中国的煤炭地下气化技术

摘 要：介绍了煤炭地下气化技术近代以来的发展历史,技术特点,及在中国发展的优势所在,最后给出了建议.

关 键 词：煤炭地下气化历史中国前景

1.煤炭地下气化的基本概念

煤炭地下气化（UndergroundCoalGasification）就是向地下煤层中通入气化剂,将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,然后将产品煤气导出地面再加以利用的一种能源采集方式.[1]

2.煤炭地下气化技术概况

2.1开发历史与技术比较

2.1.1国外的历史

前苏联自30年代初开始地下煤气化技术试验,至50年代末达到工业化生产,所生产的煤气用于发电或工业燃料气.目前有关工作基本停顿.气化方法包括“有井式”和“无井式”(钻孔法).

6个欧共体成员国于1988年组成欧洲地下煤气化研究工作组,其长远目标在于通过现场试验和半商业运行,论证欧洲典型煤层商业应用地下煤气化的可行性.第一个西班牙现场联合试验自1991年10月开始至1998年12月结束,气化总共进行301h.采用的主要技术是利用石油天然气工业的定向钻井技术.实验成功表明：欧洲煤可在500m深气化并生产高质量煤气；气化过程稳定并可控制.[2]

2.1.2国内的历史

我国采用“长通道、大断面、两阶段”煤炭地下气化工艺,1994年完成徐州新二号井半工业性试验、1996完年唐山刘庄矿工业性试验、2000年完成山东新汶矿孙村煤矿产业化示范工程,2001年进行了山东新汶协庄煤矿、鄂庄煤矿、肥城曹庄煤矿和山西昔阳煤化公司的推广利用.

我国自1958年到1962年,先后在新汶、鹤岗、大同、皖南、沈北等许多矿区进行过自然条件下的煤炭地下气化试验；1987年中国矿业大学在徐州马庄煤矿报废矿井进行无井式气化,试验进行3个月,产气16万m,煤气平均热值4．2MJ／m.马庄试验表明,矿井遗弃煤炭地下气化是可行的,但所采用的无井式气化工艺必须改进.

2.2对煤炭地下气化技术的评述

煤炭地下气化被誉为新一代采煤方法.早在1979年联合国“世界煤炭远景会议”就曾明确指出,煤炭地下气化是从根本上解决传统煤炭开采和使用方法存在的一系列技术和环境问题的重要途径.

煤炭地下气化所得的煤气主要有以下用途：①用于发电；②用于工业燃气；③提取纯氢,进一步用作还原气和精细化工产品；④用于城市的民用煤气；⑤用于合成甲烷,进入天然气管网；⑥用于化工合成原料气,通过煤气可合成甲醇、氨气、二甲醚、石油等.[3]

3.煤炭地下气化在中国的前景

3.1发展煤炭地下气化技术的原因

其一,煤炭工业是重要的基础产业,然而煤炭开采成本随着开采强度的加大而不断提高,东部煤炭后备资源愈发不足.煤炭地下气化技术是一项从根本上改造传统的煤炭生产与利用工艺的技术,因此从国家产业政策和技术政策的角度来看,应该支持煤炭地下气化工艺的发展.

其二,由煤矿地下生产的煤气可广泛应用于燃料气、发电、煤化工和提取氢等清洁燃料高附加值的生产领域(当然还有许多研究开发工作要做),由此大大提高煤炭工业的经济效益,促进煤炭工业技术和产品结构升级.煤炭地下气化的发展有可能成为煤炭工业的新的经济增长点,应引起高度重视.这一新的经济增长点是伴随着煤炭资源的合理、综合和有效利用而来,我国已有的关于资源综合利用的优惠政策也应该向这一新技术的开发与应用倾斜.

其三,从原则上说,地下煤气化技术是比常规地面煤气化清洁煤技术还要清洁的一项清洁煤技术.煤炭地下气化技术是一项从煤炭开采利用源头预防和治理污染的清洁生产(CP)技术,亦即环境无害化技术(EST).

3.2对于煤炭地下气化在中国的前景的展望

我国正处于工业化、城市化、现代化加快推进的进程中,能源需求快速增长,大规模基础设施建设不可能停止.据统计,2000后我国的能源消费年平均增长率高达9.7%,2007年,我国能源生产总量达到23.7亿tce,能源消费达到26.5亿tce,位居世界第二[4].“富煤、少气、缺油”的资源条件,决定了中国能源结构以煤为主,低碳能源资源的选择有限.我国电力中,水电占比只有20%左右,火电占比达77%以上,“高碳”占绝对的统治地位.尽管太阳能、风能等可再生能源在大力发展中,但一时都很难充当主角.

因此,我国能源结构以煤炭为主的局面在短时间内还难以改变.让煤的开采和使用变得干净、少污染,将煤炭资源低碳化利用成为当务之急.发展煤炭地下气化是我国解决上述问题的最佳途径.随着我国煤层气产业的发展,煤层气与煤炭地下气化的综合开发和利用也必将降低成本、提高煤炭地下气化的经济效益.[5]

4.对于中国煤炭地下气化的建议

对于煤炭地下气化技术,应加强不同煤层赋存条件下稳定气化工艺参数及控制技术的研究；煤炭地下气化燃空区动态监测可视化及控制技术的研究；煤炭地下气化污染物控制及资源化技术的研究；煤炭地下气化煤气综合利用技术的研究.

另外,为发展我国煤炭气化产业,要积极鼓励企业和居民使用煤气,周家应制定相关政策,对使用煤气提高能源转化效率,减少污染的企业实行优惠政策,如减免税收.[6]

设立煤炭地下气化科技投资总公司,以对煤炭地下气化技术进行规划管理与运作,促进其工业化和产业化的进程.同时,使煤炭地下气化技术与金融相结合,获取更大效益,最终迎击未来全球能源危机的挑战.

在经济发达地区扩大实验,可考虑把淮海经济区建成国家级“煤炭地下气化战略试验区”.徐州、新汶都有很好的基础和科研能力,较强的社会经济需求,建立试验区可以扩大西气东输气源供应,优化淮海经济区产业结构.

国家应把煤气地下气化列入十二五规划,把煤地下气化与西部大开发结合起来,与西气东输管道结合起来,与发电、制氢、化工等产业结合起来.[7]