气化煤

气化煤

煤矿工程术语
气化煤是指煤在特定的设备内,在一定温度及压力下使煤中有机质与气化剂(如蒸汽、空气或氧气等)发生一系列化学反应,将固体煤转化为含有CO、H2、CH4等可燃气体和CO2、N2等非可燃气体的过程。煤炭气化时,必须具备三个条件,即气化炉、气化剂、供给热量,三者缺一不可。
  • 中文名:气化煤
  • 外文名:Gasification coal
  • 适用领域:
  • 所属学科:
  • 原料:CO、H2、CH4
  • 成品:CO2、N2
  • 条件:气化炉、气化剂、供给热量
  • 学科:煤矿工程

过程

气化过程发生的反应包括煤的热解、气化和燃烧反应。煤的热解是指煤从固相变为气、固、液三相产物的过程。煤的气化和燃烧反应则包括两种反应类型,即非均相气-固反应和均相的气相反应。

性质

不同的气化工艺对原料的性质要求不同,因此在选择气化煤工艺时,考虑气化用煤的特性及其影响极为重要。气化用煤的性质主要包括煤的反应性、粘结性、结渣性、热稳定性、机械强度、粒度组成以及水分、灰分和硫分含量等。

相关技术

煤炭地下气化就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而产生可燃气体的过程。该过程集建井、采煤、地面气化三大工艺为一体.变传统的物理采煤为化学采煤,因而具有安全性好、投资少、效益高、污染少等优点.深受世界各国的重视.被誉为第二代采煤方法。早在1979年联合国“世界煤炭远景会议”上就明确指出,发展煤炭地下气化是世界煤炭开采的研究方向之一,是从根本上解决传统开采方法存在的一系列技术和环境问题的重要途径。

20世纪90年代出现了一种新的采煤技术——气化采煤。法国的一个地下气化研究小组利用氮—沙技术进行气化采煤,在加莱附近的上德勒煤矿试验成功,切开了2米厚的煤层,煤层深达885米。他们在采煤时,先注入高压水,接着注入含有沙的硝化泡沫。硝化泡沫中含沙是为了使切割口不被封锁。

原理

首先从地表沿煤层开掘两条倾斜的巷道1和2,然后在煤层中靠下部用一条水平巷道将两条倾斜巷道连接起来,被巷道所包围的整个煤体,就是将要气化的区域,称之为气化盘区,或称地下发生炉。

最初,在水平巷道中用可燃物质将煤引燃,并在该巷形成燃烧工作面。这时从鼓风巷道1吹入空气,在燃烧工作面与煤产生一系列的化学反应后,生成的煤气从另一条倾斜的巷道即排气巷道2排出地面。随着煤层的燃烧,燃烧工作面逐渐向上移动,而工作面下方的采空区被烧剩的煤灰和顶板垮落的岩石所充填,但塌落的顶板岩石通常不会完全堵死通道而仍会保存一个不大的空间供气流通过,只需利用鼓风机的风压就可使气流顺利地通过通道。

适用条件

多孔而松软的褐煤及厚度较大的烟煤较容易气化,薄煤层、含水分多的煤层和无烟煤较难气化。稳定而连续的煤层,顶底板的透气性小于煤层的透气性以及倾角超过35°的中厚煤层对气化更加有利。

发展方向

利用气化技术去回收报废矿井煤柱、边角煤是国内外气化的一个发展方向,为报废矿井转产提供机会,不仅经济效益可观,而且社会效益显著。

自1912年,英国化学家威廉·拉姆斯在都贺姆煤田首先进行了实验,并用煤气发电后,煤炭地下气化得到了迅速的发展,世界各国对煤炭地下气化均相当重视,投入了大量的物力和人力来发展和完善这一新型采煤技术。

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