沈北煤田煤炭地下气化初步探讨

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1、万方数据第25卷2006年第2期6月吉林地质JILINGEoLoGYV01．25．No．2Jun．，2006沈北煤田煤炭地下气化初步探讨吕相权1，张国柱2(1．东煤吉林建筑基础工程公司，吉林长春13006l；2．吉林省煤田地质勘查设计研究院，吉林长春130062)[摘要J主要阐述了沈北煤田煤炭地下气化原理、条件、煤炭气化开采依据，煤炭气化开采的发展远景及对国民经济发展的重要意义。[关键词]煤炭地下气化；基本原理；沈北煤田[中图分类号]P618．11[文献标识码]A[文章编号]1001—2427(2006)02一019一05、随着社会的发展，人们对保护环境意识日

2、益加强，同时对洁净能源的需求也越来越大。提高资源利用率，加强生态建设，推进煤炭清洁高效利用，改善能源结构，使煤炭在新形势下得到合理利用就显得十分重要。我国的能源消耗70％以上为煤炭，传统的煤炭开采、运输、燃用方式所造成的煤炭资源的浪费和生态环境的破坏非常严重。并由此带来的地面塌陷、废渣堆弃、地下水流失、向大气排放烟尘和硫化物等已经给一些地区环境造成了极大的伤害。所以改变能源结构、改善生态环境是追在眉睫的大事。而煤资源的地下气化正是体现环保和资源利用的可持续发展方略，也是我省利用有限自然资源改善能源结构的方向。辽宁沈北煤田，现有褐煤资源8．5亿t，由于褐煤利用率

3、不高，市场价格偏低，且开采成本高，矿山企业亏损，相继有部分矿井关闭。在当前形势下，在沈北矿区开展地下气化，变井下采煤为采气，不仅可使褐煤得到充分的利用，而且可使资源经济更加趋于合理。并可达到环境保护，洁净能源开发利用，煤矿转型的目的。煤的地下气化工作在辽宁省目前仍属空白，但沈北煤田低变质的褐煤，具有潜在的地下气化开发条件及广阔的开发利用前景，同时我省资源枯竭的老矿井较多，均有大量残煤、弃煤。对这些报废煤炭资源施以地下气化，其意义十分重大。’1沈北煤田概况1．1位置、交通沈北煤田位于沈阳市北17km，属沈阳市新城子区所辖。其范围：北自前屯六井F，断层，南至古城子

4、井田最低可采边界线；东起前屯井田煤层露头及清水台井田最低可采边界线，西止马孤家子F。断层。南北长24km，东西宽16km，总面积为384km2。长大铁路纵贯矿区中部，并有矿区专线铁路自台子通往清水台、蒲河等矿。公路可直通沈阳、铁岭，交通极为便利；煤气集输管线从区内通过。1．2开发现状沈北煤田属新生代下第三系煤田，新中国成立后，历经数次勘探控制，查明可采储量10亿t。上世纪50年代中后期，陆续有前屯矿、清水矿、蒲河矿、大桥矿等建井开采。[收稿日期]2006一01—20；[修订日期]2006一05一09[作者简介]吕相权(1969一)，男，吉林榆树人，东煤吉林建筑

5、基础工程公司工程师．万方数据20吉林地质目前由于体制转轨，褐煤质量较差，吨煤成本偏高，市场运营经济份额低，清水、大桥矿已于前几年关井。现存的前屯矿、蒲河矿还在艰难维持中。而规划中的古城子、洋河、新城子、大进、前屯四井尚未开发利用。2气化的基本原理、条件和沈北煤田煤炭气化开采依据2．1气化的基本原理和条件煤炭地下气化是将处于地下原生的煤炭直接进行有控制的燃烧，通过对煤的热作用及化学作用而产生可燃气体。其化学反应方式是通过氧化区、还原区、干馏干燥区进行氧化还原反应和煤干馏作用产生可燃的CO、H。、CH。气体，并实现对煤气的回收。地下气化的基础是地下气化炉，其组成是

6、进气孔(通道)、排气孔(通道)、气化通道和气流通道。而地下气化反应主要在气化通道实现。由进气孔鼓入氧化剂(有效成分是0。和H。0)，并在进气侧点燃煤层，煤燃烧产生CO：(为氧化区)，并释放大量的反应热，使还原区煤层处于炽热状态，当气流中O：浓度接近于零时，氧化区结束。在还原区c0：与炽热的C还原成CO，H。0与炽热的C还原成CO、H：等，由于还原反应是吸热反应，使煤层和气流的温度逐渐降低，当温度降低到不能再进行还原反应时，还原区结束。但此时气流温度仍很高，对(干馏干燥区)煤层进行加热干馏，释放出热解CH。气。经过三个反应区以后，生成了含可燃组分H。、C0、CH

7、。等煤气，由出气口排出。从而保持了气化反应过程的不断进行。2．2沈北煤田煤炭气化开采依据沈北煤田具有极好的资源、地质等地下气化基础和良好的外部开发条件。2．2．1煤炭资源丰富沈北煤田现有开采矿井3个，未利用井田6个，保有储量8．5亿t(各矿保有储量见表1)。煤炭资源丰富，是地下气化的物质基础和长期开发的资源保障。表1沈北煤田各井田保有储量表TablelTheavailablereserveofwellfieldsofShenbeicoalfieId万方数据第2期吕相权等：沈北煤田煤炭地下气化初步探讨21另外，其它关闭矿井的弃煤，在生产和未生产矿井设计中的残煤、

8、弃煤，也可作为资源重新利用。2．2．2