煤的地下氣化
正文
將地下自然賦存的煤在煤層內燃燒、氣化成煤氣，輸送到地面，作為能源或化工原料。1912年英國拉姆賽（W. Ramsey）提出地下氣化方案。 1933年蘇聯開始地下氣化工業試驗。第二次世界大戰後，英、美、波、法等國曾進行過試驗研究，但進展都不大。中國於1958～1962年曾在鶴崗、大同、蛟河等礦區進行過試驗。70年代後,煤的地下氣化又引起美、蘇等工業國家的重視,但仍處於試驗階段。煤的地下氣化原理 從地面向煤層鑽鼓風和排氣鑽孔，底部貫通，形成初始氣化通道。在通道一端點燃煤層，從鼓風鑽孔壓入空氣或氧氣，有時須鼓入部分水蒸氣，以改善氣化反應，提高煤氣熱值。煤氣自排氣鑽孔排出（見圖），沿氣化通道分為：①氧化帶,生成大量CO2、CH4、CnHm和部分水蒸氣、H2、CO等，並放出大量熱能。②還原帶,CO2和水蒸氣被還原成CO和H2,部分煤炭熱解生成CH4及CnHm,並吸收部分熱能。③乾餾乾燥帶，放出揮發性混合氣體。氣化生成的煤氣,從排氣鑽孔排出,其主要成分有CO、H2、CH4和CnHm，並混有部分O2、N2、H2S和SO2等。氣化通道的煤壁(氣化工作面)不斷燃燒,向前推進，剩餘的灰分和殘渣遺留在採空區。
煤的地下氣化煤的地下氣化方法 有井式氣化法 從地面向煤層開掘井筒，在氣化區開掘巷道或打鑽孔，形成氣化通道後，點火氣化。此法須進行井下施工，作業環境和安全性差，目前已基本為無井法所取代。
無井式氣化法 有雙孔式和單孔式兩種。雙孔式氣化法從地面向煤層打直徑 150～400mm、間距10～40m的一系列鑽孔，兩鑽孔之間貫通形成氣化通道，點火氣化。貫通方法有5種：①低壓火力滲透貫通法,在鼓風或排氣鑽孔底部的煤層中點火，並壓入3～6atm的低壓空氣,使兩鑽孔間的煤燃燒，形成氣化通道。本法適用於反應性良好的褐煤層。②高壓火力滲透貫通法，與低壓法基本相同。主要區別是本法的風壓較高,通常為7～15atm,最高達 80atm。高壓氣流可壓裂煤層，造成大量人工裂隙，以提高貫通速度。本法宜用於反應性差的煤層。③電力貫通法，將兩個電極從鼓風與排氣鑽孔插入煤層，通入5～6kV或更高的工頻高壓電。電流的熱效應使煤層焦化，形成孔隙較大的氣化通道。④水力壓裂貫通法，從一個鑽孔向煤層注入高壓水，滲透流向另一鑽孔，擴大煤層的孔隙、節理和裂縫，然後注砂支撐裂縫，最後進行熱加工形成氣化通道。⑤鑽孔貫通法，從地面向煤層鑽進彎曲鑽孔，形成初始氣化通道。目前正在研究的還有雷射貫通法、爆破壓裂貫通法等。鑽孔底部煤層可用電力點火器、石油過濾式加熱器等專用點火器點火，也可用熾熱的焦炭或其他點燃物點火。傾斜或急傾斜煤層氣化時，沿煤層傾斜布置鑽孔。可由兩個鑽孔組成一個氣化迴路，也可由三個鑽孔組成兩個氣化迴路,一個進風,兩個排出煤氣。多組鑽孔同時進行氣化，可以加大煤氣生產能力。氣化近水平煤層時，採用方形或矩形排列的垂直鑽孔，鑽孔間距約10～40m。單孔式氣化法,沿煤層打鑽孔，在每個鑽孔內點火氣化，由中心移動式套管送風，從環隙排氣。此法適用於各種厚度的水平和傾斜煤層。
