地下气化生产5万吨甲醇项目建议书(编辑修改稿)

地下气化生产5万吨甲醇项目建议书(编辑修改稿)内容摘要：

87 年到 1988 年的洛基山 — 1号试验，获得了加大炉型、提高生产能力、降低成本、提高煤气热值等方面的成果，为煤炭地下气化技术走向工业化道路创造了条件，美国能源部宣称，一旦再发生能源危机，美国将广泛使用该技术生产中热值煤气，以解决国家之急需。 英国在中断 30 多年后，于 1949年恢复试验。 曾进行了 U型炉火力、电力和定向钻进等贯通试验，还进行了单炉、盲孔炉等试验，积累了丰富的资料。 英国在有井式盲孔炉研究上取 得了较大的成功，曾用有井式盲孔炉组成的复合炉，一次气化 20 万吨煤，煤气直接用于一个 5000KW 的电厂发电。 英国计划用地下气化技术开采千米以下的深部煤炭和海下煤炭资源。 日本由于煤炭储量少，而且地层条件又极其恶劣，难以用传统工艺开采，因此对煤炭地下气化也十分重视。 1953年先在实验室进行基础研究，项目 地下开采 地下气化 增减数 升降 (%) 基建总投资 2500 万卢布 550 万卢布 1950 万卢 布 降 78 每吨煤投资 卢布 卢布 卢布 降 78 建设时间 2～ 3 年 1～ 2 年 缩短一年 生产成本 18～ 22 卢布 ～ 8 卢布 11～ 14 卢布 降 61～ 63 生产效率 40～ 45 吨 /月人 180 吨 /月人 +135 吨 /月人 升 300 资源回收率 70～ 80% 90%以上 +10%以上 安全 较差 好 系统 复杂 简单 环保 差 好 占地面积 大 小 13 1961 年又在自然条件下进行现场气化试验。 在赤平住友矿进行了二次规模较大的试验。 日本进行地下气化试验的目的在于开发恶劣条件下的煤炭资源，以补充能源之不足。 因此日本地下气化开发的重点是已报废的矿区，以及遗留的煤柱。 整个 地下气化发展目标是建立气化、电站联合企业。 西德和比利时于 1976 年 10 月，签定了关于共同开发煤炭地下气化技术的协定。 他们的主要目标是 1000米以下深部煤层气化。 西德亚深工业大学和比利时林堡大学，从 1979年起在图林进行了现场试验，对约 870米深的煤层进行了高压气化，煤气用于发电。 1988 年 6个欧共体成员国组成了一个欧洲 UCG 工作小组，提出了一个新的发展计划建议书， 1998年 12 月完成了西班牙的 Alcorisa现场联合试验，计划在 1015 年内商业发电，并将此技术及相关的仪器设备向中国、印度、东欧等富煤国 家出口。 1958 年到 1962 年，我国先后在大同、皖南、沈北等许多矿区进行过自然条件下煤炭地下气化的试验，取得了一定的成就。 1985 年，马庄矿试验进行了 3 个月，产气 16 万 m3，煤气平均热值为 ，试验同时暴露出国外普遍采用的无井式空气连续气化工艺的一些缺点：建炉和运行费用高，生产不稳定，煤气热值低，煤气成本高。 为了克服传统的地下气化工艺所存在的缺点，中国矿业大学煤炭工业地下气化工程研究中心，在总结国内外地下气化工艺，特别是前苏联五十年工业化生产 (煤气日产量可达到 200万 m3以上 )经验的基础上 ，加以改进、完善、提高，结合我们在矿井遗留煤层中气化的特点，形成了 长通道、大断面、两阶段煤炭地下气化新工艺。 长通道大断面是针对气化炉结构而言，它是有井式气化炉和无井式气化炉合为一体的混合气化炉形式。 两阶段煤炭地下气化工艺，是一种循环供给空气 (或纯氧、富氧空气 )和水蒸汽的地下气化方法。 每个循环由两个阶段组成，第一阶段为鼓空气(氧气 )燃烧蓄热，生产鼓风 (鼓氧 )煤气的阶段，第二阶段为鼓水蒸汽、生产热解煤气和水煤气的阶段。 第一阶段在生产鼓风煤气的同时，产生了大量的反应热积累在煤层 14 中，第二阶段鼓入蒸汽，水蒸汽经 过高温氧化区被分解，到还原区后，剩余的水蒸汽进一步分解，形成水煤气，经过干馏干燥区以后，还将产生热解煤气，从而得到 H2和 CO 含量较高的煤气，高含 H2煤气产生的原因主要有以下几个方面： （ 1）气化剂为水蒸汽，消除了 N2对煤气组分的影响，使煤气中有效组分的比例增加。 （ 2）水蒸汽不仅在氧化区被分解，而且在还原区被进一步分解，水蒸汽分解率提高， H2含量提高。 （ 3）在整个气化通道上都能产生干馏煤气，煤气中 H2含量进一步提高。 由于水蒸汽分解反应的吸热，使炉里温度下降，水蒸汽分解速度减慢，第二阶段结束，又将重新鼓入 富氧空气，提高煤层温度，进入一下循环。 采用长通道、大断面、两阶段工艺，在多次室内模型试验的基础上，进行了徐州新河二号井和唐山刘庄煤矿现场试验。 表 水煤气组分和热值（空气 — 水蒸汽）。 表 模型试验第二阶段水煤气组分和热值 序 煤气组分 % 热值 号 H2 CO CH4 CO2 N2 MJ/m3 1 2 3 4 5 国家“八五” 重点科技攻关项目 徐州新河二号井煤炭地下气化半工性试验，气化炉建立在露头煤柱中，气化通道长度为 168m。 试验于1994 年 3 月点火，先进行空气连续气化试验。 鼓风煤气的平均热值为,气体组分为 H2： %,CO:%, CH4:%, CO2:%, 15 O2:0%, N2:%，日产煤气量为 万 m3。 煤气供工业 锅炉燃烧，效果良好。 1994 年 11月以后，又进行了多次两阶段气化试验，其试验结果见表（空气 — 水蒸汽）。 表 新河二号井水煤气组分、热值及产量 序 煤气组分 % 煤气热值 煤气流量 号 H2 CO CH4 CO2 N2 MJ/m3 m3/h 1 1920 2 1400 3 1500 4 1650 5 1810 6 1900 7 1550 8 1850 本项目通过了原煤炭部技术成果鉴定，鉴定委员会认为该项目完成了国家计委攻关合同中所确 定的任务，经科研成果查新表明，其长通道、大断面、两阶段地下气化工艺，构思新颖，属国内外首创，半工业试验达到了 国际先进水平。 本次试验基本上解决了煤炭地下气化长期因煤气热值低、成本高、不稳定、可控性差而停滞不前的难题，找到了适合我国国情发展煤炭地下气化的道路。 徐州新河二号井煤炭地下气化半工性试验被评为国家“八五” 重点科技攻关项目重大科技成果 (见附件 )。 在新河二号井试验成功的基础上，又进行了河北唐山煤炭地下气化工业性试验。 为了保证鼓风煤气和水煤气产量的稳定，采用了双炉交替运行方案。 本次试验于 1996 年 5 月 开始首先进行了空气连续气化试验，煤气供 16 唐山市卫生陶瓷厂和刘庄煤矿热力锅炉使用，同时也进行了多次两阶段气化试验，试验结果见表 和表 （空气 — 水蒸汽）。 刘庄矿煤炭气化生产目前仍在进行。 刘庄矿近四年的生产实践表明新工艺能够实现长期连续、稳定生产。 从上述试验结果可以看出，长通道、大断面、两阶段气化工艺辅以双炉交替运行方案，可较稳定的生产含 H2量在 50%以上的煤气，为了进一步提高煤气中 H2含量，降低 N2含量，可采用富氧水蒸汽 — 水蒸汽两阶段工艺。 表 刘庄矿试验鼓风组分、热值和产量 煤气组分 % 煤 气热值 煤气产量 H2 CO CH4 CO2 N2 MJ/m3 万 m3/d 10～ 20 2～ 25 2～ 4 7～ 20 50～ 65 ～ 10～ 20 表 刘庄矿试验水煤气组分、热值和产量 序 煤气组分 % 热值 煤气流量 号 H2 CO CH4 CO2 N2 MJ/m3 m3/h 1 1963 2 2315 3 2287 4 2263 5 2263 6 2345 7 2233 8 2462 9 2346 10 2430 该煤气在地面可直接提氢、作民用煤气或作 CH4裂解处理、 CO变换处理后，作为合成二甲醚、氨、甲醇的原料气。 刘庄矿生产目前仍在进行。 “唐山市刘庄煤矿煤炭地下气化工业性试验”通过了河北省计委组织 17 的专家鉴定，鉴定委员及与会专家一致认为：唐山刘庄煤矿煤炭地下气化工业性试验连续产气一年零四个多月，稳定供给唐山市卫生瓷厂工业锅炉使用三个多月；日产煤气为 10～ 12万 m3，空气煤气热值稳定在 以上，水煤气热值达到。 该项目在实施“长通道、大断面、两阶段”煤炭地下气化新工艺时，采用了辅助通道 、双炉交替运行、正反向燃烧气化，以及压抽相结合、边气化边充填、燃空区探测等保障措施，构成了较完备的生产工艺体系，可保证在多变条件下，稳定生产煤气。 上述工艺方法和保障措施达到了 世界领先水平。 其创新性和带动性如下： (1) 实现无人、无设备、长壁式（ 200m）气化工作面，生产地下水煤气。 改变了传统的煤炭生产和消费方式。 (2) 因为煤炭气化是化学采煤，新工艺还可以盘活老矿井现有的固定资产存量，因此不仅可节约大量重型设备的投资，如大型采煤设备、地面气化设备等；还可消除采煤工种的劳动伤亡事故等。 (3) 由于新工 艺气化通道较长，断面大能使气化炉迅速提高炉温，提高了其蓄热能力，同时又增加煤气中干馏气中 CH4的含量，提高了煤气的热值，提高了产气的稳定性。 (4) 通道长、断面大则降低了风阻，减少供风电耗，降低了生产成本。 (5) 气化炉为多孔炉型，可以推进式跟踪供风，减少了氧的无效消耗，提高了供风效率，钻孔具有多功能，彼此可以互换，因此可以根据具体工况的变化而变化。 (6) 压抽结合防止了煤气外泄，提高了生产的安全性。 (7) 正、反向鼓风将整个煤层，从下水平正反向反复气化至上水平。 (8) 边气化边充填的措施，使气化 炉上方的地表不被破坏。 (9) 灰渣和顶底板岩石中的金属氧化物如 AL2O CaO、 MgO、 Fe2O Fe3O4在长通道的条件中，对水煤气反应，甲烷化反应能起到较好的催化作用。 (10)利用新工艺中，两阶段产气工艺，充分利用煤层中的显热，生产大量的廉价水煤气，其热值大于 ,H2含量在 50%以上 ,可用于提取纯 H2,为 H2能的应用，燃料电池及电动车的发展，煤的液化、煤化工、IGCC 等提供廉价的原料气，降低这些下游工业的生产成本，提高其竞争力。 18 (11)地下水煤气与天然气相比，其碳氢比中氢的含 量高，见表 ，按热值计价其生产成本低于天。