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,使燃 空区能保证在某一范围的空间,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。

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