【采礦】第二十二章煤炭地下氣化ppt課件

1、. 河 南 理 工 大 學(xué)精品課程第22章 煤炭地下氣化.本章主要內(nèi)容第22章 煤炭地下氣化第一節(jié) 煤炭地下氣化原理第二節(jié) 煤炭地下氣化方法及消費(fèi)工藝系統(tǒng)第三節(jié) 煤炭地下氣化的適用條件及開(kāi)展方向.第一節(jié) 煤炭地下氣化原理煤炭地下氣化是開(kāi)采煤炭的一種新工藝。其特點(diǎn)是將埋藏在地下的煤炭直接變?yōu)槊簹?，?jīng)過(guò)管道把煤氣供應(yīng)工廠、電廠等各類(lèi)用戶，使現(xiàn)有礦井的地下作業(yè)改為采氣作業(yè)。煤炭地下氣化的本質(zhì)是將傳統(tǒng)的物理開(kāi)采方法變?yōu)榛瘜W(xué)開(kāi)采方法。煤炭地下氣化因具有平安、高效、低污染等優(yōu)點(diǎn)，所以世界各國(guó)對(duì)此都非常注重。我國(guó)于1958年在幾個(gè)礦區(qū)曾進(jìn)展過(guò)地下氣化的實(shí)驗(yàn)，最近又在馬莊礦、新河礦進(jìn)展了實(shí)驗(yàn)，獲得了一些閱歷。

2、.第一節(jié) 煤炭地下氣化原理煤炭地下氣化的原理如圖。首先從地表沿煤層開(kāi)掘兩條傾斜的巷道1和2，然后在煤層中靠下部用一條程度巷道將兩條傾斜巷道銜接起來(lái)，被巷道所包圍的整個(gè)煤體，就是將要?dú)饣膮^(qū)域，稱(chēng)之為氣化盤(pán)區(qū)，或稱(chēng)地下發(fā)生爐。最初，在程度巷道中用可燃物質(zhì)將煤引燃，并在該巷構(gòu)成燃煤任務(wù)面。這時(shí)從鼓風(fēng)巷道1吹入空氣，在熄滅任務(wù)面與煤產(chǎn)生一系列的化學(xué)反響后，生成的煤氣從另一條傾斜的巷道即排氣巷道2排出地面。隨著煤層的熄滅，熄滅任務(wù)面逐漸向上挪動(dòng)，而任務(wù)面下方的采空區(qū)被燒剩的煤灰和頂板垮落的巖石所充填，但塌落的頂板巖石通常不會(huì)完全堵死通道而仍會(huì)保管一個(gè)不大的空間供氣流經(jīng)過(guò)，只需利用鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓就可使氣流

3、順利經(jīng)過(guò)通道。 .第一節(jié) 煤炭地下氣化原理 煤炭地下氣化原理1鼓風(fēng)巷道；2排氣巷道；3灰渣；4熄滅任務(wù)面；I氧化帶；II復(fù)原帶；III，IV干餾-枯燥帶.第一節(jié) 煤炭地下氣化原理這種有氣流經(jīng)過(guò)的氣化任務(wù)面被稱(chēng)為氣化通道，整個(gè)氣化通道因反響溫度不同，普通分為氣化帶、復(fù)原帶和干餾-枯燥帶三個(gè)帶。1.氣化帶在氣化通道的起始段長(zhǎng)度內(nèi)，煤中的碳和氫與空氣中的氧化合熄滅，生成二氧化碳和水蒸氣：C+O2CO2；2H2+O22H2O。在化學(xué)反響過(guò)程中同時(shí)產(chǎn)生大量熱能，溫度達(dá)1200到l 400，致使附近煤層熾熱。.第一節(jié) 煤炭地下氣化原理2.復(fù)原帶氣流沿氣化通道繼續(xù)向前流動(dòng)，當(dāng)氣流中的氧已根本耗盡而溫度仍在8

4、00l 000以上時(shí)，二氧化碳與赤熱的煤相遇，吸熱并復(fù)原為一氧化碳CO2+C2CO。同時(shí)空氣中的水蒸氣與煤里的碳起反響，生成一氧化碳和氫氣以及少量的烷族氣體：4C+3H2OCH4+3CO+ H2，這就是復(fù)原區(qū)。.第一節(jié) 煤炭地下氣化原理3.干餾-枯燥帶在復(fù)原反響過(guò)程中，要吸收一部分熱量，因此氣流的溫度就要逐漸降低到700400，以致復(fù)原作用停頓。此時(shí)熄滅中的碳就不再進(jìn)展氧化，而只進(jìn)展干餾，放出許多揮發(fā)性的混合氣體，有氫氣、瓦斯和其他碳?xì)浠衔?。這段稱(chēng)為枯燥帶的干餾部分。在干餾之后是脫水枯燥?；旌蠚怏w此時(shí)仍有很高的溫度可氣化其中的水分，混合氣體枯燥后，最后可得到：CO2，CO，O2，H2，CH4

5、，H2S和N2的混合氣體，其中CO，H2，CH4等是可燃?xì)怏w，它們的混合物就是煤氣。.第一節(jié) 煤炭地下氣化原理國(guó)家地點(diǎn)氣化劑出口煤氣主要成分/%熱值CH4H2COCO2N2O2kJ/m3前蘇聯(lián)安格蘭空氣1.81.917.617.94.57.517.22042.7580.30.431923570前蘇聯(lián)莫斯科近郊富氧65%1.935.015.328.116.20.26728.4美國(guó)佳懷明北空氣0.42010165037805460中國(guó)頭山礦空氣0.36.36.414.34.618.53.916.445.5652.34.832515515中國(guó)馬莊礦空氣3.09.010201025203540600.

6、00.242005250中國(guó)實(shí)驗(yàn)室空氣+水蒸氣0.92.010.621.712.254.14.612.829.557.201.1949438583.第二節(jié) 煤炭地下氣化方法及消費(fèi)工藝系統(tǒng)一、煤炭地下氣化方法氣化方法通?？煞譃橛芯胶蜔o(wú)井式兩種。無(wú)井式地下氣化是運(yùn)用定向鉆進(jìn)技術(shù)，由地面鉆出進(jìn)、排氣孔和煤層中的氣化通道，構(gòu)成地下氣化發(fā)生爐。防止了井下作業(yè)和有井式氣化的其它問(wèn)題，使煤炭地下氣化技術(shù)有了很大提高。目前它己在世界上被廣泛采用。有井式氣化法需求預(yù)先開(kāi)掘井筒和平巷等，其預(yù)備工程量大、本錢(qián)高，坑道不易密閉，漏風(fēng)量大，氣化過(guò)程難于控制，而且在建地下氣化發(fā)生爐期間，依然防止不了要在地下進(jìn)展任務(wù)。.

7、第二節(jié) 煤炭地下氣化方法及消費(fèi)工藝系統(tǒng)無(wú)井式地下氣化法.第二節(jié) 煤炭地下氣化方法及消費(fèi)工藝系統(tǒng)二、無(wú)井式地下氣化法的消費(fèi)工藝系統(tǒng)無(wú)井式氣化法的預(yù)備任務(wù)包括兩部分：即從地面向煤層打鉆孔和在煤層中預(yù)備出氣化通道。從地面向煤層打鉆孔可以采用三種方式的鉆孔：垂直鉆孔、傾斜鉆孔和曲線鉆孔。根據(jù)煤層賦存條件的不同，其消費(fèi)工藝系統(tǒng)也有差別。對(duì)于近程度煤層和緩斜煤層，在規(guī)定的氣化盤(pán)區(qū)內(nèi)，先打好幾排鉆孔。鉆孔采用正方形或矩形布置方式，孔距2030 m。鉆孔沿煤層傾向成排地布置，每排鉆孔的數(shù)目取決于氣化站所需的消費(fèi)才干。.第二節(jié) 煤炭地下氣化方法及消費(fèi)工藝系統(tǒng)按作業(yè)方式的不同，消費(fèi)工藝系統(tǒng)可分為兩種，即逆流火力作

8、業(yè)方式和順流火力作業(yè)方式。(1)逆流火力作業(yè)方式首先貫穿第一排鉆孔，構(gòu)成一條點(diǎn)燃線。然后將第二排鉆孔與此點(diǎn)燃線貫穿，貫穿后即可進(jìn)展氣化。這種熄滅方式的特點(diǎn)是兩個(gè)鉆孔都按照以下順序起三種作用：貫穿、鼓風(fēng)和排出煤氣。這種方式煤層的氣化方向與鼓風(fēng)和煤氣的運(yùn)動(dòng)方向相反，所以稱(chēng)為逆流式火力作業(yè)方式。2順流火力作業(yè)方式.第二節(jié) 煤炭地下氣化方法及消費(fèi)工藝系統(tǒng)逆流火力作業(yè)方式.第二節(jié) 煤炭地下氣化方法及消費(fèi)工藝系統(tǒng)順流火力作業(yè)方式.第二節(jié) 煤炭地下氣化方法及消費(fèi)工藝系統(tǒng)三、地下氣化效果的主要影響要素1、供氧量實(shí)驗(yàn)闡明，供風(fēng)量越大，氣化劑含氧量越高，煤氣的熱值就越高。2、溫度與含水量 堅(jiān)持高溫是提高地下氣化強(qiáng)

9、度的必要條件之。3、其他要素 氣化通道的長(zhǎng)度是影響氣化的另一個(gè)重要要素。.第二節(jié) 煤炭地下氣化方法及消費(fèi)工藝系統(tǒng)氣化劑種類(lèi)生成氣體所占體積/%熱值/ kJm-3H2CH4COCO2O2N2空氣14.01.816.210.20.257.64229富氧空氣（O2，37%）21.02.522.115.50.238.75987富氧空氣（O2，48%）28.23.526.115.40.326.57645.第三節(jié) 煤炭地下氣化的適用條件及開(kāi)展方向煤炭地下氣化可以使埋藏過(guò)深或過(guò)淺不宜用井工開(kāi)采的煤層得到開(kāi)發(fā)，它不但改善了礦工的勞動(dòng)條件，而且氣化對(duì)地表破壞較小，沒(méi)有廢矸，還有利于防止大氣污染。煤炭地下氣化的經(jīng)

10、濟(jì)效益較好，其投資僅為地面氣化站的1/21/3。一、無(wú)井式長(zhǎng)壁氣化法為了提高煤氣的質(zhì)星和產(chǎn)量，國(guó)外實(shí)驗(yàn)了無(wú)井式長(zhǎng)壁氣化法。這種方式完全取消地下作業(yè)，但鉆孔和定向彎曲鉆孔要求技術(shù)程度高。該站的煤層條件是煤厚2m，埋藏深度300 m，鉆孔程度鉆進(jìn)50m。實(shí)踐上程度鉆進(jìn)可達(dá)90100m。.第三節(jié) 煤炭地下氣化的適用條件及開(kāi)展方向長(zhǎng)壁氣化法及地面電站簡(jiǎn)圖1緊縮空氣；2一氣液分別器；3熱交換器；4發(fā)電廠；5煤氣凈化設(shè)備；6水凈化循環(huán)安裝；7一緊縮與熄滅氣體混合器；8空氣；9煤氣；10一煤層；11氣化帶；12監(jiān)測(cè)與控制鉆孔.第三節(jié) 煤炭地下氣化的適用條件及開(kāi)展方向二、煤炭地下熄滅工藝用煤炭地下熄滅工藝來(lái)回

11、收被以往采煤所遺棄的煤柱。該工藝主要是采用抽風(fēng)機(jī)呵斥負(fù)壓，將熄滅產(chǎn)生的高溫氣體(300600)通道熱交換器使水變?yōu)檎魵夤┌l(fā)電和民用。鉆孔為過(guò)氣孔，根據(jù)煤層的賦存條件進(jìn)展布置。三、對(duì)地下氣化區(qū)熄滅面位置與溫度的控制地下氣化熄滅面位置與溫度的控制是一個(gè)難題，目前美國(guó)已運(yùn)用衛(wèi)星紅外攝影進(jìn)展監(jiān)控。它可以探明熄滅面確實(shí)切位置和溫度情況，從而用調(diào)理供氧量和供水蒸氣量來(lái)控制其溫度，提高或降低熄滅面的氣化強(qiáng)度，提高煤氣熱值，試用效果良好。.第三節(jié) 煤炭地下氣化的適用條件及開(kāi)展方向四、氣化、化工結(jié)合企業(yè)的開(kāi)展地下氣化得到的煤氣不僅可供民用，還可發(fā)電。煤氣中除可燃?xì)怏w以外，還伴生有許多重要的化學(xué)物質(zhì)，如酚、苯、吡啶、油酸、硫等物質(zhì)。因此，地下氣化站不僅可以作