技術(shù)是煤化工的核心技術(shù)，主要分為地面氣化和地下氣化兩種。近兩年，國(guó)內(nèi)氣化技術(shù)發(fā)展如火如荼，但主要還是集中于地面氣化方式。但記者最近在調(diào)研采訪時(shí)發(fā)現(xiàn)一個(gè)新動(dòng)向——新疆、陜西、山西、內(nèi)蒙古等地不少企業(yè)有利用地下氣化技術(shù)發(fā)展煤化工項(xiàng)目的規(guī)劃或打算。   
    一個(gè)令人鼓舞的前景。

    驚嘆：我地下氣化技術(shù)首屈一指   

    什么是地下氣化技術(shù)？據(jù)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)教授余力介紹，通俗地說(shuō)，就是把埋藏于地下的煤炭在原地進(jìn)行有控制的燃燒與氣化，把有用的氣體輸送到地面加以利用，將污染物如煤矸石、二氧化碳等廢物留在地下。煤炭地下氣化的方式分為有井式（主要是利用廢棄礦井的固有巷道）、無(wú)井式（直接鉆孔到煤層，再控制煤層燃燒）和混合式3種，相應(yīng)的爐型也分為U形爐、山形爐、復(fù)合爐等。    

    據(jù)記者了解，地下氣化在國(guó)外已有多年的歷史。早在1888年，俄國(guó)著名化學(xué)家門(mén)捷列夫就曾設(shè)想，隨著時(shí)間的推移，以后可能會(huì)實(shí)現(xiàn)這樣的煤炭開(kāi)采方式：煤不必從地下開(kāi)采出來(lái)，而是在井下直接提取有益元素，轉(zhuǎn)化為氣體，再用管道輸送到遠(yuǎn)方，將一切有害物質(zhì)都?xì)埩粼诰�下。將門(mén)捷列夫的偉大創(chuàng)見(jiàn)首次化為現(xiàn)實(shí)的是英國(guó)著名化學(xué)家威廉·拉姆塞。他于1908年在都賀煤田進(jìn)行地下氣化實(shí)驗(yàn)獲得成功，并用其發(fā)了電。1933年，蘇聯(lián)開(kāi)始進(jìn)行煤炭地下氣化技術(shù)試驗(yàn)。100多年來(lái)，美國(guó)、比利時(shí)、德國(guó)、澳大利亞以及歐盟6國(guó)都一直被煤炭地下氣化的誘人前景所吸引，投入了大量的人力、物力進(jìn)行研究。    

    煤炭地下氣化在我國(guó)的試驗(yàn)始于1958年。當(dāng)時(shí)，研究人員以空氣為氣化劑，在山西大同胡家灣等地獲得了熱值為每立方米833～1322千卡的地下煤氣。1990年，煤炭地下氣化半工業(yè)性試驗(yàn)被列入國(guó)家“八五”科技攻關(guān)項(xiàng)目。1990年底，著名科學(xué)家錢(qián)學(xué)森在《人民日?qǐng)?bào)》上發(fā)表文章指出：“蘇聯(lián)在50年代做了很多煤炭地下氣化的工作。我們要研究這個(gè)技術(shù)。這個(gè)技術(shù)一旦做了，就會(huì)使我們整個(gè)生產(chǎn)技術(shù)大為改觀�！�1992年，原國(guó)家科委頒布我國(guó)科學(xué)技術(shù)中長(zhǎng)期發(fā)展綱要白皮書(shū)，其中明確規(guī)劃：到2020年的戰(zhàn)略目標(biāo)和關(guān)鍵技術(shù)是完成煤炭地下氣化試驗(yàn)研究并建立商業(yè)性煤炭地下氣化站。今年7月，國(guó)家發(fā)改委、科技部、工信部等6部委聯(lián)合發(fā)布的《中國(guó)資源綜合利用技術(shù)政策大綱》也明確提出，“十二五”期間，國(guó)家將推進(jìn)煤炭地下氣化技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。    

    數(shù)10年來(lái)，在有關(guān)部門(mén)的大力支持下，我國(guó)工作人員在徐州、唐山、新汶等10多個(gè)礦區(qū)進(jìn)行了煤炭地下氣化試驗(yàn)。地下氣化技術(shù)研究及項(xiàng)目建設(shè)也被列入了國(guó)家“十五”及“十一五”規(guī)劃。目前，我國(guó)已初步實(shí)現(xiàn)了地下氣化從試驗(yàn)到應(yīng)用的突破。煤炭地下氣化爐已在我國(guó)不同煤層地質(zhì)條件下完成了工業(yè)性試驗(yàn)及初步的商業(yè)化推廣應(yīng)用，所生產(chǎn)的低熱值、中熱值的煤氣以及水煤氣已服務(wù)于民用、工業(yè)鍋爐及內(nèi)燃機(jī)組發(fā)電。    

    中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（徐州）煤炭地下氣化研究所所長(zhǎng)王作棠教授表示，20多年來(lái)，我國(guó)在有井式和無(wú)井式煤炭地下氣化技術(shù)方面都進(jìn)行了卓有成效的工業(yè)性試驗(yàn)，在基礎(chǔ)理論、工程設(shè)計(jì)、儀器裝備方面都進(jìn)行了深入而系統(tǒng)的研制開(kāi)發(fā)，我國(guó)地下氣化試驗(yàn)基地建設(shè)的規(guī)模范圍，以及適應(yīng)煤種和地質(zhì)條件等方面在世界上都是首屈一指的。    

    可惜：用于煤化工過(guò)不了穩(wěn)定關(guān)    

    那么，地下氣化技術(shù)能否應(yīng)用于煤化工領(lǐng)域呢？    

    為了獲得一手資料，記者最近來(lái)到了山東新汶礦業(yè)集團(tuán)進(jìn)行調(diào)研。據(jù)了解，目前新汶礦業(yè)集團(tuán)有孫莊、協(xié)莊、鄂莊3個(gè)地下氣化站，有6座地下“氣化爐”，日產(chǎn)氣量達(dá)到20萬(wàn)立方米，形成了全國(guó)最大的煤炭地下氣化工業(yè)生產(chǎn)基地。在鄂莊煤礦煤炭地下氣化站，記者在地面上看到的只有捕焦塔、脫硫塔、儲(chǔ)氣柜、富氧裝置等。平靜的院落看起來(lái)同其他地方也沒(méi)有什么不同，但地底下卻另有乾坤——地表下300米處的煤層正燃燒著熊熊大火，煤炭如同在地面上的氣化爐里一樣，正通過(guò)氧化、還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為煤氣。該氣化站站長(zhǎng)李強(qiáng)向記者介紹，鄂莊煤礦煤炭地下氣化工程是新汶礦業(yè)集團(tuán)“十一五”期間的重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目，1號(hào)“氣化爐”于2002年2月28日建成點(diǎn)火投產(chǎn)，2號(hào)“氣化爐”于2006年2月26日建成點(diǎn)火投產(chǎn)。目前，氣化站兩座“氣化爐”每天平均產(chǎn)氣量為5萬(wàn)立方米。 

    那么，他們產(chǎn)出的合成氣能否作為煤化工的原料氣？“由于目前裝置產(chǎn)氣量波動(dòng)大、不穩(wěn)定，作為煤化工原料氣暫時(shí)可能不理想�！崩顝�(qiáng)這樣告訴記者。據(jù)他介紹，地下氣化過(guò)程分為兩個(gè)階段，第一個(gè)階段是鼓入氧氣燃燒積蓄熱量階段，第二個(gè)階段是造氣。這兩個(gè)階段都是高溫高熱反應(yīng)，而地下氣化的煤都是實(shí)體煤，氧氣只在氣化通道一面與煤接觸，接觸的面積小，積蓄的熱量達(dá)不到反應(yīng)熱值，反應(yīng)也不充分，以至于產(chǎn)氣量波動(dòng)大、不穩(wěn)定�！斑@不像地面氣化，煤都是粉碎的，氧與煤的接觸面積也大，反應(yīng)充分，產(chǎn)氣量大。受制于地下條件、煤層厚度、煤質(zhì)，單爐提高氣量很難�！崩顝�(qiáng)說(shuō)。    

    記者通過(guò)采訪多位業(yè)內(nèi)專家了解到，目前制約地下氣化技術(shù)應(yīng)用于煤化工的最大瓶頸就是氣量和成分的不穩(wěn)定。    

    參與甘肅華亭礦區(qū)難采煤地下氣化生產(chǎn)煤基天然氣項(xiàng)目論證的西北化工研究所副總工程師周曉奇向記者介紹，目前地面氣化無(wú)論制成漿還是粉氣化，技術(shù)都很成熟，而地下氣化的操作性、可控制性沒(méi)有地面氣化強(qiáng)，很難控制在地下產(chǎn)生的種種反應(yīng)，合成氣成分波動(dòng)過(guò)大。因此，他認(rèn)為用地下氣化產(chǎn)生的原料氣發(fā)展煤化工可以嘗試，但在相關(guān)技術(shù)成熟之前，用于大范圍、大面積發(fā)展煤化工還不太適合。   

    內(nèi)蒙古大雁礦業(yè)集團(tuán)原總工程師邢鐵寰表示，地下氣化能夠產(chǎn)出煤氣，調(diào)控手段簡(jiǎn)單，但單爐產(chǎn)量太小，煤氣熱值低。而現(xiàn)代煤化工生產(chǎn)需用的合成氣要求質(zhì)量和產(chǎn)量穩(wěn)定，供氣規(guī)模要大。目前地下氣化的狀況與煤化工需求相距甚遠(yuǎn)，需要各方攻關(guān)來(lái)解決這一難題。    

    中國(guó)礦業(yè)大學(xué)地下氣化中心主任梁杰教授也向記者表示，由于大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化還沒(méi)完成，放大裝置可能會(huì)遇到很多問(wèn)題，因此現(xiàn)在地下氣化技術(shù)暫時(shí)還沒(méi)有應(yīng)用于煤化工。但只要能加大技術(shù)研發(fā)力度，將上述瓶頸解決，地下氣化將因其低碳、成本低等優(yōu)勢(shì)成為煤化工未來(lái)的發(fā)展方向。    

    前景：攻克穩(wěn)定關(guān)迸發(fā)成本優(yōu)勢(shì)    

    據(jù)記者了解，煤炭地下氣化技術(shù)如果能用于煤化工，其最大的優(yōu)勢(shì)在成本方面。   

    首先，地下氣化集建井、采煤、氣化三大工藝為一體，拋棄了龐大笨重的采煤設(shè)備和地面氣化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了井下無(wú)人、無(wú)設(shè)備生產(chǎn)煤氣，具有低成本優(yōu)勢(shì)。據(jù)專家介紹，地下氣化技術(shù)的成本約為0.2～0.25元每立方米，比地面的氣化成本降低40%～50%。其次，地下氣化技術(shù)適用的煤種范圍寬，而目前地面氣化技術(shù)還面臨適合煤種范圍窄的問(wèn)題。再次，地下氣化技術(shù)還具有另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)——利用它可以回收被遺棄的煤炭資源。目前，傳統(tǒng)采煤工藝的回采率較低。有統(tǒng)計(jì)表明，全國(guó)的煤炭回采率不超過(guò)50%，這意味著每年有大量煤炭被丟棄。而采用煤炭地下氣化技術(shù)，可最大限度地回收這些被遺棄的資源。    

    曾經(jīng)參與鄂莊煤礦煤炭地下氣化站現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)的中國(guó)礦業(yè)大學(xué)博士李文軍向記者介紹，地面氣化設(shè)施的投資約占煤化工項(xiàng)目總投資的40%左右，并且運(yùn)營(yíng)費(fèi)用高。地下氣化與地面氣化相比，基建投資可以降低60%左右，煤氣生產(chǎn)成本大約為地面氣化煤氣的1/3。具體到某一個(gè)煤化工品種，如利用地下氣化煤氣生產(chǎn)甲醇，則生產(chǎn)成本可降低40%左右。    

    中科合成油工程有限公司高級(jí)工程師唐宏青認(rèn)為，如果擴(kuò)大或組合地下煤氣化的能力，使其達(dá)到日產(chǎn)氣100萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)立方米，可以年產(chǎn)8萬(wàn)～10萬(wàn)噸甲醇，達(dá)到甲醇生產(chǎn)的中型規(guī)模。這一技術(shù)作為輔助方法的前景很有希望。而利用地下氣化煤氣合成油的前景也值得期待。如果采用地下氣化方式獲得的煤氣作為煤炭間接液化原料氣，煤氣生產(chǎn)成本將能降低50%。    

    地下氣化技術(shù)用于煤化工還需要滿足哪些基本條件？周曉奇向記者介紹，一是要有氣化強(qiáng)度。大型煤化工裝置要求每小時(shí)供氣十幾萬(wàn)立方米，而且要求供氣持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，要求裝置穩(wěn)定運(yùn)行幾十年。二是具有可控性。對(duì)于氣化強(qiáng)度，研發(fā)出多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)的華東理工大學(xué)潔凈煤研究所所長(zhǎng)于廣鎖進(jìn)一步解釋說(shuō)，一個(gè)年產(chǎn)30萬(wàn)噸的甲醇裝置，每天的有效氣體供氣量為230萬(wàn)立方米，每小時(shí)為9萬(wàn)立方米。唐宏青表示，氣化后的有效氣體（一氧化碳和氫氣）含量至少要達(dá)到60%～70%。    

    這些專家認(rèn)為，只要具備了這些基本條件，地下氣化將給煤化工帶來(lái)巨大變革。    

    而國(guó)內(nèi)不少企業(yè)的探索也讓業(yè)內(nèi)看到了希望。    

    去年底，內(nèi)蒙古新奧煤炭地下氣化項(xiàng)目成功實(shí)現(xiàn)煤炭地下氣化燃燒發(fā)電。該項(xiàng)目技術(shù)研發(fā)由烏蘭察布新奧氣化采煤技術(shù)有限公司和中國(guó)礦業(yè)大學(xué)共同展開(kāi)。按照規(guī)劃，到2012年前，該項(xiàng)目還計(jì)劃利用地下煤炭氣化技術(shù)建成年產(chǎn)2萬(wàn)噸甲醇生產(chǎn)線。    

    上月中旬，山西壺關(guān)縣與山西三元煤業(yè)有限公司在北京大學(xué)博雅國(guó)際會(huì)議中心簽約總投資240億元、年產(chǎn)40億立方米煤制氣的煤炭原位氣化項(xiàng)目。同時(shí)，山西三元煤業(yè)股份有限公司也與北京大學(xué)簽訂了地下煤炭原位氣化技術(shù)服務(wù)合同。該項(xiàng)目計(jì)劃用地下氣化技術(shù)制造氫氣、甲烷及其他煤氣產(chǎn)品，最終進(jìn)行地下氣化煤氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電、合成氨、合成二甲醚、合成油、提取純氫。

來(lái)源：中國(guó)化工報(bào)