基于汽氧比优化与阶段性气化反应分析的煤炭地下气化过程
苏发强1
李雯2
李郊源2
陈艳鹏3
陈浩3
刘亚洲2
廉松傲2
石晨阳2
余伊河2
1.河南理工大学能源科学与工程学院,河南焦作 454003;中国石油勘探开发研究院,北京 100086;西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室,陕西西安 7100542.河南理工大学能源科学与工程学院,河南焦作 4540033.中国石油勘探开发研究院,北京 100086
摘要：在煤炭地下气化(UCG)研究中,引入水蒸气作为气化剂能显著提高可燃气体生成量,并推动煤炭清洁利用技术的进步.研究了煤炭地下气化过程中汽氧比变化对生成气体组分的影响,通过能量回收评价,分析了汽氧比的变化对煤气热值和煤气的热值与碳的燃烧热之比,即对气化效率的影响.在此基础上,将气化过程划分为理想气化阶段和二次转化阶段,考察了氧过剩量和气化过程中实际发生的反应与理想气化反应之间的偏差量对生成气体和热值的影响.结果表明:汽氧比的变化显著影响生成气体中主要可燃组分(CO+H2)的体积分数.当汽氧比从1.5∶1.0增至2.0∶1.0时,生成气体中(CO+H2)的体积分数随汽氧比的增加而增加,在汽氧比为2.0∶1.0时,达到最大值62.39％,H2体积分数稳定在约30％,气化效率和煤气热值均达到最大.但当汽氧比超过2.0∶1.0后,主要可燃气体的体积分数将会下降.通过分阶段分析,发现当氧气供应量超过了理想气化反应所需的氧气量时,会导致反应生成的可燃气体与过量氧气发生二次反应,生成了低热值的CO2,降低了气体的热值.而在偏差量增大时,水煤气反应和水煤气变换反应变得更加剧烈,导致生成气体中的(CO+H2)的体积分数增多,热值变大.但当水蒸气供应过多时,过量的水蒸气会降低反应温度,抑制水煤气反应,导致偏差量减小,从而减少了生成气体中CO和H2的体积分数,使得热值下降.因此,试验中应适度降低氧过剩量以减少CO2生成,同时适量增加水蒸气供给,提高偏差量,促进水煤气反应,提高气化效率和煤气热值.
关键词：煤炭地下气化能量回收阶段性分析热值气化效率
分类号：TD84(矿山开采)
资助基金：国家自然科学基金(52374120)教育部重点实验室基金(SKLCRKF1902)中国石油集团有限公司煤岩气重点实验室开放基金资助项目(2024-KFKT-10)
论文发表日期：2025-08-31
在线出版日期：2025-09-29（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：11( 3720-3730 )
英文信息