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煤炭地下氣化開采技術

時間:2006-08-03 15:32:00來源:wangsl

導語:?以煤為主的多元化能源發展道路是我國能源發展戰略特色
我國能源需求主要依靠本國,以煤為主的多元化能源發展道路是我國能源發展戰略特色。煤炭資源的開采與利用正加快扭轉傳統粗放型的做法。我國也曾對煤炭氣化技術制定了發展規劃、綱要、計劃,不斷推進煤炭氣化技術的開發和應用。我國是世界上煤炭地下氣化技術開發研究較早的國家,長通道、大斷面、二階段的技術創新特色,不斷顯示出成效,這種新興的能源開發示范工程不斷增多。我國的石油、天然氣勘探開發企業不斷增多,國內探礦權區內的礦物能源往往具有多樣性,全方位的能源勘探開發已提到重要的議事日程上來,并向煤炭領域的縱深方向邁進。煤炭地下氣化開采和綜合利用已備受石油企業關注。中國石油遼河油田于國內石油企業中率先啟動深層煤炭地下氣化技術開發研究項目。 煤炭地下氣化是在地下氣化爐條件下進行的———將煤層中的氣化通道進氣孔一端的氣化穴煤炭點燃,由進氣孔鼓入空氣、氧氣和水蒸汽等汽化劑,由輔助孔鼓入氫氣。于是地下煤炭便進行有控制地燃燒,經過對煤的熱作用及化學作用,按溫度和化學反應的不同,于地下氣化通道內形成氧化帶、還原帶和干餾干燥帶,由此生成的粗煤氣于出氣孔產出。 建地下氣化爐有兩種技術途徑: 其一是巷道式建地下氣化爐技術。在正開采或廢棄的煤礦井中可啟建地下氣化爐,由人工掘進的方式在煤層中建立起氣化巷道,并在進氣孔底部巷道壁筑起一道密閉墻(促使定向燃燒煤層),便可將密閉墻前面的煤炭點燃。單套爐由氣化通道進氣孔、輔助孔和出氣孔組成,氣化通道于同一煤層內連通各孔。但該技術人工豎井深度受限,因受煤層的地應力和煤層溫度制約。 其二是鉆井式建地下氣化爐技術。即采用常規的油氣井鉆井技術,鉆一口一般的長祼眼水平井段,與另外的二口直井于同一煤層內以洞穴式相連通。單套地下氣化爐仍由氣化通道、進氣孔、輔助孔和出氣孔等組成。將進氣孔底部的氣化穴煤炭點燃,鼓入汽化劑促使連續氣化煤炭,由輔助孔鼓入氫氣,氣化通道內仍有氧化帶、還原帶和干餾干燥帶出現。此種建地下氣化爐技術于國外多采用,但國內的遼河油田于2005年內成功建起了首座鉆井式地下氣化爐,開創了國內建地下氣化爐新階段。這種建地下氣化爐技術正好發揮了石油企業的鉆井技術優勢,免去了巷道式建地下氣化爐條件的限制。但因鉆井井徑受限,制約著單套爐規模化開采,可進行單套爐多個進氣孔、多條氣化通道、多個出氣孔、大井眼鉆進和擴眼完井等多項技術創新。 煤炭地下氣化開采能有效地利用礦物能源資源,畢竟國內井工可采煤炭含量僅占煤炭資源儲量的11.43%,地下氣化開采就是有效利用資源的途徑。目前山東、山西、內蒙古、貴州、河南、四川、遼寧等地區都在引入煤炭地下氣化技術,使“報廢”的煤炭資源得到充分利用。 煤炭地下氣化開采,避免了對大氣的嚴重污染。地下燃燒產生的高溫使瓦斯氣和煤焦油發生劇烈的氣體膨脹被揮發采出。尤其是高溫條件會使褐煤的物性變好,促使煤層氣被解析,易于產出,還可增大煤層氣供給的范圍。煤炭地下氣化開采,其中灰分卻留存于地下,可減小開采后期地層坍塌程度。煤炭地下氣化開采有見效快的特點,一經地下點燃后,僅僅只依賴于注入汽化劑便連續生產。汽化劑僅是空氣、水蒸汽、氧氣和氫氣,氧氣和氫氣可由粗煤氣中分離后獲得,水蒸汽可由產出的高溫粗煤氣降溫處理過程中制取,因而總體工藝技術具有明顯的循環經濟特色。

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