煤资源利用论文

煤资源利用论文（精选9篇）

煤资源利用论文 篇1

煤炭是我国重要的主体能源。作为非再生资源, 随矿井开采的不断延伸, 煤炭资源越来越少。如何提高资源回收率, 对一个老矿井而言至关重要。一井主采12及13层煤, 12层煤平均厚度为10m, 13层煤平均厚度为5m, 煤质牌号为长焰煤。现开采方法为走向长壁综采放顶煤采煤方法。

由于一井已开采30余年, 开采方法较多, 主要有:70年代水砂充填采煤, 70年代末的走向长壁倾斜分层杏条帘假顶炮采, 80年代采用走向长壁倾斜分层金属网假顶炮采, 对于小块段布置采区有困难的地点采用了巷柱式采煤方法, 2006年之后引进放顶煤采煤工艺, 渐渐取代了其它的采煤方法。

1 残煤资源

残煤资源量即是开采后所剩余的煤量, 主要是水平煤柱和区间煤柱、构造复杂块段所形成的。一井的采煤块段较多, 一般为水平煤柱、区间煤柱、阶段煤柱、煤层底板残余量、断层煤柱, 各层停采线附近的三角煤、煤层中部的残余煤量、煤层顶部的残余煤量、巷柱残余煤量。由于一井地质条件复杂, 断层较多, 在矿井开采初期, 利用断层将采区分为若干个小块段回采。形成煤柱时, 零星块段较多。

2 方案的设计与创新

2.1 创新思路

采用开采方法思想必须解放, 例如以往一直沿用走向长壁采煤方法, 但是有的区间煤柱走向短, 倾向长不适合使用走向长壁采煤方法, 必须使用倾斜长壁采煤方法走向布置工作面。如遇有断层落差在5~10m时, 平时则以断层为边界布置采区, 而在残煤开采设计时, 综合考虑断层两盘的煤柱及其它情况, 跨断层开采。再如以往的巷柱区, 在有正规的采区时是不会动巷柱区的剩余煤量的, 在残煤开采时考虑到巷柱区还有60%的剩余煤量, 是残煤开采扩大采区首选。

2.2 恢复报废的巷道

在开采设计时应首先考虑利用现有系统巷道, 少量开凿必要的岩石巷道, 降低成本。开采残煤尽量利用原有巷道, 少开凿新的岩石巷道, 为了减少岩石掘进巷道工程量, 可恢复部分原有未回收支护、变形量较少的巷道。一井在开采东翼残煤的时候预计对东翼大巷进行恢复。

2.3 最大限度地回收残煤资源

残煤井 (区) 均资源贫溃, 加强煤炭回收是取得效益的重要一环。设计时, 应充分运用原始资料, 分析原旧巷道和构造位置在较长时间内的相对位移, 经邻近巷道揭露证实后再确定准备采区的相关位置。

2.4 开拓系统

在无法利用原有巷道对残采煤柱进行回收时, 根据煤量的多少综合效益等方面考虑是否布设开拓巷道。如设置, 则必须考虑尽量少压煤或不压煤的方案, 将开拓系统布置在采空区下部、无煤带、断层错开无煤带等地点。

2.5 以可靠储量区块为中心布置采区

在残煤开采设计时必须考虑以区间煤柱、阶段煤柱、水平煤柱等保有煤柱为中心依托, 根据资料向采区里部探煤, 保证采区有煤。

2.6 合理设计采区尺寸

采区的设计尺寸大小, 根据各井的地质条件不同, 设计尺寸也不同, 主要考虑地质构造、煤层赋存条件和自然发火期及少掘送开拓巷道等方面布置采区, 联合可以联合布置的煤柱, 适当将采区延长。因此, 可以根据顶煤的厚度, 适当加大走向长度和工作面长度, 配备合理的劳动组织, 达到安全、稳定、高产。

2.7 加强防治水工作

由于采区为残煤开采, 在掘进送道及采区开采前本着“预测预报, 有疑必探, 先探后掘, 先治后采”的原则对采区进行探放水。

2.8 合理配风做好消防火工作

采区内旧巷、旧采迹会相应的产生高温火点必须及早处理好, 旧巷露头处发黄泥板碹留管注浆, 并尽可能的减少残煤采区的风量, 有利于采区的消防火工作, 另外, 必须加强采空区管理, 及时向采空区注氮, 隔绝空气, 并且利用束管监测, 以便及时发现煤层发火情况。

2.9 旧巷管理

采区投产前的资料查找工作也将对采区安全生产顺利进行起到重要的指导作用, 正确的掌握残煤采区的技术资料对采区的正常生产和消防火工作将起到很重要的指导作用, 残煤采区有旧、空巷处就易产生高温火点, 漏风是主要原因, 因此, 提前查找史料、查明旧巷情况, 及早采取针对性措施, 将起到预防性消防火的作用。

2.1 0 完善设计

在采区掘进时根据已有的残煤设计, 及时更改采区风溜道, 如遇较多岩石, 采区缩小, 如旧采迹里部还有部分煤量, 扩大采区。

2.1 1 矿山压力

由于采区煤柱附近为采空区, 煤柱为孤岛煤柱, 压力较大, 同时在旧采迹及旧巷周围掘送顶板难管理。过旧巷时及时准备好过旧巷所需的穿杆子等物料, 做到有备无患。

2.1 2 跨阶段开采

原有采区受原有地质条件、开采方法、消防火管理等诸多方面的因素, 采区块段较小, 搬家倒面频繁。由于综采放顶煤方法的采用、消防火管理方法的提高, 以及人们对采区设计观念的转变, 采区块段整合各阶段的煤柱, 跨阶段开采, 延长了矿井的服务年限。一井S5102区11层就是利用了此方法, 使采区走向增长到660m。

3 应用

以一井2101~2102煤柱区残煤设计为实例, 方案对比后确定最优方案。

3.1 采区概况

2101~2102煤柱区走向长180m, 倾斜长60m, 采区北部以1101区为界, 南部以f4-1断层为界。采区西部以2102区及3203一段架子道为界, 采区东部以2101区为界, 回采上限标高+244.5, 回采下限标高+188.5, 回采12层煤。

3.2 采区残煤设计

1) 采区所采煤柱北部块段为1101及2101的阶段煤柱, 涉及到的问题是下部13层部分地点开采完毕开采采区为2201区, 对上部12层煤柱有一定影响, 同时1101区为水砂充填采法, 预计1101区旧采迹会存有一定积水, 在采区送道要揭露此旧采迹时提前打探眼。

2) 采区西部2102区共计采五层煤, 原采煤方法为金属网假顶, 1~4层结束边在里部, 5层结束边延到了外部, 本着多回收煤炭的原则, 采区风道贴里部4层结束边送道回收三角煤, 涉及到采区过旧采迹及破网等问题。

3) 采区中部为2101~2102区的区间煤柱, 在回采时有部分旧巷对回采有影响。

4) 采区在拐点附近过F1大断层, 在掘进及回采时涉及到过岩石段及断层导水等方面问题。

5) 采区在拐点附近为2101区与F1断层的保护煤柱, 需过2102部分旧采迹, 掘进及回采时及时打探眼探明2101区附近旧采迹及旧巷水、火、瓦斯等情况以便及时处理, 保证采区正常开采。

3.3 联合布置

2102采区共采5层, 采煤方法为金属网假顶, 1~4层结束边在里部, 5层外延10m, 其5层结束边上部为三角煤。2101区共采8层, 5~8层外延, 上部有一部分三角煤量, 南部有f1断层附近存有断层煤柱。北部有1101~2101煤柱, 外部有3100巷柱及2102~3102巷柱等煤量, 以及采区残余煤量及中部残余煤量等。2101~2102煤柱区以2101区及2102区的区间煤柱的保有煤量为中心, 向东西南北扩大采区, 将其它煤柱联合布置在了一起。

4 结论

1) 通过对一井残煤的查找与勘探, 利用现有生产系统和设备进行改造与延深, 完成残煤开采工作。这也是老井挖潜、提高资源回收的一个重要途径。

2) 利用综采放顶煤的先进技术, 保证在安全生产的基础上创造了显著的经济效益, 延长了矿井的服务年限, 为一井可持续发展提供了保证。

参考文献

[1]杨洪文.浅谈残煤开采的巷道布置[J].科技风, 2010.

[2]刘钢.深井围岩分类及支护设计[J].能源技术与管理, 2008.

煤资源利用论文 篇2

煤是古代的植物体因为地壳运动而埋没地下，在适宜的地质环境中经过漫长年代的`演变而成的，含碳量一般为46%～97%。煤是重要的燃料和化学工业原料。煤在地球上的储量非常丰富。

煤是由有机物质和无机物质混合组成的。煤中有机物质主要由碳(C)、氢(H)氧(O)、氮(N)四种元素构成，还有一些元素则组成煤中的无机物质，主要有硫(S)、磷(P)以及稀有元素等。

石油

石油一般认为是由地层中的有机物质“油母质”，经地温长时间的熬炼，一点一滴地生成而浮游于地层中。由于浮力的关系，石油在水中每年缓慢地沿着地层或断层向上移动，直到受不透油的封闭地层阻挡而停留下来。

它可以被加工成各种馏分，包括天然气、汽油、石脑油、煤油、柴油、润滑油、石蜡以及其他许多种衍生产品，是最重要的液体燃料和化工原料。

天然气

天然气是一种碳氢化合物，多是在矿区开采原油时伴随而出，过去因无法越洋运送，所以只能供当地使用，如果有剩馀只好燃烧报废，十分可惜。若以人工建筑设施存放天然气，在遭到外力破坏如地震、火灾等，极易产生危险。

煤资源利用论文 篇3

最新问题

经常有人给我打电话咨询秸秆煤以及倍化煤技术是真的吗？今天我把这个问题大概说一下，秸秆煤项目不错，但秸秆必须经炭化处理后才能制煤，必须经过活化处理，与化工原料及助剂复合才能达到成本低，效果佳，不会出现起火快，燃烧时间短，及夹不出煤等现象。

倍化煤也可以的，但首先处理的不是煤而是土，经过活化处理后，再用本技术处理煤，然后再与煤复合而成，切记决不可用锯末做彭松剂，那种技术是假的。助燃剂，品种很多，但要针对煤质合理使用，光是助燃剂配煤多加土这样的技术都是骗人的，有的朋友去过北京考察也学了技术，当时用助燃剂配煤多加土一倍左右，试燃效果非常满意，可他们没想到那种炉子是特制的不管什么煤冒的都是兰火苗！

煤的质量问题

民用煤的质量效果很明显，用普通炉燃烧即可看出效果。再比较一下时间，及燃烧后能夹出来，这足以说明效果不错，可以在市场大量销售。只要质量好，又便宜，市场就大了，一般情况下煤厂的利润每吨只赚五六十元，而采用科学性复合生物质煤技术，每吨利润可达到100-200元，利润是非常可观的。

如何防骗

经常发现有些朋友上当受骗了，这原因是因为你根本不懂煤，而你找的技术部门技术根本不过关，他们常用一种特制的炉具，用助燃剂调煤，再多加一倍左右的土让你看效果，使你产生错觉。交了费，回家按配方配制，怎么也达不到效果，这很明显就是炉具的猫腻。如果你懂煤，懂怎么去试煤，谁也蒙蔽不了你，那些骗子再能忽悠你也不会上当了。总之，希望大家在这个煤品的行业里不要走弯路或是少走弯路，在做煤项目之前要先了解煤。

目前，有很多卖技术的，在大家购买技术前一定要多考察，多想想，避免上当受骗，被骗点钱也许没什么，但会浪费时间跟精力，本人在多家煤厂做技术指导，负责生产调配，同时兼职着数家煤的生产。有什么煤上的问题欢迎大家与我联系共同探讨交流。也欢迎大家来我部参观交流！

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煤资源利用论文 篇4

关键词：煤化工,盐化工,资源综合利用

0 引言

煤炭是中国的主要化石能源, 也是许多重要化工品的主要原料;盐同样是化学工业的重要源料, 是化学工业之母。江苏沛县地区拥有煤炭、电力和优质的岩盐资源, 这无疑对开展化工产业具有得天独厚的优势。煤化工、盐化工同属重化工行业, 以煤、盐两种资源相互支撑, 促进多产业共生的循环链条, 可生产的化工产品非常丰富。如能充分联合利用二种资源, 对提高综合利用价值, 促进节能减排, 应将具有重要意义。

1 发展煤盐化工产业背景

国务院已颁布的《石化产业调整和振兴规划》中对化工行业未来几年的发展方向提出了明确要求, 这对于新型化工企业来说, 既是发展机遇又是挑战。一方面是要求严格控制甲醇、烧碱、纯碱等产能过剩行业项目建设和炼油乙烯项目新布点, 另一方面是鼓励发展和研发高端石化产品, 侧重产业结构调整、淘汰落后工艺、发展循环经济以及能源化工结合, 促进煤炭资源开发利用领域硫回收。

大力发展煤、盐化工产业面临着难得的战略机遇和广阔的发展空间。从国际上看, 随着经济全球化步伐的加快, 发达国家正将大量的化工产品的生产基地转向发展中国家。更为重要的是, 随着国际石油价格的不断攀升, 一些化工企业开始用盐、煤取代石油作原材料制造化工产品。从国内看, 伴随我国重化工业的发展, 必将带动盐、煤化工业的快速成长。从产业链延伸空间上看, 盐化工产业作为发展循环经济中不可或缺的关键一环, 正在国内作为一种新兴的基础产业迅速崛起。盐通过一次或多次加工, 可以生产出盐产品系列、烧碱系列、纯碱系列、氯化工系列、金属钠系列等产品, 产业链条长, 行业集中度高, 产品增值空间巨大;煤化工生产的主要产品有焦炭、煤气、甲醇等, 随着进一步的开发转化, 附加值也在不断提高。

从国家产业政策导向来看, 国家提出大力发展循环经济, 保护生态环境, 加快建设资源节约型、环境友好型社会。依托煤盐矿, 大力发展煤炭深加工、煤化工、盐化工, 延伸煤炭产业链条, 促进资源转化增值, 注重资源综合利用, 资源消耗低, 环境污染少。可以说, 完全符合国家产业政策导向, 是国家大力支持的。

2 煤盐化工目前产业状况

2.1 煤化工产业状况

煤化工是以煤为原料, 通过煤气化 (生成合成气) 、煤液化和煤焦化加工, 生产出各种化工产品的产业。煤化工行业包括煤焦化、化肥和电石等传统煤化工, 以及煤制油、煤制甲醇、煤制烯烃、煤制二甲醚和煤制天然气等现代煤化工。煤化工产业中煤间接液化、煤制甲醇、烯烃、二甲醚和煤制天然气均需要经过煤炭气化这一工艺过程, 因此, 煤炭资源是否适合煤炭气化也是煤炭资源要素的重要条件, 且煤炭种类应符合国家关于资源利用的政策。2008年中国的煤化工产业继续有序发展, 煤化工产业发展政策逐步完善, 煤基甲醇和煤基二甲醚的试点应用取得可喜进展, 产能得到进一步释放, 新型煤化工产品逐渐走向市场, 并被市场接受。随着金融危机影响的加剧, 中国煤化工产业面临成本压力, 行业发展趋缓。由于国家政策总体上仍支持煤化工发展, 节能减排已是大势所趋, 故中国煤化工产业虽短期受困但前景仍十分可观。

新型煤化工以生产洁净能源和可替代石油化工的产品为主, 如柴油、汽油、航空煤油、液化石油气、乙烯原料、聚丙烯原料、替代燃料 (甲醇、二甲醚) 等, 它与能源、化工技术结合, 可形成煤炭-能源化工一体化的新兴产业。煤炭能源化工产业将在中国能源的可持续利用中扮演重要的角色, 是今后20年的重要发展方向, 这对于中国减轻燃煤造成的环境污染、降低中国对进口石油的依赖均有着重大意义。可以说, 煤化工在中国面临着新的市场需求和发展机遇。

2.2 盐化工产业状况

近十余年, 受我国盐化工及下游行业快速发展影响, 我国对原盐的需求也快速增加。2007年, 我国原盐生产和消费量5 920万t, 居世界第1位。

我国盐化工用盐占73%, 食用盐占16%, 其它用盐占11%。盐化工是我国制盐工业发展的决定因素。我国盐消费结构与发达国家相比, 主要体现在盐化工耗盐比例过大;道路除雪等行业的消费比例过低 (美国融雪耗盐达到1 900万t) ;卤水直接消费比例过低 (如美国达到51%) , 而我国液体盐消费比例只有10%左右, 可见我国制盐工业的产品结构不尽合理。

我国以盐为原料的盐化工产业, 主要是纯碱和氯碱两大行业 (俗称“两碱”) 。近年来, 氯酸钠和金属钠也发展较快, 但这两种下游产品的盐的消耗较低, 不足总消费量的1%, 对全行业的供需平衡影响较小。“两碱”的发展拉动了盐业的发展, 我国已形成以纯碱和氯碱为龙头, 下游产品开发并存的盐化工产业格局。特别是作为盐的下游产品聚氯乙烯 (PVC) , 是合成材料中五大通用合成树脂之一, 具有良好的物理及机械性能, 在建材、包装材料、电子材料、日用消费品等各种领域广泛应用。目前中等发达国家人均PVC消耗量多在25 kg, 而我国PVC人均消费量约6 kg, 因此, 我国PVC市场仍然潜力巨大, 预计2010年我国PVC树脂的需求量将达到1 200万t左右, 而按照我国目前的生产能力推算, 40%需要从国外进口。

受沿海地区各类园区和工业等项目建设发展的影响, 北方海盐区的盐田面积逐年萎缩, 海盐产能增幅和所占比例逐渐降低, 产能进一步增加的潜力不大。而井矿盐资源丰富且分布广, 技术成熟, 投资门槛不高, 因此近年井矿盐产能增幅较快, 在全国盐总产量中的比例逐年提高。盐化产品所需的原材料正从海湖盐向高纯度的真空制盐、制卤方式转变, 这些都为大力发展盐化产业提供了广阔市场空间。

3 煤盐联合化工模式探讨

煤化工是化学工业中资金和技术密集性很强的基础产业, 其特点是技术含量和自动化程度高。煤化工和盐化工同样都具有规模效应明显、能耗大、安全性要求高、对生态环境负面作用大, 与国民经济各部门联系紧密, 对水、电、气、交通运输、基础设施的要求严格, 产品上下游联系紧密, 适宜以化工园区的形式建设发展。

煤盐联合化工以煤、盐、石灰石资源为基础, 通过卤水开采生产真空盐、烧碱、纯碱, 真空盐与煤气化制成的合成氨生产纯碱;石灰石和煤焦化生成的焦炭制电石, 供生产聚氯乙烯树脂用;电石反应生成的电石渣和卤水精制过程中生成的盐泥作为原料生产水泥;煤发电供电解、电石、园区动力电使用 (直供或过网供电) , 发电副产蒸汽作为园区热源使用。整个产业链生产过程形成闭路循环, 各生产单元之间实现原料、产品和副产品的互供, 达到综合利用的目的。煤盐联合化工产业链图如图1所示, 各种物料的相互关系如图2所示。

4 江苏沛县地区发展煤盐化工的优势分析

4.1 政策优势

沛县煤化工产业园已被国家发改委纳入全国煤化工产业中长期发展规划, 成为全国七大煤化工基地之一。《江苏省“十一五”煤化工产业发展规划》将江苏煤化工重点产业煤制甲醇、二甲醚等项目均定点在沛县经济开发区。开发区规划了15 km2的煤化工产业园, 成为沛县发展煤化工产业的重要载体。徐州市《关于振兴徐州老工业基地的意见》提出将依托煤盐化工产业基础, 着力推进产业集聚和优化升级。

4.2 资源优势

沛县地区依靠煤、盐资源建设煤盐联合化工产业, 与同类企业相比资源优势非常明显。主要体现为: (1) 资源丰富。沛县地区是江苏重要的能源基地, 煤炭资源丰富, 辖区内还有上海能源、徐矿集团、天能集团等大型能源企业。随着煤炭资源的开发, 也遇到了国家限采的高硫煤资源, 合计储量约4亿t, 集中在17#和21#煤层, 但高硫煤资源赋存结构好, 煤质优良, 便于集中开采。根据煤质分析结果, 高硫煤层为低水分、低灰分、低磷氯砷等有害物质、高挥发份、高发热量气煤, 是优良的化工用煤。所属沛县及周边地区卤水资源十分丰富, 盐矿品面积64 km2, 总储量220亿t, 当前进入开采阶段的盐矿面积5.22 km2, 盐井9眼, 日产卤水4 500 t。岩盐平均厚度100～200 m, 氯化钠含量达90%以上。盐矿品位高、盐层厚、储量大, 层次稳定。以卤水为原料做盐化工产业成本明显低于原盐, 仅相当与原盐的65%左右。 (2) 资源成本低。资源就地开采, 就地转化, 运输使用成本低, 盐井至沛县盐化工工业园建有专用输卤管道。 (3) 资源供应不受市场影响。产业链所需的煤、盐、电自给自足, 不受市场的影响。

4.3 区域优势

沛县地处经济发达的华东地区, 距离国内化工产品主消费市场较近, 物流运输十分方便, 运输成本低, 产品辐射面广, 非常适合发展煤盐化工。化工产品应利用该区位优势, 与国内富煤地区而产品市场在东部或南部的项目参与竞争, 可考虑生产国内需要但西北部不便运输的产品。与同类型企业相比, 具有原材料价格低、生产消耗低、产品成本低的优势。

5 结语

论低阶煤的分质利用 篇5

1煤炭分质分级利用的含义

广义的煤炭分质利用包含多重含义,并已在煤炭开采和利用方面得到普遍应用,比如按发热量、挥发分、透光率、粘结指数等指标将煤炭分为无烟煤、烟煤、褐煤三大类,各个类别下又有细分的不同种类和牌号;比如按灰分、硫分等含量等级区分的高、中、低灰/ 硫煤;比如将煤炭经洗选后区分为不同粒径的块煤、粒煤、粉煤, 具有不同热值的煤炭、煤矸石、煤泥等。

狭义的煤炭分质利用偏重煤中不同组分的分离及利用,是指根据煤炭的物质构成及其物理化学性质,首先采用中低温热解技术对煤炭进行分质,将煤炭热解成气、液、固三相物质,然后再根据各类热解产物的物理化学性质有区别地进行利用,梯级延伸加工,生产大宗化工原料和各类精细化学品[1,2]。

在对低阶煤进行深加工之前,煤种的分类、 分级,从开采到破碎筛分、洗选、干燥提质、成型等初级加工过程的分质、分级尤其重要,应是低阶煤分质分级利用首先应关注和重视的环节。

2低阶煤分质利用方式

2.1煤种的分类、分级

就像烟煤一样,低阶煤仍是一个较为广泛的概念,其涵盖的煤种包括长焰煤、不黏煤、弱黏煤、褐煤等多个煤种。在我国低阶煤的分布中, 内蒙古东部地区及云南地区以褐煤居多,内蒙古西部、陕西榆林、新疆等地以长焰煤、不黏煤、 弱黏煤居多。

不同低阶煤种类不同,特性不同,适合的深加工路线也不同。同样是低阶煤,长焰煤进行中低温热解或气化的适应性要比褐煤强得多;同样是褐煤,大部分蒙东褐煤要比云南褐煤好得多。 因此,对低阶煤的分质分级利用,首先要搞清楚煤种的分类、分级,不同低阶煤的利用方式不能一概而论。

2.2低阶煤初级分质分级加工

煤炭的初级加工过程包括破碎筛分、洗选、 干燥提质、成型等过程。褐煤等低阶煤的特点就是内部毛细管发达,水分尤其是内在水分含量高,热值低,易碎、易风化和自燃,质量不稳定(易回吸、热稳定性差、成浆率低),若不经过初级加工,难于运输、储存,也很难满足各种深加工工艺的用煤要求[3]。低阶煤无论是用作电煤燃烧、中低温热解或作为气化原料使用,都要先经过初级加工过程分质、分级,干燥提质除去其大部分水分,改善并稳定其性能。

首先,从粒度上来说,电煤运输需要块煤, 干馏热解需要块煤,碎煤气化也要求是块煤,那么,从低阶煤的开采过程开始,就应注意尽量减少煤的破碎,采后也应尽量减少破碎环节。一次破碎,应用前筛分后再破碎,尽量减少重复破碎过程,增加块煤量,减少粉煤比例。

其次,是粒度的分级和干燥提质,做好筛分工作,确认粉煤、块煤比例,然后根据自身煤矿的粉煤/ 块煤比例选取合适干燥提质技术,块煤走块煤干燥提质的路子。粉煤走粉煤干燥提质的路子。分级提质,将块煤提升为更为优质的煤炭产品,将粉煤预加工为可利用的合格原料。

没有优质或合格的原料,后续再成熟的深加工技术,再完善的工艺链也难以运行实现。因此, 整个低阶煤分质分级利用的首要工艺环节就是区分粒度,选择成熟、有效的干燥提质技术,分别对低阶煤进行预处理,得到稳定、清洁的优质煤炭产品和合格原料。

2.3不同种类低阶煤的利用方式

当前低阶煤深加工的利用方式包括电煤、中低温热解提取高价值的焦油和煤气(副产大量半焦)、直接气化或液化或提取褐煤蜡、腐殖酸等途径[4,5],我国不同种类、不同区域、不同质量的低阶煤应区别对待。

2.3.1蒙东褐煤

我国蒙东地区低阶煤资源以年老褐煤为主,水分集中在30%~40%, 热值在11.70~15.89 MJ/kg左右,中低灰、低硫,有一定的机械强度,大部分区域开采后褐煤中的块煤能占到一定比例,但含油率普遍不高,从煤质和经济性上来说,不太适合走中低温热解的路子。近几年锡盟一些褐煤热解项目不能顺利运行也正说明了这一点。但内蒙古交通便利,铁路、公路等交通运输系统日渐完善,临近港口、运力足,具备较好的运输条件,且蒙东褐煤较易提质,比如采用非蒸发式技术对蒙东褐煤进行干燥提质后,不仅褐煤水分降至10% 左右,热值提升至20.9 MJ/kg以上,且产品不再回吸水分,成浆率接近60%,热稳定性(TS+6)可达80% 以上,有利于储存、运输、加工等过程的进行,适合作电煤或煤化工原料。考虑到内蒙古大部分地区缺水,环境承受能力有限,大规模利用可选择干燥提质后作电煤外运销售,也可有序规划一部分褐煤就地干燥提质后作煤化工原料。

2.3.2长焰煤、不黏煤、弱黏煤

我国蒙西鄂尔多斯、乌海一带,陕西榆林, 新疆淖毛湖等大部分地区的低阶煤偏向长焰煤、 不黏煤和弱黏煤煤种。煤质优于褐煤,水分不超过30%、热值能达到16.70 MJ/kg,一般含油率较高、块煤多。较褐煤而言,进行中低温热解具有一定的优势,也可直接气化、液化做煤化工原料,如中煤图克双50/80项目的成功运行说明长焰煤做煤化工原料的路子是可行的。热解如能解决半焦出路、焦油含尘等关键技术,也不会有太大的问题,具体应用要考虑产品结构的合理性和经济效益。这些地区的低阶煤也能够进行洗选除灰、除硫,但洗后煤的水分也会升高,热值下降或没有明显提升,洗后仍需干燥提质才能作为优质动力煤外运销售。

2.3.3云南高水分褐煤

我国云南地区的低阶煤主要是年轻褐煤,除小龙潭褐煤稍好外,煤质普遍较差,昭通、龙陵、禄丰等地褐煤水分高达50%~67%,热值仅5.44~7.53 MJ/kg,机械强度极差,热稳定性较低, 具有泥煤性质,粉化度高,无法直接利用,不适合热解。另外,云南山区多,当地交通运输不够发达,外面的煤运不进来,价格高,当地的煤质太差,用不了。但云南水资源丰富,云南褐煤可考虑干燥提质后补充本地动力煤市场,或提取褐煤蜡、腐殖酸后再作燃料煤使用。也有研究称, 云南褐煤具有适合液化的特性[6]。

3结语

在政策及市场的驱使下,我国低阶煤利用的过程走得过于匆忙,在有些技术环节还不太成熟的情况下,急于迅速踏上大规模、高利润的高台阶,而弱化了常规技术进程中对煤质研究、煤质预处理、环境影响等磨刀环节的关注与研究。无论是做电煤、热解还是煤化工,近几年低阶煤利用能够运行的项目屈指可数,追根溯源是对煤质的研究和预处理不足。低阶煤分质利用首先应重视提升煤炭质量,应注重对煤种的分类、分级和干燥提质预处理等初级加工环节的关注和研究,对不同地区、不同种类、不同品质的低阶煤应充分研究、做好初级分质分级加工后,再选择其合适的深加工利用方式。

参考文献

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[2]甘建平,马宝岐,尚建选,等.煤炭分质转化理念与路线的形成和发展[J].煤化工,2013(1):3-6.

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[4]戴和武,谢可玉.褐煤利用技术[M].北京:煤炭工业出版社,1998.

[5]苏天雄.浅谈我国低阶煤资源分布及其利用途径[J].广东化工,2012,39(6):133-134.

朔州煤分质清洁利用研究 篇6

关键词：低阶煤,热解,分质利用

随着世界对清洁能源的需求日益迫切,煤炭清洁利用及深加工已成为21世纪世界能源发展的战略方向和趋势。分析煤炭资源储量分布特点可知,全球煤炭探明储量约1万亿t,低阶煤占总煤炭资源量的46.8%,中国低阶煤探明储量在2 000亿t以上,占中国煤炭探明储量47%左右[1,2]。低阶煤作为不可再生资源,其合理、高效、清洁利用是当前能源界的重要课题之一。对低阶煤进行分质分级清洁利用,在清洁、环保前提下,实现煤炭各组分的分离和合理组合,可提高煤炭资源的碳和热转化率[3,4,5],提升中国油品和天然气自给能力,保障国家能源战略安全。

低阶煤资源本可通过干馏获得部分液态和气态高附加值的优质燃料油和清洁燃气,但目前绝大部分被发电厂或锅炉用作燃烧燃料,降低了煤中挥发分的使用价值。若能将低阶煤生产成提质煤、中低温焦油及热解煤气,进一步深加工,可显著提高低阶煤的利用价值[6,7]。本文利用郑州中能冶金技术有限公司开发的低阶煤外热式中低温热解提质专有技术,对朔州煤进行热解试验。

1 试验部分

1.1 试验原料

试验所用的原料煤为中煤朔州煤,入炉前将朔州洗精煤人工筛分破碎成20~50 mm和小于20mm粉煤两个粒级分别进行试验,并对其做工业分析,结果见表1。

1.2 试验工艺流程

将原煤卸入车间储存,装料前人工筛选破碎至要求块径以下,称重计量后经单梁起重机提升至炉顶料仓,打开炉顶料仓的水封盖,将煤装入炉顶贮煤仓,盖上炉顶水封盖。炉顶贮煤仓可储存200 kg左右的原煤,可供热解炉使用16~17 h。

贮煤仓内煤料靠自重经过煤仓底座,进入热解炉干馏室,经干燥、预热、干馏等几个阶段后生成提质煤,落至炭化室底部的提质煤冷却器内。每隔一段时间关闭提质煤冷却器下部的电动平板闸门,再降低出料小车并移出提质煤冷却器底部,将小车上出料槽内提质煤倒出称重、装袋储存,然后将出料槽放在小车上推至提质煤冷却器底部,再将小车升起后将提质煤冷却器下部平板闸门打开。采用干法间接冷却提质煤,提质煤冷却器水夹套内通入循环水。经过冷却,提质煤温度可降至40℃。

煤在炭化室内热解过程中产生的热煤气沿炭化室上升,并不断地将其显热传递给处于预热状态的煤料后汇集到干馏室顶部煤仓底座空间,经荒煤气导出管进入气体冷却器1和气体冷却器2冷却后,100℃左右的荒煤气在冷却器内冷却至35℃左右。荒煤气中大部分焦油和热解水被冷凝下来进入冷凝液槽;冷却后的煤气通过丝网焦油器除掉其中夹带的焦油雾,之后进入热解气燃烧火炬点火放散。由丝网除油器分离下来的含有焦油的冷凝液送入油水分离槽中经静置分层后进行油/水分离。

1.3 实验条件

以朔州20~50 mm洗精块煤和小于20 mm洗精粉煤为试验原料煤各进行3个条件的试验。试验安排如表2。

2 结果与讨论

2.1 产品产率

编号为1~6号的煤样在不同时间、不同温度条件下进行热解试验,对试验产生的提质煤、焦油、热解煤气及热解水进行称量,结果列于表3。

从表3可以看出,朔州洗精煤块煤(1~3号)油气产率明显高于朔州粉煤(4~6号)油气产率。4号、5号和6号煤样热解时间相同,随着热解温度从650℃升高至800℃,提质煤产率降低,煤气产率增加。1号试验以朔州洗精块煤为原料,热解温度为700℃,热解7 h,焦油产率达到最高值6.29%。对比1~6号试验发现,对同一煤种,热解水产率随热解温度和时间的增加变化不大,原因可能是由于同一种煤中所含游离水和化合水的总量相同。

2.2 提质煤工业分析

对1~6号试验产生的提质煤进行工业分析,结果见表4。

从表4中提质煤工业分析数据可以看出,试验产生的提质煤全水分Mt小于1%,几乎不含水,水分低使提质煤利用率高,降低了提质煤的运输成本。同时发现,提质煤的挥发分Vd均小于5.5%,并且随着热解温度的升高和热解时间的增加而降低,其中6号试验产提质煤挥发分Vd小于2%,说明试验油气提取率很高,可以达到90%~95%,煤中挥发分被完全提出,所以试验产生提质煤除满足一般工业生产要求外,还可作为民用无烟燃料使用,有效地降低PM2.5和有害气体的排放,但是该提质煤存在水分过低易产生粉尘飞扬并自燃、挥发分过低、点火困难的缺点,在后续使用时应注意使用方法。

2.3 焦油

焦油由热解过程产生的冷凝液分离而来。试验中产生的冷凝液在分离槽中静置约1 h后,焦油和热解水即可分层,煤焦油位于水的下层。通过分离、测定得到相关焦油密度,结果详见表5。

由表5可以看出,1~6号试验产生的焦油密度分布在1.0182~1.0675 kg/L之间,并且相差不大,说明煤种相同时,煤颗粒大小、热解温度和热解时间对煤焦油密度影响不大。

2.4 热解煤气

1~6号产生的煤气均采用气相色谱进行测定,测定结果见表6。

通过热解煤气组成的试验数据可以看出,煤气中H2、CH4、CO和CO2含量会因热解温度和热解时间的改变而改变,其他组分变化不明显。同种煤质相同热解时间下,随着热解温度的升高,煤气中H2和CO的含量升高,而CH4和CO2的含量下降;当热解温度相同时,增长热解时间,煤气中H2、CH4、CO的含量均有所增加。并且从表中可以看出1~6号试验产生的热解煤气热值较高,为17.73~22.96 MJ/m3,最低值与焦炉煤气热值接近。同时煤气热值随着热解温度的升高整体呈下降趋势。所以在工业化生产过程可通过调节热解时间和热解温度来满足下游产业对煤气组成的要求。

2.5 元素平衡

以原煤工业分析、提质煤工业分析及煤气组成和物料平衡为基础,以原煤干燥无灰基为基准,经计算得出的原煤各元素组成与煤热解后各产品元素分析对比如表7。从原煤元素分析与试验得出的元素对比结果可以看出,原煤中C、H、O、N、S各元素含量与产品各元素含量基本相同,从而验证了计算方法的正确性,保证了大规模工业化设计的准确性。

3 结论

(1)通过外热式中低温热解提质专有技术得到的提质煤产品挥发分Vd含量均在5%以下(其实是可控的),说明热解炉可将煤中90%以上挥发分提取出来,生产出高附加值的油气产品。

(2)提质煤产率随着热解温度的升高而降低,煤气的产率随着热解温度的升高而增加。

(3)热解温度700℃,热解时间7 h的条件下,焦油产率达到最高值6.29%(以原煤计)。

(4)试验实际所得产品产率与根据原煤煤质指标计算结果基本吻合,验证了计算方法的正确性,保证了大规模工业化设计的准确性。

(5)煤气中CH4含量较高,适合生产合成天然气(SNG),与800万t/a低阶煤分质清洁利用多联产项目契合。

(6)在持续47 d的工业试验中,整套连续式热解炉运行平稳。加煤、出料及油水分离等操作方便快捷;电气及自动化控制系统均稳定运行、未出故障。

以低阶煤为原料,采用中能公司开发的“中能热解炉”,即新型外热连续直立炉中温干馏专有技术(Coal Plus)进行热解,在经济上和技术上均是可行的。

参考文献

[1]苏天雄.浅谈我国低阶煤资源分布及其利用途径[J].广东化工,2012,39(6):133-134.

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[4]尚建选,王立杰,甘建平.大型煤制烯烃循环经济示范项目的特点和节能减排效果分析[J].化学工业,2010,28(7):39-42.

[5]贺永德.煤炭热解(干馏)及煤焦油加工技术经济分析[J].中国经贸导刊,2010(18):24-25.

[6]沈国娟,张明旭,王龙贵.浅谈褐煤的利用途径[J].煤炭加工与综合利用,2005(6):25-27.

煤资源利用论文 篇7

1 矿区煤田地质情况特征

郑煤集团矿区地层以沉积岩为主, 其次为变质岩系, 火成岩极少。含煤地层为石炭系太原群, 二迭系山西组、下石盒子组、上石盒子组下段地层, 为一套连续沉积的含煤岩系, 总厚为 (656~751) m, 一般为690 m。共划分为9个煤组, 47个煤层, 含煤总厚为 (3~42) m, 一般为11 m, 其中以山西组二1煤层 (B10煤层) 和太原组一1煤层 (A1煤层) 为该矿区主要可采煤层。当前各矿开采的煤层主要为二1煤层。二1煤层赋存稳定, 普遍可采, 平均厚度为6~8 m。煤层为东西走向, 向南倾斜。煤层倾角为 (10~25) °, 平均为15°。一1煤层赋存稳定, 大部分可采, 平均厚度为1.10 m, 煤层走向同二1煤层。两层间距为 (70~90) m。

2 煤质特征及变化规律分析

根据地质报告和过去的煤质资料汇编显示, 该矿区煤炭属低灰、低硫、高发热量煤, 煤质情况稳定。而根据近几年检测结果发现, 除煤的硫分因属过渡相沉积稳定在0.70%以下外, 其他如灰分、挥发分、发热量等主要指标都发生了相对比较明显的变化。特别是杨河、超化矿, 近几年商品煤灰分波动较大;告成矿1999年投产后, 由于受地质构造影响, 煤质指标也非常不稳定。按照国家的煤炭质量分级标准GB/T15224-2010的规定, 郑煤集团煤炭应属于中高灰、低硫、中高热值煤。挥发分也有随着开采水平的延深而逐渐增加的趋势。较之过去, 近几年煤的挥发分大约普遍升高0.50%左右, 特别是接近贫瘦煤的超化矿, 挥发分的增高趋势更为明显。

(1) 挥发分 (Vdaf) :该矿区的煤种呈明显的条带状分布, 矿区北部 (主要包括米村矿、芦沟矿) 以年轻无烟煤为主, 干燥无灰基挥发分一般小于10.00%;中部 (主要包括杨河矿、大平矿、告成矿、白坪矿) 以从年轻无烟煤向烟煤过渡的贫煤为主, 干燥无灰基挥发分一般为10.00%~13.00%;南部 (主要包括超化矿) 以贫瘦煤为主, 干燥无灰基挥发分一般为13.00%~15.00%。随着煤炭开采深度的增加, 无论商品煤样还是煤层煤样, 近几年的干燥基挥发分都有增高的趋势, 检测结果平均比过去高出0.50%左右。杨河、大平、告成矿的贫煤Vdaf在10.00%~11.50%;超化矿煤的Vdaf在12.00%~13.50%;芦沟矿煤的Vdaf在8.00%~9.00%;虽然米村矿和芦沟矿煤质牌号同为无烟煤, 但其变质程度却又低于芦沟矿, Vdaf在9.50%~10.50%。

(2) 灰分 (Ad) :随着煤炭开采深度的不断延伸, 煤层赋存本身的性质发生了显著变化, 煤层灰分长期以来稳定在6.00%~15.00%, 而近几年煤层灰分则在10.00%~29.00%的大范围内反复波动, 从而造成商品煤灰分在24.50%~37.00%大幅波动。在煤炭质量分级中, 由中低灰煤变成中高灰煤。

(3) 发热量 (Qgr, d) :煤层煤样干基高位发热量一般在28.00~31.00 MJ/kg。商品煤收到基低位发热量在20.00~24.00 MJ/kg。在灰分、水分、发热量之间, 存在着明显的线性关系, Qnet, ar=35.3-0.38Ad-0.34 Mt, 随灰分、水分升高, 发热量逐渐降低。

(4) 硫分 (St, d%) :以过渡相沉积的二迭系下统山西组二1煤层, 硫分均小于0.70%, 属特低硫煤, 整个二1煤层硫分变化不大。在郑煤集团主要生产矿井中, 以白坪矿硫分略高, 大约在0.45%~0.65%, 其他矿的硫分大约在0.45%左右。

(5) 灰成分和灰熔融性:灰成分以Si O2为主, 大部分在40%~50%。其次是Al2O3, 约占30%~38%。Fe2O3一般在5%左右。Ca O量变化较大, 一般在5%~15%。灰熔融特征温度较高, ST值多在1 400℃以上。ST值与灰成分之间存在明显相关关系:ST=1 570-2.12Si O2+4.18Al2O3-8.65Fe2O3-10.46Ca O-5.49Mg O。

(6) 元素分析:碳含量在59.00%~71.50%, 氢含量在2.80%~3.30%, 氮含量在1.10%~1.30%, 氧含量在2.10%~4.40%。元素分析数据为郑煤集团煤炭气化及配煤炼焦等煤化工产业的开发提供了基础资料。

3 煤炭工艺性能及合理加工利用途径

3.1 气化性能

矿区无烟粉煤的化学活性较高, 1 100℃时CO2分解率达68%~92%, 但煤的机械强度和热稳定性差, 致使块煤入气化炉后多变为粉末, 造成炉内阻力大, 透气性差, 无法维持正常运行。而且矿区块煤产率太小, 因此将无烟粉煤加工成型煤作气化原料, 无疑是一条合理的利用途径。

3.2 燃烧性能

本矿区煤处在高变质烟煤向低变质无烟煤过渡阶段, 着火点较一般无烟煤低, 在385℃左右, 易点燃, 火焰短, 燃烧速度快, 持续时间短, 但由于挥发分含量低, 达不到一般工业锅炉要求, 所以应用范围受到一定限制。如能与其他高挥发分、低热值煤适当掺配加工成锅炉燃料, 充分发挥本矿区煤炭发热量高、含硫量低、灰熔点高的优势, 将会给企业带来良好的经济效益。

3.3 粒度特性与可磨性

本矿区煤在粒度组成上以小于6 mm的粉煤为主, 产率约占70%以上;可磨性极好, 哈氏可磨性指数多接近于140, 根据这种特性, 研究利用这种无烟粉煤生产橡胶填料, 具有密度轻、变形小的独特优点, 在橡胶制品中可以代替或部分代替炭黑使用。

3.4 可选性

由于受特殊构造应力作用的影响, 本矿区原煤以粉煤为主, 粒度偏细, 其中小于0.5 mm的粉煤占总量的30%左右, 矿区开发几十年来普遍认为该煤不适宜洗选。近年来随着选煤工艺技术的发展, 郑煤集团建设了矿区第一座设计生产能力3.0 Mt/a的全级入洗选煤厂, 选煤工艺采用脱泥无压给料三产品重介质旋流器分选50~0.5mm粒级煤。选煤厂投产几年来, 各项质量及技术指标均达到或超过了设计指标, 为探索矿区贫瘦煤的洗选加工积累了有益经验。从长远观点看, 原煤入选是郑州矿区提高煤质的根本出路。

4 结语

郑州矿区煤炭属于中高灰、低硫、中高热值动力煤, 对其煤质特性和指标的分析研究, 对于拓展新用户、与用户签订合同及对煤炭利用的新途径进行合理开发利用具有重要的指导意义。

参考文献

[1]GB/T 15224.1-2010, 煤炭质量分级第一部分:灰分[S].

[2]GB/T 15224.2-2010, 煤炭质量分级第一部分:硫分[S].

[3]GB/T 15224.3-2010, 煤炭质量分级第一部分:发热量[S].

利用煤的形成过程提质褐煤 篇8

褐煤形成于中生代的侏罗纪和白垩纪、新生代的第三纪。褐煤是由裸子植物、被子植物转变成的,植物转变成褐煤过程大致可以归纳为两个阶段:第一阶段植物转变成泥炭,称为泥炭化过程;第二阶段是泥炭逐渐变成褐煤,泥炭层在岩层下受到压力把泥炭层压紧,同时发生失水,胶体凝聚等物理、化学过程。泥炭的组成也随之变化,逐步变成含水,比重较泥炭大的呈褐色的褐煤。褐煤已不再保留植物残体组织。腐植酸的含量随变化的加深而减少,含碳量增大。

褐煤进一步变化,由于岩层的加厚,静压也增大,温度也升高,褐煤逐渐失氢脱氧转变成烟煤,褐煤经历的这个作用叫变质作用。在变质作用下,褐煤的腐植酸含量逐渐减少,含碳量增大。烟煤已不存在褐煤中原有的腐植酸,碳量增大的更多。中国的褐煤主要分布在内蒙古东部、黑龙江西部和云南东部地区,其中内蒙古的褐煤储量最大, 占全国褐煤储量的77%[1]。

2 褐煤的特性及目前干燥工艺

褐煤的特点是水分高、孔隙度大、挥发分高、热值低,含有不同数量的腐植酸[2]。水分一般不低于40%,高者超过50%[3],按照其在煤中存在的状态,可以分为表面水、毛细水、吸附水和结晶水[4]。褐煤的氧含量高达15%～30%,化学反应性强,热稳定性差,块煤加热时破碎严重,存放在空气中容易风化变质。高水分含量使得这些煤种只能在当地使用,不可能长距离运输,极大地限制了煤炭的开采规模。

褐煤的高水分量几乎影响褐煤利用的每一方面[5],所以各种各样的低阶褐煤体质工艺首要任务都是脱去其中的水分。目前的干燥工艺可以分为两大类,第一类是蒸发干燥,即直接或间接地把相当于水气化潜热的热量加到煤上,使水以气态的形式除去;第二类即非蒸发脱水,水以液态的形式脱除。

3 利用煤的形成过程提质褐煤

在第一部分中提到褐煤进一步转变成烟煤主要是在静压力大,温度升高的条件下完成。在地质变化中褐煤转变成烟煤要经过很长时间,主要原因是靠自然形成合适的压力和温度需要时间的积累,比如压力的形成是靠岩层堆积。为了提高转化速度可以模拟一个静压大、温度高环境使褐煤进一步变成烟煤。实质是加速了炭化过程,随着系统温度的提高,煤中会发生各种物理化学变化[6]。煤中亲水性含氧官能团分解,伴随着气体的释放、孔结构的收缩以及水在孔中的膨胀,又在高压下会产生一种强度更硬,更低水分、含氧量、孔隙率,更高含碳量、热值的类烟煤产品[7]。

4 工艺设计

按照上述原理,设计出一套干燥工艺旨在模拟褐煤转化成烟煤的条件:高静压,高温度。

如图2所示,蒸汽由底部蒸汽母管进入通过环形分布的支管进入提质筒,维持桶内一定的温度。锤盖用来提供一个恒压。变质过程产生的液态物质以及由于压力作用掉下的煤粒通过出渣口排出,变质过程产生的气态随蒸汽通过锤盖上的释放口排出。

5 主要工艺参数的控制

在本工艺中,对温度和压力要严格控制以达到最佳转化条件。温度太高会引起更复杂的化学变化,甚至引起元素成分的变化;温度太低又会延长转化时间。

Hulston及其同事的研究表明在研究的温度范围内,水的脱出率随着温度的升高而大约呈线性增加,如图3所示。

当赋予的机械压力从2.5 MPa升到5.1 MPa时,水的脱除率明显升高。然而,进一步将压力从5.1 MPa提高到12.7 MPa,没有明显的作用[9]。工艺中采用较高的温度,使压力和锤盖停留时间降到可控的程度,并在一个比较现实的时间宽度和较小能耗下,显著地降低了水的含量。本文建议合适参数温度范围是175～220 ℃,压力可取5.0 MPa。

6 结 语

我国的能源结构是以煤炭为主, 而高含水褐煤又占有相当的比重,为了实现褐煤资源的高效利用,可以通过研究褐煤的化学和物理特性及开发各种褐煤提质工艺来完成。提高了褐煤的综合利用效率, 是一种低碳的环境友好型产业,一方面可以提高热值和能量密度, 降低运输成本, 另一方面还可以提高下游装置的利用效率, 降低设备规模。未来我国褐煤产业必将得到空前的研究与发展[10]。

参考文献

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[9]Bergins C.Dept Biochem and Chem Eng.University of Dortmund,2004.

鹤煤公司矿井瓦斯综合治理与利用 篇9

为有效治理瓦斯,近年来,鹤煤公司把瓦斯治理当作治本之策,严格落实“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位”16字工作体系,以防治重大瓦斯事故为重点,严细管理,在瓦斯综合治理方面取得了显著的成绩。同时,通过瓦斯发电,不仅减少了瓦斯直接排放造成的环境污染,而且将瓦斯发电通过变压并入主电网,同时利用发电过程产生的热能供职工生活所用。

1 瓦斯的综合治理措施

1.1 完善机制,加大考核力度

一直以来,鹤煤公司把瓦斯治理工作作为安全工作的“一号”工程来抓,建立完善了瓦斯治理、管理、投入和考核机制,并制订了《鹤煤公司区域瓦斯治理考核办法》,加大工作考核力度,实行重奖重罚。在加大瓦斯治理投入上,将矿井瓦斯区域治理的岩巷工程单列,由集团直补,不计入矿井生产成本,调动了各矿井瓦斯治理的工作积极性。鹤煤公司要求各矿井3 a内完成区域瓦斯治理达标要求:任何矿井不能随意更改区域瓦斯治理目标方针、重大工程计划等,并必须保证完成各项措施计划,否则将受到严惩。这些制度的实施,为保障瓦斯综合治理工作的顺利实施奠定了坚实的基础,保障了矿井的安全生产。

1.2 岩巷先行,抽采接续跟进

鹤壁矿区是单一可采煤层,没有保护层可采。鹤煤公司根据实际情况,采取了补掘岩中巷,实施穿层孔预抽煤层瓦斯区域防突措施,严格执行“岩巷先行,抽采跟进,预抽达标,安全掘采”,保证了“抽采跟着岩巷走,掘采跟着抽采走,预抽达标才掘采”。新采区进行煤巷掘进活动前坚持“五不掘进”原则:即采区没有区域瓦斯治理工程设计和抽采设计或设计没有经过批准不能掘进;区域瓦斯治理工程措施落实不到位不能掘进;没有按《防治煤与瓦斯突出规定》进行区域预测、效检不能掘进;没有进行区域消突效果评价或消突效果不达标不能掘进;没有进行区域验证不能掘进。2011年前6个月计划进尺 8 171 m,通过实施这些措施,实际完成进尺10 238 m,比2010年全年区域岩巷还增加了2 565 m。岩巷工程进度的加快,为瓦斯区域综合治理创造了条件。

1.3 钻封联抽,推广先进设备

鹤煤公司根据多年的瓦斯治理经验,在“钻、封、联、抽”环节上狠下工夫。“钻”即钻孔的深度及孔径,“封”即封孔深度和质量,“联”即钻孔与主管的联结,“抽”即抽放管路系统的管理。为提高钻孔抽放效果,鹤煤公司2010年开始先后购置了200、300、400型大功率抽放钻机,通过大功率钻机解决了深钻孔问题。为探索出一种施工快速、成本较低的封孔方式,鹤煤公司十矿开展了水泥砂浆石灰混合料压气封孔技术,九矿研制成功双罐压风封孔器,以上技术应用后,取得了较好的经济效益。传统的联孔方式存在漏气现象,针对这一问题,鹤煤公司在八矿、六矿分别研制了适合穿层孔钻场和煤巷顺层钻场的“集气箱”,解决了抽放钻场、管路积水、漏气等问题,保证了抽放效果;九矿封孔管与钻场、钻场及分支全部实现了钢丝带连接,配合钢丝箍固定,较好地解决了漏气问题。在对抽放管路的管理上,鹤煤公司采取了以下措施:①推广应用大功率、大流量抽放设备;②积极推广应用综合抽放技术;③杜绝抽放管路漏气现象;④推广应用瓦斯抽放参数测试仪;⑤对抽放系统防爆和防回火装置进行改造。实施一系列措施后,各矿井地面泵站瓦斯抽放浓度大幅上升,为后续瓦斯综合利用提供了条件。

1.4 校企联合,攻克关键技术

鹤煤公司始终将科学技术进步放在首位,尤其重视煤矿安全生产先进技术的应用。围绕矿井瓦斯治理等技术难题,积极组织力量进行技术创新,解决了一批制约鹤煤公司安全生产的“一通三防”关键技术难题。2010年,鹤煤公司用于“一通三防”科研项目资金达1 582万元,目前大部分项目已结束,并取得明显成效。2011年,鹤煤公司计划用于“一通三防”科研项目资金达1 284万元,所有项目已经启动,目前也进展顺利。

鹤煤公司六矿与河南理工大学合作,在2145底板抽放巷开展了穿层钻孔水力冲孔卸压增透防突技术研究。在研究冲孔工艺过程中,利用高压注水,使用冲孔钻头切割和压力水冲刷煤体,排出大量碎煤和瓦斯,一方面释放了突出潜能,消除了突出危险性,另一方面提高了煤巷单进水平。该技术应用后,2145运输巷超标率由试验前的54.1%降到0,单进水平由试验前的26 m/月提高到78 m/月。四矿在41011工作面实施煤层顶板顺层钻孔水力压裂,改变了目前煤层钻进困难的同时,积极探索通过煤层顶板压裂代替高位抽放巷的方法和措施,并着力解决坚硬煤层顶板不易垮落的问题,提高了煤层的透气性和抽采效果。自2011年1月开始实施水力压裂试验,截至目前共进行了4次水力压裂。从连续数据观测情况看,压裂孔带抽后抽采瓦斯浓度达到90%,取得了较好效果。

2 煤矿瓦斯的综合利用

鹤煤公司矿井长期以来受技术条件限制,抽放的瓦斯除少量民用外,其余全部排入大气。为减少环境污染,充分利用资源,鹤煤公司最先在四矿投资兴建了瓦斯发电站。2004年9月,2台500 kW煤层气发电机组在鹤煤公司四矿投入运行,该项目填补了河南省利用煤层气发电的空白,开辟了瓦斯综合利用新途径;2006年、2007年又新建12台500 kW低浓度煤层气发电机组。目前,鹤煤公司共安装14台瓦斯发电机组,有12台正常运行,累计发电3 824万kW·h,消耗瓦斯量1 275万m3,共实现经济效益1 356.4万元。

鹤煤公司四矿属于高瓦斯涌出矿井,抽放瓦斯浓度 30%～35%,属高浓度瓦斯。2004 年7月,建设了煤层气发电站。采用2台500GD-RW型燃气往复式、12 缸四冲程内燃机驱动发电机组,额定转速1 000 r/min,适合瓦斯浓度在30%～60%。发动机效率高,燃料气入口压力低,燃料气甲烷体积分数要求不高,最低可到25%,但燃料气的甲烷体积分数允许有较大波动。发电效率一般在30%以上,热利用率可达40%,总效率近70%。

鹤煤公司除了四矿抽放的瓦斯浓度较高外,其他矿井瓦斯浓度一般比较低,而且大多在爆炸极限内,因此如何利用低浓度瓦斯发电一直是一个比较棘手的问题,而六矿是这些矿井中的典型代表,其瓦斯浓度仅有10%左右。为了保证瓦斯发电需要,六矿运用大功率钻机和大口径瓦斯抽放管路,对瓦斯抽放系统进行了全面技术改造,采取了“多打孔、严封闭、综合抽”等措施,提高了瓦斯抽放率。2006年10月,六矿安装了4台500 kW低浓度瓦斯发电机组,并发电成功,每天发电量3.6万kW·h,满足了全矿1/3的用电量。此外,还利用余热供暖,保证了冬季采暖。

3 结语