利用煤炭地下气化技术生产合成氨的构想

利

生

用

产

煤

炭 地

下 气

化

技

术

想

合

成



刘
氨



曦
的

构

( 南京工业大学材料科学与工程博士后工作站 江苏南京
210000)
摘要 介绍煤炭地下气化技术的最新进展, 提出利用煤炭地下气化产生的水煤气作为生产合成氨的原料的构想。
关键词 煤炭地下气化技术 小煤矿 小合成氨厂 水煤气制氢
中图分类号: TD84 文献标识码: A 文章编号: 1672- 9064(2007)06- 0034- 02
小煤矿和小合成氨 厂 “同 病 相 怜 ”, 有 4 个 共 同 缺 点 : ( 1)
资源利用率 低 , 小 煤 矿 回 采 率 一 般 只 有 10%～30% , 造 成 十 分
严重的浪费; ( 2) 能耗高; ( 3) 控污成本大; ( 4) 存在严重安全隐
患。因此, 小煤矿和小合成氨厂都属于关闭对象或潜在的关闭
对象。
作者推荐煤炭地下气化技术
[1,2,3,4]
, 可使小煤矿和小合成氨
联合新生。
工人在地面操作, 开不太深的“通道”, 向小煤矿的煤层中
注入空气和水, 可回收氢气( H2) 含量 较高的水煤气( CO+H2) ,
经分离后可得到廉价的氢气, 作为合成氨的原料。同时克服小
在我国 , 上世 纪 80 年 代 中 期 , 完 成 了 徐 州 马 庄 矿 地 下 气
化现场试验。1992 年国家科委制定的我国科技中长期发展纲
要《白皮书》中明确指出: “到 2020 年 的 战 略 目 标 和 关 键 技 术
是完成煤炭地下气化试验研究”并“建立商业性煤炭地下气化
站”。90 年代中期又完成了徐州新河 2 号井煤炭地下气化半工
业性试验和河北省唐山刘庄矿煤炭地下气化工业试验, 并在
山东、山西等地进行了商业化推广应用。进入 21 世纪, 国家科
技部已将煤炭地下气化稳定控制技术的研究列入国家高技术
研究与发展计划。山东新汶矿业集团富氧煤炭地下气化工程
及山东里彦煤炭地下气化发电工程( 日产水煤气 120 万 m
3
) 于
2004 年均被国家发改委列入国家级示范工程。2006 年 3 月 28
日《人民日报》发表了题为《煤炭地下气化大有可为》的评论指
煤矿和小合成氨厂的共同缺点,
生。
使 2 者都免于关闭,
联合新
煤炭地下气化技术简介
煤炭地下气化技术, 是从根本上解决传统煤炭开采和使
用方式存在的一系列技术、安全和环境问题的重要途径, 对发
挥我国雄厚煤炭资源的优势, 生产洁净能源, 保障能源供给安
全, 提高国际竞争力, 促进经济和环境的协调发展都具有十分
重要的战略意义。
煤 炭 地 下 气 化 技 术 将 彻 底 解 决 传 统 煤 炭 开 发 造 成 的 废
气、废水、废渣污染, 并使煤炭利 用产业链的后续 污 染 在 源 头
上得到解决。同时由于煤炭气化后废渣会留在原地, 也可大大
减少地面下沉, 辅以充填措施后, 可保证地面建 筑 不 受 影 响 。
此外, 煤炭地下气化技术也将使难以开采或价值较低的劣质
矿床得到开发, 并带动相应的煤化工产业发展, 将大大延长老
旧煤矿的生产寿命。
联合国早在 1979 年“世界煤炭远景会议”上就指出, 发展
出,
术。
煤炭地下气化技术已成为我国具有自主知识产权的新技
1
我国自主研发的“长通道、大断面、两阶段”地下气化新工
艺, 采用巨 U 型炉煤炭地下气化技术, 这种气化炉由气流通道
与气化通道两大工程呈 U 型布置而组成的, 气流通道专供气
化剂与煤气输送用之, 而气化通道是专门为原地下煤层在高
温条件下转化为煤气用的通道。
高含氢量地下水煤气的生产, 可用下列 2 个阶段地下气
化工艺完成。第 1 阶段, 鼓入空气助燃, 煤层蓄热、产生鼓风煤
气; 第 2 阶段, 鼓入水蒸汽, 形成地下水煤气。在整个气化通道
中产生干馏煤气和水煤气, 从而获得含很高比例氢的高热值
煤气。该煤气在地面通过变压吸附分离与纯化, 便可得到纯净
的氢气。
由于煤炭地下气化新工艺适用的范围宽, 对煤种无任何
严格要求, 所以放宽了地面气化技术对煤种的适用性。煤 炭地
下气化技术还具有一个优点, 即, 可以回收以前与现在被遗弃
的煤炭资源。
煤炭地下气化技术是世界煤炭开采的研究方向之一, 它是从
根本上解决传统开采方法存在的一系列技术和环境问题的主
要途径。
俄、美、欧盟、澳大利亚都建立了地下煤炭气化工作组。
小煤矿和小合成氨厂配套运行的工艺流程
2
作者简介: 刘曦( 1964~) , 男, 博士后, 高工。
2007.NO.6. 34