1、创新清洁能源创新清洁能源改善生存环境改善生存环境提高生活品质提高生活品质成为受人尊敬的世界级清洁能源企业成为受人尊敬的世界级清洁能源企业主讲人：陈峰 博士、总工程师新奥集团新奥科技发展有限公司1.煤炭地下气化技术现状煤炭地下气化技术现状2.新奥煤炭地下气化技术及新奥煤炭地下气化技术及CO2减排措施减排措施3.新奥煤炭地下气化中试基地试验新奥煤炭地下气化中试基地试验4.新奥煤炭地下气化商业示范基地试验新奥煤炭地下气化商业示范基地试验 1.煤炭回采率仅煤炭回采率仅50%左右，大约有半数左右，大约有半数以上的煤炭被遗弃在井下。以上的煤炭被遗弃在井下。2.煤矿事故发生率高于其他国家，大致煤矿事故发生率
2、高于其他国家，大致相当于美国的相当于美国的70倍，印度的倍，印度的7倍。倍。3.已探明褐煤资源量已探明褐煤资源量1291亿吨，占煤炭亿吨，占煤炭总资源量的总资源量的12%左右。左右。4.超过超过50%的煤炭资源其埋深在的煤炭资源其埋深在1000米米以下。以下。5.煤炭资源分布不均，主要分布于山西、煤炭资源分布不均，主要分布于山西、内蒙古和新疆，其次运输成本高、环境内蒙古和新疆，其次运输成本高、环境污染不可避免。污染不可避免。煤炭地下气化煤炭地下气化(UCG)是集是集“冷采冷采”和和“热采热采”为一体的综合性采煤技术为一体的综合性采煤技术无烟煤无烟煤烟煤烟煤褐煤褐煤煤层气开发煤层气开发井工采煤井
3、工采煤地下气化地下气化 发电发电 甲烷甲烷 甲醇甲醇CO2 用于驱替煤层气用于驱替煤层气CO2 用作气化剂及封存用作气化剂及封存地下气化地下气化催化气化催化气化煤及地下水煤及地下水地下水地下水残渣回填残渣回填瓦斯气富集瓦斯气富集集中供气集中供气合成气合成气残渣回填残渣回填地下水地下水CO2 用作气化剂用作气化剂全球煤炭地下气化项目分布区域全球煤炭地下气化项目分布区域摘自：摘自：Bradshaw and Dance,2005中国煤炭地下气化项目分布区域中国煤炭地下气化项目分布区域昔阳煤炭地下气化炉昔阳煤炭地下气化炉1958-1965 在鹤岗、大同、在鹤岗、大同、皖南、沈北等皖南、沈北等16个矿区
4、进行个矿区进行有井式煤炭地下气化试验，有井式煤炭地下气化试验，并取得了一定的成果。并取得了一定的成果。1985-至今至今在徐州、唐山、在徐州、唐山、新汶、肥城、昔阳、阜新、新汶、肥城、昔阳、阜新、依兰、义马、鹤壁、新密等依兰、义马、鹤壁、新密等17个报废或新建矿井进行煤个报废或新建矿井进行煤炭地下气化试验。炭地下气化试验。不足不足:未曾进行原始煤田即无井式煤炭未曾进行原始煤田即无井式煤炭地下气化试验地下气化试验 控制煤气产量和热值难度大控制煤气产量和热值难度大缺少地下气化炉建设经验缺少地下气化炉建设经验优点优点:中国自主开发的煤炭地下气化技术，中国自主开发的煤炭地下气化技术，已经完成试验示范，
5、特别适用于报已经完成试验示范，特别适用于报废矿井煤炭资源回收。废矿井煤炭资源回收。采用长气化通道使热气流有足采用长气化通道使热气流有足够长的时间迁移到煤层，大断面够长的时间迁移到煤层，大断面可使燃煤量增大，蓄热量增多，可使燃煤量增大，蓄热量增多，为第二阶段提供足够的反应热，为第二阶段提供足够的反应热，并有利于煤气组分及热值的稳定。并有利于煤气组分及热值的稳定。美国美国CRIP（控制注气点后退）煤炭地下气化工艺（控制注气点后退）煤炭地下气化工艺前苏联煤炭地下气化工艺前苏联煤炭地下气化工艺新奥煤炭地下气化技术体系新奥煤炭地下气化技术体系新奥煤炭地新奥煤炭地下气化技术下气化技术建炉建炉点火点火建模建
6、模气化气化测控测控高压、有水高压、有水条件下高效条件下高效点火点火 环保环保污染污染涌水涌水顶板管理顶板管理高效测量燃高效测量燃空区和温度空区和温度场场预测地下气预测地下气化过程化过程建设合理地建设合理地下气化炉下气化炉调节操作参调节操作参数满足稳定数满足稳定生产生产煤炭地下气化炉煤炭地下气化炉 UCG 模型模型测控测控状态反演状态反演模型建立模型建立煤炭地下气化点火技术煤炭地下气化点火技术焦炭焦炭液体燃料液体燃料电加热电加热固体火箭固体火箭燃料燃料UCG点火点火高压、有水条件下点火高压、有水条件下点火煤炭地下气化建炉技术煤炭地下气化建炉技术炉型设计炉型设计建炉建炉稳定、高效生产合成气稳定、高
7、效生产合成气 钻井技术钻井技术压裂贯通压裂贯通火力贯通火力贯通流速流速富氧浓度富氧浓度压力范围压力范围流速流速压力范围压力范围斜井斜井 定向井定向井 固井固井高温井结构高温井结构排水通道排水通道通道贯通方法通道贯通方法钻孔间距钻孔间距煤炭地下气化工艺技术煤炭地下气化工艺技术工艺工艺燃空区燃空区燃空区顶底板控制燃空区顶底板控制操作参数对燃空区扩展的影响操作参数对燃空区扩展的影响涌水量对燃空区扩展的影响涌水量对燃空区扩展的影响地下水地下水涌水量对出口煤气组分的影响涌水量对出口煤气组分的影响涌水量对出口煤气热值的影响涌水量对出口煤气热值的影响涌水量对气化炉温度场的影响涌水量对气化炉温度场的影响煤炭地
8、下气化是环境友好技术煤炭地下气化是环境友好技术CO2温室气体地下水冲洗地下水冲洗燃空区回填燃空区回填 控制气化炉压力控制气化炉压力P P地层地层PP燃空区燃空区碳捕捉咸水储存咸水储存高压储存高压储存注入气化剂注入气化剂减少碳排放防止地下水污染煤炭地下气化联合新奥其他煤炭地下气化联合新奥其他CO2捕捉技术捕捉技术UCGCO2微藻微藻低成本制氢低成本制氢发电发电甲烷甲烷甲醇甲醇H2O2生物柴油生物柴油合成气合成气气化剂气化剂&封存封存O2中试气化炉的特点和功能：中试气化炉的特点和功能：1.首个用于模拟地下高压条件下首个用于模拟地下高压条件下的气化炉的气化炉2.首个能够模拟地下涌水的气化首个能够模拟
9、地下涌水的气化炉炉3.用高温摄像机在线实时观测气用高温摄像机在线实时观测气化过程化过程4.在线监测气化炉温度场、压力在线监测气化炉温度场、压力场及出口煤气组分场及出口煤气组分世界上首个煤炭地下气化视频世界上首个煤炭地下气化视频(廊坊廊坊)视频视频1.纯氧气化产生高温，致使灰纯氧气化产生高温，致使灰发生熔融，同焦油和粉尘结合发生熔融，同焦油和粉尘结合形成黏稠状物质，易堵塞气化形成黏稠状物质，易堵塞气化通道；通道；2.温度场的变化可以通过火焰温度场的变化可以通过火焰颜色及热电偶测量。颜色及热电偶测量。新奥煤炭地下气化商业示范基地工艺流程示意图新奥煤炭地下气化商业示范基地工艺流程示意图空气氧气空气煤
10、气净化阶段燃气发电合成甲烷燃气锅炉气柜Generator燃气发电机燃气锅炉乌兰察布现场试验结果乌兰察布现场试验结果H2COCH4CO2N2O2H2COCH4CO2N2O2 020403010%020403010%50空气煤气空气煤气:煤气产量:150 kNm3/d煤气热值:800-1200 kcal/Nm340%富氧煤气富氧煤气:煤气产量:150 kNm3/d煤气热值:1700-1800 kcal/Nm3发电发电:550 kW 蒸汽锅炉：蒸汽锅炉：4 T/h项目项目空气煤气空气煤气富氧煤气富氧煤气气化炉钻井气化炉钻井费用费用0.03710.0371元元/Nm/Nm3 30.04940.0494
11、元元/Nm/Nm3 3气体费用气体费用0.00580.0058元元/Nm/Nm3 30.00650.0065元元/Nm/Nm3 3净化费用净化费用0.01810.0181元元/Nm/Nm3 30.05520.0552元元/Nm/Nm3 3粗煤气成本粗煤气成本 0.0610.061元元/Nm/Nm3 30.1110.111元元/Nm/Nm3 3煤炭地下气化与地面气化对比煤炭地下气化与地面气化对比 (乌兰察布乌兰察布)煤气成本下降煤气成本下降 4343；甲醇生产成本降低甲醇生产成本降低 25-35%25-35%；发电成本减少发电成本减少 2727。新奥煤炭地下气化经济性新奥煤炭地下气化经济性(乌兰
12、察布乌兰察布)新奥煤炭地下气化商业示范成果新奥煤炭地下气化商业示范成果技术成果技术成果1.单元炉与通道构建单元炉与通道构建2.点火技术点火技术3.富氧气化富氧气化4.燃空区监测技术燃空区监测技术5.污染物监测与控制技术污染物监测与控制技术关键创新关键创新1.综合性的煤炭地下气化监测技综合性的煤炭地下气化监测技术，包括：微地震、测氡、高术，包括：微地震、测氡、高温摄像技术温摄像技术2.独特的煤炭地下气化控制方案独特的煤炭地下气化控制方案3.掌握煤炭地下气化运行经验掌握煤炭地下气化运行经验现场运行状况现场运行状况1.三年运行经验，累计气化煤炭三年运行经验，累计气化煤炭4万万吨吨2.煤气生产能力可以
13、从煤气生产能力可以从6万方万方/天达到天达到40万方万方/天天3.自自2009年年7月以来，累计连续发电月以来，累计连续发电1500kw 4.新气化炉连续运行超过新气化炉连续运行超过20个月个月第第3 3阶段阶段（2017-20202017-2020）第第2 2阶段阶段（2013-20172013-2017）第第1 1阶段阶段（2009-20132009-2013）甲烷甲烷700700万万Nm3/Nm3/年年甲醇甲醇2 2万吨万吨/年年投资投资6 6 千万美元千万美元甲烷甲烷1010亿亿Nm3/Nm3/年年甲醇甲醇3030万吨万吨/年年投资投资8 8亿美元亿美元甲烷甲烷2020亿亿Nm3/Nm3/年年甲醇甲醇6060万吨万吨/年年投资投资1414亿美元亿美元钢铁厂钢铁厂电厂电厂水泥厂水泥厂创新清洁能源创新清洁能源改善生存环境改善生存环境提高生活品质提高生活品质谢谢谢谢
