新奥陈峰-中国能源环境高峰论坛

创新清洁能源————改善生存环境————提高生活品质成为受人尊敬的世界级清洁能源企业新奥煤炭地下气化技术进展主讲人：陈峰博士、总工程师新奥集团新奥科技发展有限公司目录1.煤炭地下气化技术现状2.新奥煤炭地下气化技术及CO2减排措施3.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中国煤炭资源的特征1.煤炭回采率仅50%左右，大约有半数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，大致相当于美国的70倍，印度的7倍。3.已探明褐煤资源量1291亿吨，占煤炭总资源量的12%左右。4.超过50%的煤炭资源其埋深在1000米以下。5.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、环境污染不可避免。12%15%20%25%28%0-300m300-600m600-1000m1000-1500m1500-2000m12%75%13%无烟煤烟煤褐煤煤炭地下气化(UCG)是集“冷采”和“热采”为一体的综合性采煤技术无烟煤烟煤褐煤煤层气开发井工采煤地下气化•发电•甲烷•甲醇CO2用于驱替煤层气CO2用作气化剂及封存地下气化催化气化煤及地下水地下水残渣回填瓦斯气富集集中供气合成气残渣回填地下水CO2用作气化剂全球煤炭地下气化项目分布区域摘自：BradshawandDance,2005中国煤炭地下气化项目分布区域昔阳煤炭地下气化炉中国煤炭地下气化（有井式）发展历程1958---1965在鹤岗、大同、皖南、沈北等16个矿区进行有井式煤炭地下气化试验，并取得了一定的成果。1985---至今在徐州、唐山、新汶、肥城、昔阳、阜新、依兰、义马、鹤壁、新密等17个报废或新建矿井进行煤炭地下气化试验。不足:•未曾进行原始煤田即无井式煤炭地下气化试验•控制煤气产量和热值难度大•缺少地下气化炉建设经验中国“长通道、大断面、两阶段”煤炭地下气化工艺优点:•中国自主开发的煤炭地下气化技术，已经完成试验示范，特别适用于报废矿井煤炭资源回收。•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，并有利于煤气组分及热值的稳定。美国CRIP（控制注气点后退）煤炭地下气化工艺缺点:连续遥控点火，操作难度大•气化规模小，生产不连续，并不适用于规模生产优点:•注气点移动实现气化工作面控制•热解带减小，气化效率提高，减少了通道堵塞及钻孔堵塞•从事了富氧试验，总结了经验前苏联煤炭地下气化工艺优点：•逆向火力燃烧+定向钻进，形成渗滤气化通道•采用U型结构实现煤层预热，减小热损，提高气化效率•实现多点移动注气、多孔稳定出气，保证煤气产量•可以实现规模生产摘自：ZoryaA.Yu.2009缺点：•气化钻孔比较多，气化炉成本高•对地质水文要求较高•缺少富氧和纯氧运行经验新奥煤炭地下气化技术体系新奥煤炭地下气化技术建炉点火建模气化测控高压、有水条件下高效点火环保•污染•涌水•顶板管理高效测量燃空区和温度场预测地下气化过程建设合理地下气化炉调节操作参数满足稳定生产煤炭地下气化测控技术氧化区&高温&干馏区&低温Feedgas第5含水层进气出气水仓FIFI流量计流量计反馈测量分析建模操作煤炭地下气化炉地质水文环境监测钻井控制文献数据热、质传递试验流体力学模型热解、气化试验反应动力学数值计算研究二维、三维模型中试试验验证实验室验证UCG模型现场验证测控状态反演黑箱模型煤炭地下气化建模技术模型建立煤炭地下气化点火技术焦炭液体燃料电加热固体火箭燃料UCG点火高压、有水条件下点火煤炭地下气化建炉技术炉型设计建炉稳定、高效生产合成气钻井技术压裂贯通火力贯通流速富氧浓度压力范围流速压力范围斜井定向井固井高温井结构排水通道通道贯通方法钻孔间距煤炭地下气化工艺技术工艺燃空区燃空区顶底板控制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地下水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气化炉温度场的影响煤炭地下气化是环境友好技术Feedgas第5含水层进气出气咸水地层压力P地层燃空区压力P燃空区氧化区&高温还原区&干馏区&低温Feedgas第5含水层进气出气氧化区&高温还原区&干馏区&低温Feedgas第5含水层进气出气咸水CO2温室气体地下水冲洗燃空区回填控制气化炉压力P地层P燃空区氧化区&高温还原区&干馏区&低温Feedgas第5含水层进气出气回填回填碳捕捉咸水储存高压储存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CO2捕捉技术UCGCO2微藻低成本制氢发电甲烷甲醇H2O2生物柴油合成气气化剂&封存O2新奥中试气化炉（廊坊）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的气化炉2.首个能够模拟地下涌水的气化炉3.用高温摄像机在线实时观测气化过程4.在线监测气化炉温度场、压力场及出口煤气组分世界上首个煤炭地下气化视频(廊坊)视频1.纯氧气化产生高温，致使灰发生熔融，同焦油和粉尘结合形成黏稠状物质，易堵塞气化通道；2.温度场的变化可以通过火焰颜色及热电偶测量。煤炭地下气化中试基地合成气组成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旋风除尘器立管冷却器气柜洗涤器P-3P-4P-5废热锅炉P-7P-9P-11机械化焦油氨水澄清槽P-13P-14电捕焦油器P-15P-18P-19脱硫塔P-20P-21P-24罗茨风机饱和蒸汽罐饱和蒸汽P-12P-34焦油罐P-35氨水槽P-36P-38地下气化炉再生系统P-39循环泵P-40P-41硫膏煤气净化阶段燃气发电合成甲烷燃气锅炉气柜乌兰察布新奥煤炭地下气化商业示范基地——管网乌兰察布新奥煤炭地下气化商业示范基地——气体净化系统Generator燃气发电机燃气锅炉乌兰察布新奥煤炭地下气化商业示范基地——煤气利用乌兰察布现场试验结果0102030405060123456010203040123456H2COCH4CO2N2O2H2COCH4CO2N2O2020403010%020403010%50空气煤气:煤气产量:150kNm3/d煤气热值:800-1200kcal/Nm340%富氧煤气:煤气产量:150kNm3/d煤气热值:1700-1800kcal/Nm3发电:550kW蒸汽锅炉：4T/h项目空气煤气富氧煤气气化炉钻井费用0.0371元/Nm30.0494元/Nm3气体费用0.0058元/Nm30.0065元/Nm3净化费用0.0181元/Nm30.0552元/Nm3粗煤气成本0.061元/Nm30.111元/Nm3煤炭地下气化与地面气化对比(乌兰察布)煤气成本下降43％；甲醇生产成本降低25-35%；发电成本减少27％。新奥煤炭地下气化经济性(乌兰察布)新奥煤炭地下气化商业示范成果技术成果1.单元炉与通道构建2.点火技术3.富氧气化4.燃空区监测技术5.污染物监测与控制技术关键创新1.综合性的煤炭地下气化监测技术，包括：微地震、测氡、高温摄像技术2.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现场运行状况1.三年运行经验，累计气化煤炭4万吨2.煤气生产能力可以从6万方/天达到40万方/天3.自2009年7月以来，累计连续发电1500kw4.新气化炉连续运行超过20个月新奥煤炭地下气化未来发展规划第3阶段（2017--2020）第2阶段（2013--2017）第1阶段（2009--2013）甲烷700万Nm3/年甲醇2万吨/年投资6千万美元甲烷10亿Nm3/年甲醇30万吨/年投资8亿美元甲烷20亿Nm3/年甲醇60万吨/年投资14亿美元钢铁厂电厂水泥厂创新清洁能源改善生存环境提高生活品质谢谢