煤炭综合导控法地下气化技术

作者:系统管理员发布时间:2013-01-15浏览次数:1145

 

成果简介:本成果曾获得甘肃省科技进步三等奖和2011年中国国际工业博览会中国高校展区一等奖。主要应用于煤及油母页岩地下气化,主要成果有:(1)首创研发出了可移动导管喷枪注气和导孔排气的新工艺及装置,解决了火焰工作面的高效稳态结构和定向定域蔓延的关键技术难题;(2)首创研发出了可充填调控的倾向条带一线炉型结构,解决了地质、水文、矿压等复杂扰动影响难以控制的关键技术难题;(3)首创研发出了三段式水封结构的煤巷火区安全隔离密闭,隔气隔热隔爆和排水的性能优越、可靠性强,在地下煤层燃烧高效稳态蔓延导引控制技术方面达到了国际领先水平。生产的空气蒸汽混合煤气热值4.81MJ/ NM3以上,低富氧蒸汽的混合煤气热值5.56MJ/ NM3以上,纯氧蒸汽的水煤气热值9.27MJ/ NM3以上,鼓风-蒸汽的两阶段水煤气热值10.72MJ/ NM3以上,煤炭气化效率达到78%以上,气化工作面内回采率达到98%以上。能为后续的IGCC、电力甲烷或电力甲醇联产等能源化工行业提供稳定优质廉价的气源。
 技术特点:本成果主要针对地下气化过程燃烧蔓延位态控制复杂性及其受地质、水文、矿压和烧变等因素扰动影响显著的关键技术难点,运用化工“三传一反”原理与矿山岩体力学相结合的研究方法,形成了有井式地下气化过程中集燃控、岩控、安控和污控为一体的综合导控新方法。分别研究了:(1)地下煤体扩孔燃烧条件下的火焰移动矢量场定向强化导控问题;(2)研究了岩体拱梁结构关键层作用下的覆岩运动及地下水、气和污质运移矢量场定向弱化导控问题;(3)研究了煤岩介质在固胶液多相协同密封作用下的火区热流、气流及其灾变引起的爆轰波传递矢量场定向阻隔导控问题。形成了有井式地下气化过程中集燃控、岩控、安控和污控为一体的综合导控新方法。
知识产权及获奖情况:2010年11月,在甘肃省科学技术厅组织并主持下,该项目工业性试验进行了科技成果鉴定。鉴定委员会一致认为,该项目在地下煤层燃烧高效稳态蔓延导引控制技术方面达到了国际领先水平。本成果曾获得甘肃省科技进步三等奖和2011年中国国际工业博览会中国高校展区一等奖。
应用前景:本成果地下燃烧位态可测可控,所产煤气优质稳定,节能减排与绿色开采效果显著。该项成果在技术、工艺、装备等方面已比较成熟,在衰老和报废矿井以及“三下”压煤等难采煤炭资源绿色开发和低碳发电或煤化工方面具有重要的应用及推广价值。对于提高煤炭资源的采出率、环境保护、低碳经济等国计民生具有重要意义。5万吨煤/年制压缩天然气项目总投资为11605.1万元,正常年销售收入5827.1万元,平均税后利润总额为1481.2万元,财务内部收益率为13.6%,财务净现值为5666.7万元。所得税后投资回收期(不包括建设期)为7.8年,盈亏平衡点为66.7%。
应用情况:本成果曾经在重庆中梁山煤电气有限公司“高瓦斯、急倾斜、严重突出”难采薄煤层进行了应用,在国内外首次于高突正常生产矿井进行煤炭地下气化,对“急倾斜、严重突出”等复杂煤层条件及矿井物理开采后遗弃的边角煤炭、“三下”压煤、劣质低品位滞留煤资源开采具有推广示范意义。吨煤获利160元,显著提高煤炭资源回收率和企业效益,有利于建设资源节约利用型矿井。本成果曾经在甘肃华亭煤业 集团有限公司进行了应用,提高矿井资源回收率15%以上,且与常规采煤和地面气化相比,节能减排效果显著,提高综合能效6%,减排矿井回风瓦斯CH4 80%,减小地表开采沉陷28%;与常规采煤和地面气化发电相比,减少投资17%,降低生产成本19%。
 合作方式:合作开发/技术服务/技术转让。