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深部煤炭原位气化开采关键技术及发展前景

刘淑琴 畅志兵 刘金昌

刘淑琴, 畅志兵, 刘金昌. 深部煤炭原位气化开采关键技术及发展前景[J]. 矿业科学学报, 2021, 6(3): 261-270. doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2021.03.002
引用本文: 刘淑琴, 畅志兵, 刘金昌. 深部煤炭原位气化开采关键技术及发展前景[J]. 矿业科学学报, 2021, 6(3): 261-270. doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2021.03.002
Liu Shuqin, Chang Zhibing, Liu Jinchang. Key technologies and prospect for in-situ gasification mining of deep coal resources[J]. Journal of Mining Science and Technology, 2021, 6(3): 261-270. doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2021.03.002
Citation: Liu Shuqin, Chang Zhibing, Liu Jinchang. Key technologies and prospect for in-situ gasification mining of deep coal resources[J]. Journal of Mining Science and Technology, 2021, 6(3): 261-270. doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2021.03.002

深部煤炭原位气化开采关键技术及发展前景

doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2021.03.002
基金项目: 

北京市科委能源与材料领域应用技术协同创新 Z201100004520012

中国矿业大学(北京)越崎杰出学者 2020JCB02

详细信息
    作者简介:

    刘淑琴(1972—),女,山西吕梁人,教授,博士,主要从事洁净煤技术方面的研究工作。Tel: 010-62339156,E-mail: 13910526026@163.com

  • 中图分类号: TD84

Key technologies and prospect for in-situ gasification mining of deep coal resources

  • 摘要: 我国深部煤炭资源储量丰富。煤炭地下气化可将其转化为燃气输出到地面,是深部煤炭原位流态化开采的重要途径。本文介绍了煤炭地下气化技术(UCG)的发展历程、技术现状以及中深部煤炭地下气化典型案例,基于现代煤炭地下气化技术体系剖析了深部煤炭地下气化的关键技术及技术攻关方向,展望了以天然气生产为目标的深部煤炭气化开采前景。UCG的发展呈现由矿井式向钻井式、由浅部煤层向深部煤层、由单一发电向综合利用的趋势;中深部煤炭地下气化的实践验证了深部煤炭地下气化的技术可行性。深部煤炭地下气化的关键技术主要包括地质评价和科学选址、气化炉构建技术、深部煤层高压点火技术、可控移动注入技术和深部火区地球物理探测技术。深部煤炭气化开采生产天然气,不仅可实现深部煤炭资源的清洁高效利用,还有望解决天然气消费的供需矛盾。
  • 图  1  煤炭地下气化原理

    Figure  1.  Principle of underground coal gasification

    图  2  中为能源唐家会矿区UCG工业化示范项目

    Figure  2.  Tangjiahui UCG demonstration project

    图  3  西班牙El Tremedal煤炭地下气化示意图

    Figure  3.  Sketch of El Tremedal UCG field test

    图  4  加拿大天鹅山深部煤炭地下气化示意图

    Figure  4.  Sketch of Swan Hill deep UCG field test

    图  5  钻井式煤炭地下气化可行性评价模型[16]

    Figure  5.  Hierarchical model for the feasibility evaluation of UCG

    图  6  以人造裂隙为气化通道的连通直井气化炉[8]

    Figure  6.  Configuration of UCG unit by linked vertical boreholes

    图  7  两种典型的CRIP气化炉构型示意图[11]

    Figure  7.  Configuration for L-CRIP and P-CRIP UCG gasifiers

    图  8  “斜梯形”地下气化建炉设计方案示意图[11]

    Figure  8.  Configuration of the "inclined ladder shape" UCG gasifier

    图  9  车载移动式点火装置[18]

    1—防喷管;2—点火器;3—电缆注入头;4—收放式井架;5—点火电缆;6—电缆绞车

    Figure  9.  Schematic diagram of the vehicle mobile ignition device

    图  10  可控移动注入技术主要部件[20]

    Figure  10.  Sketch of the controlled mobile injection technology

    图  11  分离控制后退注气点-水雾化气化状态[21]

    Figure  11.  Gasification state of discrete control injection with atomizing water

    表  1  典型中深层UCG现场试验数据[10]

    Table  1.   Experimental results of typical UCG tests

    国家项目埋深/m气化剂压力/MPa主要组分/%热值/
    (MJ·m-3)
    CH4H2COCO2
    比利时Thulin860纯氧/水5.026.36.50.946.710.3
    西班牙El Tremedal560纯氧5.312.424.715.639.410.9
    加拿大Swan Hills1 400纯氧/水12.037.015.05.041.016.0
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-03-07
  • 修回日期:  2021-03-25
  • 刊出日期:  2021-06-01

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