[发明专利]煤炭地下气化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤炭地下气化方法。

背景技术

煤炭地下气化技术是一种将埋藏在地下的煤炭进行直接的、有控制的燃烧，通过煤的热作用及化学作用，产生可燃气体的过程。在煤炭地下气化工艺过程中，煤层的燃烧和气化是在含有矿物质的情况下进行的，而灰层就是煤层中的可燃部分烧掉后得到的矿物质转化为固体的产物附着在煤层表面，灰层的存在会对气化过程造成一定的影响。Sateesh Daggupati,Ramesh Mandapati,Sanjay M.Mahajani等在Laboratory studies on combustion cavity growth in lignite coal blocks in the context of underground coal gasification(Energy,2010)文章中指出燃烧通道周围的煤壁上通常会附着一层煤灰，该灰层阻碍气流与新鲜煤层的接触，进而影响煤层的燃烧或气化效果。V.Prabu,S.Jayanti两人在文章Simulation of cavity formation in underground coal gasification using bore hole combustion experiments(Energy,2011)中说在煤块内部燃烧后的空腔呈梨形，壁面附着薄薄的一层煤灰。随着气化过程的发生，灰层的厚度只要达到几个毫米，就能使气化过程恶化，使得气体扩散过程阻力增加，导致气化效率下降，进而也影响了工作面拓展，因此，应该采取必要的措施消除灰层对气化过程的影响。在煤炭地下气化试验室的中试模型试验炉内进行大块煤模拟煤层地下气化结束后，揭开气化通道，同样也发现煤壁上附着一层煤灰。灰层的存在，阻碍了气化剂与煤层的接触和反应，从而使得气化效率降低。

CN101608136公开了一种用于生产煤气的高效煤炭气化炉。该气化炉使用单一高温过热蒸汽做气化剂将煤炭连续气化成高热值的优质水煤气，煤气中仅含微量的N₂、CO₂。在气化炉的气化段使用循环煤气，并将中温循环煤气首先经过汽化除尘装置回收煤气显热产生大量蒸汽，煤气中的灰尘被清除，煤气与水蒸气均匀混合,形成温度70～130℃低温混合气体，然后经高温气体发生器产生1000℃以上的高温混合气体做为热载体和气化剂送入炉内，使气化反应连续进行。同时大幅度增加炉内的对流传热与传质，反应速度大大提高，显著提高气化效率及热效率。气化段气化反应产生的气化煤气向上通过干馏段与煤炭进行热交换，对煤炭进行低温干馏与预热,充分利用煤气显热提高热效率，煤炭气化效率及系统热效率均比目前公知使用的煤炭气化炉有大幅度的提高。该煤炭气化炉虽然可以提高煤气气化的效率，但一方面，其需要额外的装置进行预处理，从而加大了成本和复杂的操作，另一方面，其并不会去除煤层上附着的灰层，当灰层产生并不断增厚时，上述高温混合气体仍会被灰层阻碍，无法与煤层反应。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以提高气化效率的燃烧煤炭地下气化方法。

为实现上述目的，本发明一方面提供一种煤炭地下气化方法，包括以下步骤：（1）测量静水压力值，建立进气通道、出气通道和将进气通道与出气通道连通的气化通道；（2）通过进气通道注入气化剂；（3）点燃煤层；（4）提高气化通道内的压力并维持其恒定；（5）降低气化通道内的压力。

根据本发明，在步骤（4）中：（4.1）减小出气通道的出气量，直至将其完全关闭；（4.2）通过增大气化剂的注入量，提高进气通道口的压力直至其位于静水压力值的0.5-0.75倍的范围内；（4.3）通过调节进气通道的进气量，保持进气通道口的压力在静水压力值的0.5-0.75倍的范围内并维持预定时间；（4.4）通过调节出气通道的出气量，调节出气通道口的压力直至其位于0.5MPa-0.8MPa范围内；（4.5）保持出气通道口的压力在0.5MPa-0.8MPa范围内并维持预定时间。

根据本发明，在步骤（4.2）中：通过增大气化剂注入量，保证进气通道口压力以0.4MPa/12h的速度提高直至其位于静水压力值的0.5-0.75倍的范围内。

根据本发明，在步骤（4.3）中：通过调节进气通道的进气量，保持进气通道口的压力在静水压力值的0.5-0.75倍的范围内持续18小时至22小时。

根据本发明，在步骤（4.5）中：保持出气通道口的压力在0.5MPa-0.8MPa范围内持续26小时至30小时。