(濟(jì)南煤炭設(shè)計(jì)研究院，山東濟(jì)南市，250031)

摘 要 〗簡要說明煤炭地下氣化技術(shù)特點(diǎn)與優(yōu)越性。介紹國 內(nèi)外進(jìn)展情況，特別是我國近期的長足發(fā)展與突破。提出推進(jìn)煤炭地下氣化技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的10 項(xiàng)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(xué)家門捷列夫提出“煤炭地下氣化”的設(shè)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(jìn)行煤炭地下氣化的試驗(yàn)應(yīng)用的決議。1979年聯(lián)合國召開世界煤炭遠(yuǎn)景會(huì) 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(xué)技術(shù)中長期發(fā)展綱要 ，把“完成煤炭地下氣化研究試驗(yàn)和建立商業(yè)性煤炭地下氣化站”確定為戰(zhàn)略目標(biāo)和關(guān)鍵技 術(shù) 之一。我國政府和科技工作者對(duì)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(shí)踐，已經(jīng)取得很大成功。30年代初，前蘇聯(lián)首先進(jìn)行了煤炭地下氣化試驗(yàn)，解決 了無井式地下氣化的技術(shù)問題，并建成了10多個(gè)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(yīng)用于發(fā)電， 輸送 距離長達(dá)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(yàn)工作 ，取得不少經(jīng)驗(yàn)和成果。1988年歐洲6國聯(lián)合組織進(jìn)行了野外試驗(yàn)，證明在500～700m深煤層 中實(shí)現(xiàn)地下氣化是可行的，能獲得較好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)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(shí)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(jìn)行了煤炭地下氣化的試驗(yàn)，取得 了一定成績和經(jīng)驗(yàn)。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(yàn)，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(bào)廢的開采水平進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)之后，被列入國家“八五”科技攻關(guān)項(xiàng) 目。1994年在徐州新河礦進(jìn)行半工業(yè)性試驗(yàn)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(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)與應(yīng)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(jì)南煤炭設(shè)計(jì)研究院與新汶礦業(yè)集團(tuán)合作，設(shè)計(jì)研究和開發(fā)的孫村礦地下氣 化站，于1999年9月開始設(shè)計(jì)、2000年4月即成功產(chǎn)氣。前后僅8個(gè)月時(shí)間，充分顯示了地下 氣化工程工期短、見效快的優(yōu)點(diǎn)。該站是在孫村礦早己結(jié)束生產(chǎn)的水平修復(fù)廢巷進(jìn)行準(zhǔn)備， 利用與鄰礦邊界處遺留的煤柱建造兩個(gè)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(dá)1.05元／m��3的地面煤氣供居民使用 ， 而且用于鍋爐和燃?xì)鈾C(jī)發(fā)電，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)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(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行鑒定認(rèn)為：“該成果在氣化試驗(yàn)研究的深度、系統(tǒng)性和規(guī) 范性方面取得突破性進(jìn)展，是一項(xiàng)從造氣到應(yīng)用的成功的產(chǎn)業(yè)化示范工程，達(dá)到國際領(lǐng)先水 平，具有廣泛推廣應(yīng)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(yīng)用范圍擴(kuò)大，而且可充分利用 老礦井的設(shè)施，易于實(shí)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(diǎn)

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(xiàng)。�� （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(xué)采煤法，將埋藏在地下的煤炭就地進(jìn)行有控制的燃燒，通過對(duì)煤的熱作用與化學(xué)反應(yīng) 產(chǎn)生可燃?xì)怏w輸送出來。�� （2）二無采煤工作面：無人、無設(shè)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(gè)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(dá)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(diǎn)：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(jì)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(shè)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(shè)備、占地和費(fèi)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(jì)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(jià)可達(dá)1500元左右，使煤炭的價(jià)值和企業(yè)收益提高10余倍，并且可實(shí)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(yīng)用煤氣轉(zhuǎn)成化工產(chǎn)品 )、能(利用煤氣提取潔凈能源——?dú)淠�、甲醇、二甲醚�?的綜合開發(fā)利用和多種經(jīng)營，其 經(jīng)濟(jì)效益十分可觀；⑤對(duì)環(huán)境保護(hù)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?xì)馀c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(jià)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(hù)地面設(shè)施。

3 煤炭地下氣化應(yīng)抓好10個(gè)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(tuán)(電廠擴(kuò)建)等大型地下氣化的產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，已在積極立項(xiàng)和實(shí)施之中。濟(jì)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(zhǔn)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(shí)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(shí)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(jìn)和發(fā)展，應(yīng)當(dāng)按照系統(tǒng)工程的思路，認(rèn)真抓好 以下10個(gè)方面的工作。

(1)地下氣化產(chǎn)業(yè)化。在當(dāng)前市場經(jīng)濟(jì)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(shí)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(shí)際價(jià)值。否則，如果還一直停 留在試驗(yàn)階段，不僅資金難以解決而無法進(jìn)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(xué)試驗(yàn)和實(shí)踐應(yīng)用，地下煤氣化技術(shù)工藝已經(jīng)達(dá)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(jìn)地下煤氣化產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)基礎(chǔ)和生產(chǎn)應(yīng)用的管理經(jīng)驗(yàn)。�� 

（2）氣化產(chǎn)品市場化。在當(dāng)前市場經(jīng)濟(jì)條件下，推進(jìn)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(yīng)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(xiàng)目的可行性研究時(shí)，必須對(duì)產(chǎn)品的用途、用戶 和銷售市場進(jìn)行調(diào)查研究并認(rèn)真加以落實(shí)。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(xùn)已經(jīng)發(fā)生。為避免出現(xiàn)這種狀況，最好 預(yù)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(yīng)民用、鍋 爐和工廠燃用，是其最直接最簡單的用途。雖然其價(jià)值和好處比燃煤要增大許多，但這種使 用數(shù)量與應(yīng)用價(jià)值還是很有限的。若能用以發(fā)電，并實(shí)現(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)及蒸氣輪機(jī)循環(huán)聯(lián)合發(fā)電 的《IGCC》技術(shù)，其經(jīng)濟(jì)效益可得以提高。如果進(jìn)一步搞化工，生產(chǎn)潔凈新能源(氫能、甲 醇、二甲醚等)，其價(jià)值就會(huì)大幅度增長。因此，應(yīng)當(dāng)大力拓寬地下煤氣的轉(zhuǎn)化與應(yīng)用途徑 ，以充分發(fā)揮地下煤氣化高新技術(shù)的應(yīng)有效益。��

（4）技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理化。在市場經(jīng)濟(jì)環(huán)境中 ，推進(jìn)地下煤氣化產(chǎn)業(yè)化的中心是要獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。為此必需使產(chǎn)業(yè)化工程項(xiàng)目的技 術(shù)經(jīng)濟(jì)合理化。要根據(jù)煤層條件、煤質(zhì)特征、建設(shè)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(shí)可行的技術(shù)工藝和建爐建站方案，力求實(shí)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(xiàng)目順利實(shí)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(jì)合理化，地下氣化企業(yè)應(yīng)具備相應(yīng)的一定規(guī)模 ，形成規(guī)�；�的生產(chǎn)和實(shí)行規(guī)模經(jīng)營，以取得規(guī)模經(jīng)濟(jì)的應(yīng)有效益。在資源、工藝和資金、 市場等條件許可下，應(yīng)盡量適當(dāng)?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(jì)效益。��

（6）建設(shè)生產(chǎn)正規(guī)化。為了順利健康地推進(jìn)和實(shí)現(xiàn)地 下煤氣化產(chǎn)業(yè)化的事業(yè)和目標(biāo)，應(yīng)該使之進(jìn)行正規(guī)化的建設(shè)與生產(chǎn)。特別是在開始推行階段 更有必要強(qiáng)調(diào)、倡導(dǎo)并規(guī)定地下氣化工程建設(shè)和企業(yè)生產(chǎn)管理的正規(guī)化要求。切實(shí)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(jìn)程，盡可能減少和避免不應(yīng)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(yīng)安全規(guī)程規(guī)定。在還沒有進(jìn)行 地下氣化之前，害怕在地下點(diǎn)火燃煤違反規(guī)程發(fā)生事故而不敢作為；一旦試驗(yàn)成功了 就膽大妄為，認(rèn)為不會(huì)發(fā)生安全問題，這兩種傾向都是要不得的。當(dāng)前必須特別強(qiáng)調(diào)保 證地下氣化安全生產(chǎn)的問題，絕對(duì)不能有絲毫的麻痹和疏忽大意，以免給產(chǎn)業(yè)化帶來嚴(yán)重隱 患和危害。為此，工程設(shè)計(jì)、施工建設(shè)與生產(chǎn)管理，都務(wù)必采取嚴(yán)格嚴(yán)密嚴(yán)明和切實(shí)可靠的 、地下與地面的綜合預(yù)防和治理各種災(zāi)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(jìn)行有控制的燃燒與化學(xué)反應(yīng) ，檢 測監(jiān)控是其關(guān)鍵技術(shù)。根據(jù)現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r，可以通過各種手段對(duì)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(shí)進(jìn)行檢測，以掌 握地下氣化的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，并及時(shí)加以調(diào)控。同時(shí)采用計(jì)算機(jī)在地面集中進(jìn)行檢測監(jiān)控。實(shí)現(xiàn) 地下氣化與地面運(yùn)行全過程電腦化監(jiān)控管理。

（9）工程設(shè)計(jì)規(guī)范化。中央領(lǐng)導(dǎo)指出：設(shè)計(jì)是工程的靈魂，在建設(shè)項(xiàng)目確定之后，設(shè)計(jì)就 成了基本建設(shè)中的關(guān)鍵問題了，企業(yè)在建設(shè)的時(shí)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(jì)效果，設(shè)計(jì)工作起著決定性的作用。因此 ，地下煤氣化工程設(shè)計(jì)及其規(guī)范化就成為產(chǎn)業(yè)化非常重要的問題，應(yīng)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(shè)計(jì)，組織施工、選購設(shè)備、管理生產(chǎn)，才有可 能保證以上各項(xiàng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工程項(xiàng)目的具體煤層地質(zhì)與建設(shè)條件、用戶與業(yè)主 的要求等實(shí)際情況，進(jìn)行調(diào)查研究方案比選，確定氣化工藝和工程的設(shè)計(jì)原則和布置方案。 為了切實(shí)掌握煤質(zhì)特征，合理確定設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)，應(yīng)取煤樣進(jìn)行氣化試驗(yàn)。目前我國主要集 中在現(xiàn)有生產(chǎn)或報(bào)廢的礦井進(jìn)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(yīng)用和發(fā)展受到限制。應(yīng)當(dāng)在新建礦井中因地制宜同時(shí)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(shè)計(jì)建設(shè)成既出煤炭、又出煤氣的聯(lián)合礦，使兩種采煤方法有機(jī)結(jié)合相互 補(bǔ)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(shí)驗(yàn)高深化。雖 然目前煤炭地下氣化技術(shù)，在實(shí)施地下有控制的燃燒、產(chǎn)生可應(yīng)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(yàn)，但是檢測監(jiān)控的技術(shù)手段與設(shè)備、氣化劑的配備與 改進(jìn)、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(jìn)一步深入研究與實(shí)驗(yàn)，切實(shí)加 以解決和不斷完善提高，努力推動(dòng)我國煤炭地下氣化技術(shù)發(fā)展到一個(gè)新水平。