IL 2011年第120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(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，北京100083 )摘要對(duì)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(duì)福煤進(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(duì)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 C -250 C，鼓風(fēng)強(qiáng)度1.6 m/h-1.9 m/h,氣化劑氧含量30 % -40 %。關(guān)鍵詞媒炭地下氣化;點(diǎn)火工藝;工藝參數(shù)中圖分類號(hào)TQ546文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1673-9671-(2011)102-0215-01煤炭地下氣化的首要條件是將煤層點(diǎn)燃，對(duì)深部含水煤層進(jìn)行褐煤3.2鼓風(fēng)強(qiáng)度對(duì)點(diǎn)火工藝的影響點(diǎn)火參數(shù)的研究意義重大。對(duì)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 C,氣化劑氧含量為21 %時(shí)，分別考察鼓風(fēng)強(qiáng)空制煤的氧化條件(溫度、鼓風(fēng)強(qiáng)度、氣化劑等)，向煤層中鼓入度為1.1 m/h和1.5 m/h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 C和140 C,遠(yuǎn)低于褐煤燃點(diǎn)。但是在前40 min,隨著鼓風(fēng)強(qiáng)度的目的。增大，煤層溫度及升溫速率降低; 40 min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(tái)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)。層升溫速率降低;當(dāng)煤層升高到一定溫度，氧化反應(yīng)加劇，鼓風(fēng)強(qiáng)度越試驗(yàn)爐體:本實(shí)驗(yàn)所用爐體材質(zhì)為無縫鋼管，爐體長(zhǎng)度L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=50 mm,外徑φg=57 mm,壁厚8 =3.5 mm,最高使用壓力為:3.3氣化劑氧含對(duì)點(diǎn)火工藝的影響0.1 MPa。爐體分為兩段,采用法蘭連接。爐體表面有8處溫度測(cè)量點(diǎn)，當(dāng)馬弗爐溫度為300 C，鼓風(fēng)強(qiáng)度為1.5 m2/h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(hào)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- 8000)控制;采用自來水冷卻，自來水從進(jìn)水口流人套簡(jiǎn)，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)蒙古大雁三礦西二采區(qū)17號(hào)煤層，對(duì)其進(jìn)本章分析了各參數(shù)對(duì)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1)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)度越高，熱損失越大，減緩煤的氧化自燃時(shí)圍如下:馬佛爐溫度，250 C-300 C;鼓風(fēng)強(qiáng)度，1.5 m/h-2m/h;氣化間;點(diǎn)火后期，鼓風(fēng)強(qiáng)度的大小與煤層供氧量緊密相關(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(píng)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)行氣化劑溫度220 C -250 C;②鼓風(fēng)強(qiáng)度1.6 m/h-1.9 m'h;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(guó)家863計(jì)劃主題項(xiàng)課題( 2011AA050106)。參考文獻(xiàn)3.1氣化劑溫度對(duì)點(diǎn)火工藝的影響在鼓風(fēng)強(qiáng)度為1.5 m'h,氣化劑氧含量為21 % ,馬弗爐溫度分別為[1]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(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2002.250 C、280 C和300 C時(shí)，隨著氣化劑溫度的升高，煤層溫度升高，升[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.溫速率加快。在溫度為250 C、280 C時(shí)，雖然煤層點(diǎn)燃失敗，但煤層終[3]陸偉,煤自燃逐步自活化反應(yīng)過程研究[D].徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2006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。[4]白浚仁,劉鳳岐煤質(zhì)分析[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,1982.當(dāng)馬弗爐溫度為300 C時(shí)，點(diǎn)火開始77 min煤層點(diǎn)燃成功，隨后煤層溫度[5]唐明云,張國(guó)樞戴廣龍,駱大勇.空氣流量對(duì)煤升溫氧化影響的實(shí)驗(yàn)研究[]煤迅速上升，且在出口氣體中檢測(cè)出CO、H、CH,和C0,等組分。煤層終礦安全2008,5:12- 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，煤溫越作者簡(jiǎn)介高，煤層反古性越好，氧化反應(yīng)越劇烈，放出的熱量越多，最終導(dǎo)致煤層終溫升高。王張卿(1986-) .男，漢族，山西省孝義縣人，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)，碩士。表煤質(zhì)分析結(jié)果w/%煤樣Q.MVu_CNSMJ/kg32 831092489.44 4934707046:1665