(濟南煤炭設計研究院，山東濟南市，250031)

摘 要 〗簡要說明煤炭地下氣化技術(shù)特點與優(yōu)越性。介紹國 內(nèi)外進展情況，特別是我國近期的長足發(fā)展與突破。提出推進煤炭地下氣化技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的10 項建議和措施。��

關(guān)鍵詞 煤炭 地下氣化 產(chǎn)業(yè)化 建議��

1 煤炭地下氣化的發(fā)展概況��

百年前化學家門捷列夫提出“煤炭地下氣化”的設想，得到了列寧的高度贊賞和肯定，為此 前蘇聯(lián)政府作出了進行煤炭地下氣化的試驗應用的決議。1979年聯(lián)合國召開世界煤炭遠景會 議確定：“發(fā)展煤炭地下氣化是世界煤炭開采的研究方向�！蔽覈�科學技術(shù)中長期發(fā)展綱要 ，把“完成煤炭地下氣化研究試驗和建立商業(yè)性煤炭地下氣化站”確定為戰(zhàn)略目標和關(guān)鍵技 術(shù) 之一。我國政府和科技工作者對此也極為關(guān)注。煤炭地下氣化不僅歷史悠久，而且經(jīng)過長期 的研究與實踐，已經(jīng)取得很大成功。30年代初，前蘇聯(lián)首先進行了煤炭地下氣化試驗，解決 了無井式地下氣化的技術(shù)問題，并建成了10多個地下氣化站。1950年全蘇生產(chǎn)地下煤氣3億m ��3，1960年增至23億m��3， 以后又不斷發(fā)展。地下煤氣既供鍋爐燃用，也應用于發(fā)電， 輸送 距離長達20km。二次大戰(zhàn)后，美、英、法、德等國家也開展了煤炭地下氣化的研究試驗工作 ，取得不少經(jīng)驗和成果。1988年歐洲6國聯(lián)合組織進行了野外試驗，證明在500～700m深煤層 中實現(xiàn)地下氣化是可行的，能獲得較好的經(jīng)濟、社會與環(huán)境效益；可向未來能源和化工提供 具有競爭力的綜合性氣體，是實施煤炭潔凈開采與利用的有效途經(jīng)之一。�� 我國于50年代末，在安徽、山東、河南、黑龍江等省進行了煤炭地下氣化的試驗，取得 了一定成績和經(jīng)驗。1984年中國礦大余力教授總結(jié)研究了國內(nèi)外煤炭地下氣化的經(jīng)驗，結(jié)合 我國煤炭資源的開采狀況，提出了有井綜合式《長通道、大斷面、兩階段》地下氣化新工藝 。1987年在徐州馬莊礦報廢的開采水平進行現(xiàn)場試驗之后，被列入國家“八五”科技攻關(guān)項 目。1994年在徐州新河礦進行半工業(yè)性試驗并取得成功，通過了煤炭部的技術(shù)成果鑒定。接 著1996年又在唐山劉莊礦進行工業(yè)性試驗與應用，至今已持續(xù)生產(chǎn)5年多。由中國礦大地下 氣化研究中心、濟南煤炭設計研究院與新汶礦業(yè)集團合作，設計研究和開發(fā)的孫村礦地下氣 化站，于1999年9月開始設計、2000年4月即成功產(chǎn)氣。前后僅8個月時間，充分顯示了地下 氣化工程工期短、見效快的優(yōu)點。該站是在孫村礦早己結(jié)束生產(chǎn)的水平修復廢巷進行準備， 利用與鄰礦邊界處遺留的煤柱建造兩個地下氣化爐，使長期呆滯無法開采的資源得到了回收 。該站可日產(chǎn)水煤氣4萬m��3(熱值2000～2500kcal／m��3左右)，成本約0.2元／m��3。地 下煤 氣不僅代替了原地面煤氣站使用外來煤生產(chǎn)成本高達1.05元／m��3的地面煤氣供居民使用 ， 而且用于鍋爐和燃氣機發(fā)電，取得了顯著的經(jīng)濟效益。山東省科委組織國家科技與煤炭部門 的各方面專家教授，對該項目進行鑒定認為：“該成果在氣化試驗研究的深度、系統(tǒng)性和規(guī) 范性方面取得突破性進展，是一項從造氣到應用的成功的產(chǎn)業(yè)化示范工程，達到國際領(lǐng)先水 平，具有廣泛推廣應用前景�！豹� 由于我國采用了有井綜合式《長通道、大斷面、兩階段》等具有中國特色的地下氣化新 技術(shù)工藝， 比之外國搞的無井式(全部用鉆孔)地下氣化工藝，有了重大發(fā)展和突破。使煤 炭地下氣化爐的產(chǎn)量和煤氣熱值大為提高，氣化煤層條件和應用范圍擴大，而且可充分利用 老礦井的設施，易于實現(xiàn)并縮短工期，降低成本，提高效益。

2 煤炭地下氣化的優(yōu)點

煤炭地下氣化技術(shù)的基本概念與特征，可概括為如下“一二三四五”項。�� （1）一種高新的采煤技術(shù)方法：與傳統(tǒng)的物理采煤法有著根本的區(qū)別，地下氣化是一 種化學采煤法，將埋藏在地下的煤炭就地進行有控制的燃燒，通過對煤的熱作用與化學反應 產(chǎn)生可燃氣體輸送出來。�� （2）二無采煤工作面：無人、無設備。�� （3）三合一的工藝：即集建井、采煤、氣化三大工藝合為一體，在地下聯(lián)合完成。�� （4）四個控制與穩(wěn)定技術(shù)：監(jiān)控保證穩(wěn)定的地下燃燒；控制達到穩(wěn)定的煤氣產(chǎn)量；調(diào)控 保持穩(wěn)定的煤氣熱值；測控維持穩(wěn)定的煤氣組分。�� （5）五大優(yōu)點：①充分利用煤炭資源，各煤礦都有大量的遺留丟失煤柱和不經(jīng)濟開采煤 層，以及劣質(zhì)煤、高硫煤、“三下”壓煤等，均可通過地下氣化回收出來；②建設投資省 、工期短、見效快，比井工開采大為節(jié)省投資和縮短工期，很快投產(chǎn)見效，比地面氣化站 可節(jié)省大量設備、占地和費用； ③生產(chǎn)管理簡單，用人少，安全好，比井工開采可提高工 效3倍；④ 經(jīng)濟效益顯著，開采1t原煤僅能銷售150元左右，地下氣化后可產(chǎn)生2000～3000 m��3煤氣，售價可達1500元左右，使煤炭的價值和企業(yè)收益提高10余倍，并且可實現(xiàn)煤(地 下 氣化成煤氣)、熱(煤氣給工業(yè)與民用供熱)、電(使用煤氣發(fā)電)、化(應用煤氣轉(zhuǎn)成化工產(chǎn)品 )、能(利用煤氣提取潔凈能源——氫能、甲醇、二甲醚等)的綜合開發(fā)利用和多種經(jīng)營，其 經(jīng)濟效益十分可觀；⑤對環(huán)境保護特別有利�？梢匀∠�煤礦矸石山和電廠與地面氣化站 的廢渣場，避免大量占地和破壞生態(tài)平衡；地面變燒煤為燃氣與使用潔凈能源，可根除大氣 污染（高硫煤氣化后易于脫硫，且可轉(zhuǎn)變?yōu)橛袃r值的化工產(chǎn)品）；還可減小地面沉陷(煤層 燃燒后遺留的灰渣及殘余煤可充填燃空區(qū))，有利于“三下”采煤保護地面設施。

3 煤炭地下氣化應抓好10個方面的工作

山東省有關(guān)部門已經(jīng)把煤炭地下氣化列為潔凈煤技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。新汶(二 期)和里能集團(電廠擴建)等大型地下氣化的產(chǎn)業(yè)化項目，已在積極立項和實施之中。濟南 市擬將一些燃煤工廠遷到郊外改為燃用地下煤氣。肥城、兗州、棗莊等礦區(qū)也積極準備開發(fā) 地下煤氣化產(chǎn)業(yè)。因此，為了貫徹國家煤炭產(chǎn)業(yè)政策，加快實現(xiàn)煤炭產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和推行潔 凈煤技術(shù)，實施“煤變電”、“煤變氣”、“煤變油”等發(fā)展新途徑，使煤礦走出困境、煥 發(fā)活力、提高效益，地下煤氣化事業(yè)將在我國迅速興起。為了保證我國地下煤氣化的產(chǎn)業(yè)化 ，能 夠快速穩(wěn)步、高產(chǎn)高效、安全健康地向前推進和發(fā)展，應當按照系統(tǒng)工程的思路，認真抓好 以下10個方面的工作。

(1)地下氣化產(chǎn)業(yè)化。在當前市場經(jīng)濟體制下，煤炭地下氣化作為煤炭開采的一種高新 技術(shù)，必須實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化才能轉(zhuǎn)化為真正的生產(chǎn)力，而體現(xiàn)其實際價值。否則，如果還一直停 留在試驗階段，不僅資金難以解決而無法進行和維持，而且技術(shù)也難以提高和發(fā)展�？梢� 說，經(jīng)過國內(nèi)外幾十年來的科學試驗和實踐應用，地下煤氣化技術(shù)工藝已經(jīng)達到了一定的可 靠程度。特別是近十幾年來，我國的地下氣化技術(shù)更是得到了長足發(fā)展，我國已經(jīng)具備了推 進地下煤氣化產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)基礎(chǔ)和生產(chǎn)應用的管理經(jīng)驗。�� 

（2）氣化產(chǎn)品市場化。在當前市場經(jīng)濟條件下，推進地下氣化產(chǎn)業(yè)化的重要前提和保 證是氣化產(chǎn)品的應用市場。雖然氣化產(chǎn)品的用途很廣泛(包括：民用、鍋爐、工廠、發(fā)電 、化工等等)，但在做地下煤氣化的產(chǎn)業(yè)化項目的可行性研究時，必須對產(chǎn)品的用途、用戶 和銷售市場進行調(diào)查研究并認真加以落實。否則，很可能使氣化站投產(chǎn)之后，因產(chǎn)品缺乏 用戶銷路，而減產(chǎn)甚至停產(chǎn)造成重大損失。這樣教訓已經(jīng)發(fā)生。為避免出現(xiàn)這種狀況，最好 預先與用戶簽訂必要的合同協(xié)議。��

（3）產(chǎn)品轉(zhuǎn)化多樣化。地下煤氣作為燃料供應民用、鍋 爐和工廠燃用，是其最直接最簡單的用途。雖然其價值和好處比燃煤要增大許多，但這種使 用數(shù)量與應用價值還是很有限的。若能用以發(fā)電，并實現(xiàn)燃氣輪機及蒸氣輪機循環(huán)聯(lián)合發(fā)電 的《IGCC》技術(shù)，其經(jīng)濟效益可得以提高。如果進一步搞化工，生產(chǎn)潔凈新能源(氫能、甲 醇、二甲醚等)，其價值就會大幅度增長。因此，應當大力拓寬地下煤氣的轉(zhuǎn)化與應用途徑 ，以充分發(fā)揮地下煤氣化高新技術(shù)的應有效益。��

（4）技術(shù)經(jīng)濟合理化。在市場經(jīng)濟環(huán)境中 ，推進地下煤氣化產(chǎn)業(yè)化的中心是要獲得良好的經(jīng)濟效益。為此必需使產(chǎn)業(yè)化工程項目的技 術(shù)經(jīng)濟合理化。要根據(jù)煤層條件、煤質(zhì)特征、建設條件、用戶要求等因素，因地制宜，經(jīng)過 多 方案比較，選擇切實可行的技術(shù)工藝和建爐建站方案，力求實現(xiàn)少投入、快產(chǎn)出、多產(chǎn)出、 低成本、高利潤、高效益，以保證項目順利實施和企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。��

（5）氣化企 業(yè)規(guī)�；�。為了保證地下氣化產(chǎn)業(yè)的技術(shù)經(jīng)濟合理化，地下氣化企業(yè)應具備相應的一定規(guī)模 ，形成規(guī)模化的生產(chǎn)和實行規(guī)模經(jīng)營，以取得規(guī)模經(jīng)濟的應有效益。在資源、工藝和資金、 市場等條件許可下，應盡量適當?shù)丶哟髿饣�站的生產(chǎn)規(guī)模，以節(jié)約每立方氣的投資與生產(chǎn)成 本，盡可能提高企業(yè)經(jīng)濟效益。��

（6）建設生產(chǎn)正規(guī)化。為了順利健康地推進和實現(xiàn)地 下煤氣化產(chǎn)業(yè)化的事業(yè)和目標，應該使之進行正規(guī)化的建設與生產(chǎn)。特別是在開始推行階段 更有必要強調(diào)、倡導并規(guī)定地下氣化工程建設和企業(yè)生產(chǎn)管理的正規(guī)化要求。切實防止出現(xiàn) 盲目隨意與混亂的狀況，而影響和搓傷地下煤氣化產(chǎn)業(yè)化的進程，盡可能減少和避免不應有 的損失。��

（7）保障生產(chǎn)安全化。地下氣化是在礦井底下燃燒煤層，已經(jīng)沖破了現(xiàn)行煤礦安 全規(guī)程的有關(guān)規(guī)定，因此非常有必要盡快制定地下氣化的相應安全規(guī)程規(guī)定。在還沒有進行 地下氣化之前，害怕在地下點火燃煤違反規(guī)程發(fā)生事故而不敢作為；一旦試驗成功了 就膽大妄為，認為不會發(fā)生安全問題，這兩種傾向都是要不得的。當前必須特別強調(diào)保 證地下氣化安全生產(chǎn)的問題，絕對不能有絲毫的麻痹和疏忽大意，以免給產(chǎn)業(yè)化帶來嚴重隱 患和危害。為此，工程設計、施工建設與生產(chǎn)管理，都務必采取嚴格嚴密嚴明和切實可靠的 、地下與地面的綜合預防和治理各種災害的措施， 以保障地下氣化站的安全生產(chǎn)。��

（8）監(jiān)控管理電腦化。地下氣化是煤層在工作面無人情況下進行有控制的燃燒與化學反應 ，檢 測監(jiān)控是其關(guān)鍵技術(shù)。根據(jù)現(xiàn)在科學技術(shù)發(fā)展狀況，可以通過各種手段對地下氣化與氣流通 道的溫度、氣壓、流速、流量和煤氣組份與熱值以及燃空區(qū)狀態(tài)等，隨時進行檢測，以掌 握地下氣化的運轉(zhuǎn)情況，并及時加以調(diào)控。同時采用計算機在地面集中進行檢測監(jiān)控。實現(xiàn) 地下氣化與地面運行全過程電腦化監(jiān)控管理。

（9）工程設計規(guī)范化。中央領(lǐng)導指出：設計是工程的靈魂，在建設項目確定之后，設計就 成了基本建設中的關(guān)鍵問題了，企業(yè)在建設的時候能不能加快速度、保證質(zhì)量和節(jié)約投資， 在建成以后能不能獲得最大的經(jīng)濟效果，設計工作起著決定性的作用。因此 ，地下煤氣化工程設計及其規(guī)范化就成為產(chǎn)業(yè)化非常重要的問題，應該引起高度重視。必須 根據(jù)規(guī)范化的、并經(jīng)過有關(guān)部門審批的正式設計，組織施工、選購設備、管理生產(chǎn)，才有可 能保證以上各項目標的實現(xiàn)。設計應根據(jù)工程項目的具體煤層地質(zhì)與建設條件、用戶與業(yè)主 的要求等實際情況，進行調(diào)查研究方案比選，確定氣化工藝和工程的設計原則和布置方案。 為了切實掌握煤質(zhì)特征，合理確定設計技術(shù)參數(shù)，應取煤樣進行氣化試驗。目前我國主要集 中在現(xiàn)有生產(chǎn)或報廢的礦井進行地下氣化，這樣雖然具有投資省、建起快等好處，但也使其 應用和發(fā)展受到限制。應當在新建礦井中因地制宜同時考慮在不適宜傳統(tǒng)開采的區(qū)段，采用 氣化的方法采出。設計建設成既出煤炭、又出煤氣的聯(lián)合礦，使兩種采煤方法有機結(jié)合相互 補充各得其所，以最大限度地提高煤礦效益和資源利用率。��

（10）科研實驗高深化。雖 然目前煤炭地下氣化技術(shù)，在實施地下有控制的燃燒、產(chǎn)生可應用的煤氣、提高煤氣產(chǎn)量與 熱值等方面，取得了一定的成功和經(jīng)驗，但是檢測監(jiān)控的技術(shù)手段與設備、氣化劑的配備與 改進、燃空區(qū)的控制與管理， 以及各種不同地質(zhì)條件與煤質(zhì)特征下，特別是特薄、特厚、 極緩傾斜等較難氣化煤層的氣化技術(shù)工藝等等問題，還需要進一步深入研究與實驗，切實加 以解決和不斷完善提高，努力推動我國煤炭地下氣化技術(shù)發(fā)展到一個新水平。