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| 1 | 煤炭地下气化炉选址的地质影响因素显示文摘煤炭地下气化是对传统采煤技术的变革,气化炉选址是煤炭地下气化能否成功的先决条件。基于煤炭地下气化的研究进展和存在的问题,分析煤炭地下气化原理和气化炉选址的地质影响因素,重点分析煤级、煤层、地下水、围岩、构造等地质条件。结果表明:褐煤最适合地下气化;地下气化煤厚度应大于2 m、煤层倾角小于70°、埋深300~2 000 m适宜。同时,煤炭地下气化过程可能会对地下水造成污染,地下水涌入气化盘区也会导致气化失败;煤炭地下气化容易引起围岩破裂,造成地下水贯入气化区以及地表沉降;煤炭地下气化炉选址应避开构造复杂区域;地下气化可能会影响附近含水层微生物的活性,破坏地下生态环境系统。 | 韩磊 秦勇 王作棠 | 2019 | 煤田地质与勘探2019，47，2： | 22 |
| 2 | 煤炭地下气化过程中有机污染物的形成显示文摘分别以H2O(g)和CO2为气化剂,采用管式炉煤炭气化模拟实验系统和GC-MS研究了不同温度下粒径为510mm内蒙褐煤、鹤壁烟煤和晋城无烟煤煤气洗涤水中有机物的组成,探讨了气化温度、气化剂和煤种对煤气洗涤水中有机污染物组分的影响.结果表明:在9001 000℃范围内,随着气化温度的升高,煤气洗涤水中酚类物质含量增大,多环芳香烃、脂肪烃和含氧非酚类化合物含量明显减少;在气化温度为1 000℃条件下,褐煤H2O(g)气化煤气洗涤水中有机物种类多于CO2气化(分别为163和143种),且酚类物质含量明显高于褐煤CO2气化,但脂肪烃、含氧非酚类化合物、杂环化合物含量低于CO2气化;褐煤、烟煤和无烟煤煤气洗涤水中的有机污染物最多达191,108和113种,3种煤在1 000℃及H2O(g)气化条件下,酚类有机物含量大小依次为:内蒙褐煤〉鹤壁烟煤〉晋城无烟煤,单环芳香烃含量大小依次为:晋城无烟煤〉鹤壁烟煤〉内蒙褐煤. | 谌伦建 徐冰 叶云娜 邢宝林 仪桂云 | 2016 | 中国矿业大学学报2016，45，1： | 13 |
| 3 | 天津静海含煤区无井式煤炭地下气化选址地质评价模型显示文摘地质条件对煤炭地下气化选址起着重要作用。运用二级模糊综合评判法,从勘探情况、煤层特征、煤质特征、水文条件4个影响因素入手,构建了天津静海含煤区无井式煤炭地下气化地质评价模型,并通过质量守恒物料衡算与室内模拟实验结果对比验证了模型的适用性。研究认为:影响无井式煤炭地下气化的地质条件所占权重依次为勘探情况>煤层特征>水文条件>煤质特征,综合得分高于70的区域为无井式煤炭地下气化适合区,60~70分为比较适合区,低于60分为不适合区。天津静海含煤区5号煤层综合评分为78.89分,为无井式煤炭地下气化适合区,扣分项主要来自于埋深、CO2反应活性(900℃)和黏结性。物料衡算所得煤气组分与室内模拟实验所得煤气组分相对误差均在允许误差15%范围内,有用组分(H2+CO+CH4)相对误差为2.63%,证明了所建模型的适用性,对后期生产规模设计和现场生产具有一定的指导意义。 | 王志刚 付小锦 梁杰 曹健 江胜国 | 2019 | 煤田地质与勘探2019，47，3： | 10 |
| 4 | 煤炭地下气化覆岩温度场和裂隙场变化机制模拟研究显示文摘对我国内蒙古地区某煤炭地下气化研究区的气化煤层顶底板岩石试样进行了热物理参数的测定,并建立了各岩性岩石的比热容和导热系数随温度变化的拟合曲线方程,运用COMSOL Multiphysics软件对气化煤层覆岩的温度场情况进行了模拟,根据温度场的分布情况建立了阶段式的地下气化FLAC^(3D)力学模型,通过调节对应温度的泥岩力学参数,实现了对顶板泥岩的温度反演,并得到了气化研究区的覆岩裂隙发育特征。将相应位置的裂隙高度实测值与模拟值进行对比,在5%的置信区间下R^2值达到0.91,验证了所建立的力学模型的可靠性。 | 赵明东 董东林 田康 | 2017 | 矿业科学学报2017，2，1： | 9 |
| 5 | 内蒙颗粒褐煤的气化特性研究显示文摘以粒度为5~10 mm的大颗粒内蒙褐煤为原料,分别以H2O(g)和CO2为气化剂,采用自制的煤炭地下气化模拟实验装置进行气化模拟实验,并测定煤气组分、气化残焦的微观结构,考察了气化剂种类、气化温度和气化时间对内蒙褐煤气化反应特性的影响。结果表明,CO2为气化剂时,随着反应温度升高,煤气中CO、H2、CH4含量越多,煤气热值也越高;以H2O(g)为气化剂时,H2含量随着反应温度升高而增大,CO含量则先增大后降低,CH4则降低,煤气热值最高可达12.19 MJ/m3;反应速率在气化约30 min时达到最大;H2O(g)气化的碳转化率、气化反应速率和煤气热值均高于CO2气化,表明H2O(g)作气化剂比CO2好。 | 叶云娜 谌伦建 李金旺 徐冰 李国亮 刘建伟 | 2015 | 应用化工2015，44，8： | 4 |
| 6 | 煤炭地下气化燃空区发育及能量回收评价显示文摘气化燃空区的发育状况监测以及能量回收的评价对于实现高效的煤炭地下气化(UCG)以及气化过程的精确监测与控制十分重要。在人工煤层构建2种不同类型的气化通道模型(链接孔模型/同轴孔模型),依次进行3次大型UCG模拟实验,通过分层位温度监测法观察气化过程中燃烧带和燃空区的发育衍化,研究了不同的气化剂组成(O_(2),CO_(2),H_(2)O等)、配比、流速等实验操作参数作用下对生成气化产物中煤气成分及热值的影响,同时建立了基于化学计量理论的能量回收评价方法,并评估整个地下气化过程的气化效率、煤炭消耗量与煤产气量等。研究结果表明:分层位温度监测能反映气化过程中燃烧带以及燃空区的发育情况;气化区域的衍化范围以及衍化速率与气化通道的类型密切相关,2次链接孔模型实验所得的衍化范围与速率的结果均为同轴孔模型实验的2倍以上;地下气化过程中的高温环境更有利于气化过程的持续进行,在高温条件下生成煤气中可燃气体的组分比例增高;煤炭的消耗量以及能量回收率与采用的气化通道类型也密切相关,链接孔模型实验生成的气化燃气相对同轴孔模型热值较高,并且链接孔模型实验的能量回收率也高于同轴孔模型实验。 | 苏发强 荆士杰 高喜才 浦海 范伟涛 于光磊 武俊博 邓启超 张涛 | 2021 | 煤炭学报2021，46，11： | 3 |
| 7 | 煤炭地下气化制液化天然气技术经济性分析显示文摘为了核算煤炭地下气化制液化天然气(UCG-LNG)技术的经济可行性,在试验数据的基础上,以年产液化天然气2亿m3的UCG-LNG项目为例,计算了项目的总投资额,以及工程费用和天然气生产成本的构成及各项占比,并分析了项目的敏感性。结果表明,项目总投资约18.7亿元,总投资的88.3%为工程费用,而在工程费用中,空分设备、煤气净化设备以及天然气液化设备的总费用占比高达69.5%;在天然气销售价格为3.21元/m3时,整个项目的税前内部收益率(IRR)为10.90%,投资回收期为9.85 a(含3 a建设期),经济上可行,敏感性分析得出天然气销售价格对项目IRR的影响最大。 | 潘霞 李金刚 赵娟 陈峰 | 2017 | 洁净煤技术2017，23，1： | 3 |
| 8 | 天津南部煤层富氧-海水地下气化模拟试验研究显示文摘为了获取天津南部地区煤层地下气化最佳工艺参数,利用O2-CO2-海(清)水作为气化剂开展了煤炭地下气化模拟试验,研究了不同富氧浓度(40%~纯氧)气化参数的函数变化规律以及海水的催化作用,并根据质量守恒定律对最佳富氧浓度下煤炭地下气化模拟试验数据进行矫正,推算出现场生产出口煤气的参数。试验结果表明:天津南部地区煤层利用海水进行地下气化的最佳富氧浓度为80%,煤气组分H2体积分数为31.38%、CO为34.4%、CH4为5.03%、热值为9.6 MJ/Nm3;富氧浓度低于80%时,生产煤气中有效组分含量及热值与富氧浓度呈正相关;富氧浓度大于80%时,随着富氧浓度增加,有效组分含量及热值均呈缓慢下降趋势;海水气化有助于提高煤气热值和有效组分的含量,与清水气化相比分别提高18.62%和6.88%。 | 王志刚 付小锦 曹健 江胜国 | 2019 | 煤炭科学技术2019，47，3： | 1 |
| 9 | 煤炭地下气化过程产气特征数值模拟研究显示文摘为了提高煤炭地下气化产气效率,采用数值模拟方法,建立了煤炭地下气化通道数值模型,研究了气化通道内产气组分的时空分布和可燃气体的热值特征。结果表明:气化产气过程可分为初始产气、中期产气和稳定产气三阶段,CO_(2)浓度在气化初期快速达到峰值,CO和H_(2)浓度则在气化中期快速增加,气化20d后通道内气体组分浓度分布和热值均趋于稳定;气化剂中氧含量对通道内CO_(2)和CO的浓度分布影响明显,对H_(2)影响相对较小;C的氧化反应、CO_(2)和水蒸气的还原反应同时存在于氧化区和还原区,随着气化剂中氧含量的提高,还原区范围逐渐扩大,CO和H_(2)的浓度逐渐升高;氧含量每增加20%,通道出口可燃气体热值增加约10%。模拟结果与工业性试验结果具有较好的一致性。 | 张源 顾斌 周长冰 万志军 | 2022 | 采矿与安全工程学报2022，39，6： | 1 |
| 10 | 基于化学计量理论的煤炭地下气化过程能量回收评价方法显示文摘煤炭地下气化(UCG)过程的能量回收评价对整个煤炭地下气化过程的有效控制具有十分重要的意义。评价内容包括对气化耗煤量、煤气产率及速率、气化产物热值及气化效率等煤炭地下气化成效评价所需关键参数的设计、监测、计算和解析。通过对选定煤样进行UCG模拟试验,研究了不同链接孔方法和操作参数所产生的影响,建立了基于化学计量理论的能量回收评价方法,并定义了能量回收率。试验结果表明,链接孔模型所产生的生成气平均热值高达10.26 MJ/m^(3)(V形通道)和11.11 MJ/m^(3)(L形通道);而同轴孔模型试验结果分别为7.38和4.70 MJ/m^(3);气化后链接孔模型试验的空腔体积约为同轴孔模型试验的2倍;研究结果表明,气化通道类型和气化剂流量会影响煤炭消耗量和生成气热值;链接孔气化通道类型对气化区后续气化燃烧的氧化表面和破坏裂隙的发育有很大影响;本研究提出的基于化学计量法的气体能量回收评价方法简单可靠,计算结果与实际测试值的误差在10%以内,可有效评估气化过程中的气化煤量、煤气产量及热值等。 | 苏发强 范伟涛 浦海 高喜才 荆士杰 辛林 张涛 武俊博 邓启超 | 2022 | 煤炭学报2022，47，7： | 1 |
| 11 | 大粒度煤块气化特性研究显示文摘分别以H_2O(g)和CO_2为气化剂,采用自制的煤炭地下气化模拟实验装置完成大颗粒鹤壁烟煤和晋城无烟煤的气化模拟实验,用便携式气体分析仪对煤气组分进行测定,并用SEM分析气化后的半焦,考察了气化剂种类、气化温度和气化时间对2种煤气化反应特性的影响。结果表明:CO_2为气化剂时,反应温度越高,煤气中CO,H_2,CH_4含量越多,煤气热值也越高;以H_2O(g)为气化剂时,H_2含量随着反应温度升高增大,CO含量则先增大后降低,CH4明显降低。气化温度1 000℃时煤气热值最高,鹤壁煤和晋城煤热值分别达13.12 MJ/m^3和11.25 MJ/m^3;气化进行30 min时反应速率最大,60 min时热值最高;相同气化剂条件下鹤壁烟煤的煤气热值高于晋城无烟煤煤气;相同煤种条件下H_2O(g)为气化剂时的煤气热值高于CO_2。 | 叶云娜 谌伦建 李金旺 徐冰 李国亮 李郑鑫 张乐 | 2015 | 化学工程2015，43，12： | 1 |
| 12 | 基于不同气化通道类型的地下气化煤体破裂监测及扩展规律显示文摘在煤炭地下气化过程中,高温产生的热应力会导致煤体不断破裂,可能会导致气体泄漏,因此煤体破裂的实时监测与规律研究对煤炭地下气化系统长期稳定运行具有重要意义。为此,采用声发射(AE)监测手段对不同气化通道类型的模型实验(带底部交叉孔的垂直同轴气化通道、垂直同轴气化通道、V形连接孔气化通道)中的煤体破裂活动进行了监测,并基于监测结果研究了不同操作参数(气化剂组分和流量)以及气化通道类型对煤体破坏活动及气化区扩展的影响,然后采用矩张量分析构建的裂纹分布模型定量分析了气化过程中声发射源处的裂纹类型以及裂纹方向,从而研究煤在气化过程中的损伤和破坏规律。研究结果表明:气化炉整体温度变化与声发射事件有非常强的相关性,在0~750℃内增加会导致声发射事件增多;实验中定位的声发射源可以较为准确的表示煤体破裂位置,通过对声发射源整体分布的监测可以预测气化区的扩展范围,垂直同轴孔模型气化区主要向两侧扩展,而V形连接孔模型的气化区则主要沿气流流动方向扩展;较高的氧体积分数以及气体流量在温度小于氧化区临界温度(900℃)时能显著地促进气化区的扩展;基于矩张量分析构建的裂纹分布模型能有效帮助研究煤炭地下气化过程中煤体的破裂规律,裂纹分布模型结果显示,拉伸破坏主导气化过程中煤体的破坏,裂纹总体的聚集方向接近煤层的分层方向,此外裂纹位置分布结果表明在还原区范围内裂纹的萌生与扩展活动较为活跃。 | 苏发强 邓启超 武俊博 张涛 代孟佳 何小龙 杨君楠 余伊河 | 2023 | 煤炭学报2023，48，10： | 0 |
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