L科技與生活理論研究苑215褐煤地下氣化點(diǎn)火參數(shù)的研究王張卿,梁杰,梁歡歡,李冬陽,梁鯤(中國礦業(yè)大學(xué)(北京)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,北京100083)摘憂對于煤炭地下氣化,尤其是深部含水煤層的地下氣化,點(diǎn)火工藝的研究意義重大。本文針對褐煤進(jìn)行了點(diǎn)火參數(shù)的研究,選定氣化劑溫度、氣化劑氧含量、鼓風(fēng)強(qiáng)度這三個(gè)可控因素作為褐煤點(diǎn)火工藝的研究參數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果表明,在本實(shí)驗(yàn)研究范圍內(nèi),隨著氣化劑溫度的升高,鼓風(fēng)強(qiáng)度的增大,氣化劑中氧含量的增加,煤層溫度上升速率加快,煤層點(diǎn)火時(shí)間降低;通過實(shí)驗(yàn)分析,本試驗(yàn)對褐煤地下氣化點(diǎn)火的工藝參數(shù)范圍設(shè)定如下:進(jìn)口氣化劑溫度220℃-250℃,鼓風(fēng)強(qiáng)度1.6m}h-1.9mVh,氣化劑氧含量30%-40%關(guān)鍵詞煤炭地下氣化;點(diǎn)火工藝;工藝參數(shù)中圖分類號TQ546文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號1673-9671-(2011102-0215-01煤炭地下氣化的首要條件是將煤層點(diǎn)燃,對深部含水煤層進(jìn)行褐煤32鼓風(fēng)強(qiáng)度對點(diǎn)火工藝的影響點(diǎn)火參數(shù)的研究意義重大。對褐煤進(jìn)行點(diǎn)火,是利用煤炭自燃的特性當(dāng)馬弗爐溫度為250℃,氣化劑氧含量為21%時(shí),分別考察鼓風(fēng)強(qiáng)通過控制煤的氧化條件(溫度、鼓風(fēng)強(qiáng)度、氣化劑等),向煤層中鼓入度為11m和15mMh時(shí)的點(diǎn)火工藝。在這兩種點(diǎn)火條件下煤層終溫分別熱空氣或者熱的富氧空氣使煤層點(diǎn)燃,從而達(dá)到煤炭地下氣化的點(diǎn)火的為117℃和140℃,遠(yuǎn)低于褐煤燃點(diǎn)。但是在前40min,隨著鼓風(fēng)強(qiáng)目的增大,煤層溫度及升溫速率降低;40min以后,煤層溫度和升溫速率隨1試驗(yàn)系統(tǒng)鼓風(fēng)強(qiáng)度的增大明顯提高,最終二者都趨于恒定。其原因?yàn)?開始階段試驗(yàn)臺主要由以下四個(gè)部分組成:爐體;加熱系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng);氣煤溫過低,氧化緩慢,而鼓風(fēng)強(qiáng)度越高,風(fēng)流導(dǎo)致的熱損失越大,故煤化劑供給及工藝管路;參數(shù)采集系統(tǒng)及分析系統(tǒng)試驗(yàn)爐體:本實(shí)驗(yàn)所用爐體材質(zhì)為無縫鋼管,爐體長度L體=12m大,供氧量越充分,氧化放熱量越多,故而煤層溫度升高加快管徑Φ=50mm,外徑Φ外=57mm,壁厚8=35mm,最高使用壓力為33氣化劑氧含置對點(diǎn)火工藝的影響0IMPa。爐體分為兩段,采用法蘭連接。爐體表面有8處溫度測量點(diǎn)當(dāng)馬弗爐溫度為300℃,鼓風(fēng)強(qiáng)度為1.5mh時(shí),在氣化劑氧含量分爐體外層和氣化劑輸送管道上采用石棉保溫別為21%和40%下進(jìn)行點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)。在這兩種實(shí)驗(yàn)條件下,煤層均點(diǎn)火成加熱與冷卻系統(tǒng):使用馬弗爐加熱,爐膛內(nèi)溫度由溫控儀(型號為功。隨著氣化劑中氧濃度的增大,煤層升溫速率明顯加快,煤層終溫升xMTA-800)控制;采用自來水冷卻,自來永從進(jìn)水口流入套筒,沿氣高。其原因在于,氧濃度的提高,導(dǎo)致氧分子與煤表面分子碰撞頻率增體行進(jìn)方向逆行。大,加劇煤的氧化反應(yīng)強(qiáng)度,因此煤氧化反應(yīng)放熱量增大,煤層升溫速氣化劑供給系統(tǒng)主要由供風(fēng)設(shè)備、供氧設(shè)備及氣體管道組成,空氣率加快,終溫升高和氧氣分別來自空氣壓縮機(jī)和氧氣瓶。4小結(jié)煤樣:試驗(yàn)煤樣取自于內(nèi)蒙古大雁三礦西二釆區(qū)17號煤層,對其進(jìn)本章分析了各參數(shù)對點(diǎn)火工藝的影響,并通過正交試驗(yàn)確定了點(diǎn)火行煤質(zhì)分析化驗(yàn),結(jié)果如表1所示。方案,給出了褐煤地下氣化點(diǎn)火的參數(shù)范圍,具體結(jié)論如下2試驗(yàn)方法隨著氣化劑溫度的升高,煤層溫度上升速率加快,煤層點(diǎn)火成為了找到合適的褐煤點(diǎn)火工藝的各工藝參數(shù),實(shí)驗(yàn)步驟如下。功時(shí)間降低。1)通過改變各參數(shù)條件進(jìn)行點(diǎn)火試驗(yàn),得出各試驗(yàn)參數(shù)的大致范2)點(diǎn)火初期,鼓風(fēng)強(qiáng)度越髙,熱損失越大,減緩煤的氧化自燃時(shí)圍如下:馬沸爐溫度,250℃-300℃;鼓風(fēng)強(qiáng)度,15m}h-2mh;氣化間;點(diǎn)火后期,鼓風(fēng)強(qiáng)度的大小與煤層供氡量緊密相關(guān),鼓風(fēng)強(qiáng)度越劑含氧量,21%-40%。大,氧含量越多,煤氧化自燃進(jìn)程加劇2)將點(diǎn)火成功所用時(shí)間作為該實(shí)驗(yàn)的評價(jià)指標(biāo),試驗(yàn)因素有三3)隨著氣化劑中氧濃度的提高,點(diǎn)燃煤層所需時(shí)間逐漸降低。個(gè),分別將氣化劑進(jìn)口溫度、鼓風(fēng)強(qiáng)度、氣化劑氧含量作為試驗(yàn)因素4)本試驗(yàn)給出適宜褐煤地下氣化點(diǎn)火的工藝參數(shù)范圍如下:①進(jìn)根據(jù)各個(gè)因素大致范圍,每個(gè)因素選3個(gè)水平數(shù),自由組合;最后進(jìn)行口氣化劑溫度20℃-250℃;②鼓風(fēng)強(qiáng)度16m}h-1.9mh;③氣化劑氧試驗(yàn),確定合適的工藝參數(shù)含量30%-40%。3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析基金項(xiàng)目:國家863計(jì)劃主題項(xiàng)課題(2011AA050106)31氣化劑溫度對點(diǎn)火工藝的影響參考文獻(xiàn)在鼓風(fēng)強(qiáng)度為15mh,氣化劑氧含量為21%,馬弗爐溫度分別為梁杰煤炭地下氣化過程穩(wěn)定性及控制技術(shù)M徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出250℃、280℃和300℃時(shí),隨著氣化劑溫度的升高,煤層溫度升高,升社2002溫速率加快。在溫度為250℃、280℃時(shí),雖然煤層點(diǎn)燃失敗,但煤層終2]劉鑫梁新星,梁杰煤炭地下氣化點(diǎn)火方法的分析J能源工程2009,1:10-12溫升高,所用的時(shí)間縮短,表明煤溫隨著進(jìn)口氣體溫度的提高而升高3J陸偉煤自燃逐步自活化反應(yīng)過程研究D徐州中國礦業(yè)大學(xué),2006當(dāng)馬弗爐溫度為30℃時(shí),點(diǎn)火開始7mim煤層點(diǎn)燃成功,隨后煤層溫度141白仁劉風(fēng)岐煤質(zhì)分析間北京爆炭工業(yè)出版社1982迅速上升,且在出口氣體中檢測出CO、H2、CH和CO2等組分。煤層終5唐明云,張國樞戴廣龍,駱大勇空氣流量對煤升溫氧化影響的實(shí)驗(yàn)研究煤高,煤層反應(yīng)活性越好,氧化反應(yīng)越劇烈,放出的熱量越多,最終導(dǎo)致頭,12-14.溫隨氣化劑溫度的提高而上升,其原因在于,氣化劑溫度越高,煤溫越礦安全,2008某層終溫升高王張卿(1中國煤化工3人,中國礦業(yè)大學(xué)(北表1煤質(zhì)分析結(jié)果HCNMHG煤樣N褐煤3283191248944.493.3470709004616.65