文档介绍：热阻力开采的煤炭地下气化研究
邓绪彪
中国矿业大学(北京)煤炭地下气化研究中心,北京(100083)
E-mail:dxb0002002@
摘要:由热流体力学知道,热阻力存在于煤炭地下气化的气化通道中。进一步的分析研究
发现,热阻力产生于气化炉内的温度梯度,它直接决定了煤炭地下气化的气化效果和进程,
本文通过对比发现,这种热阻力采煤方法与石油开采中燃烧驱油异曲同工。本文通过对长通
道大断面法、两阶段法等气化工艺及相关的模型试验和现场试验结果,分析了煤炭地下气化
进程中热阻力的作用机制,提出了热阻力开采理论,这一新的开采理论对于当今世界两大新
化石能源——煤层气与可燃冰——的开采有重要意义。
关键词:热阻力,热阻力开采,煤炭地下气化

煤炭地下气化与石油燃烧驱油开采是早已为人们所熟知的能源开采方法,这种开采方法
充分地利用能源本身能量,将难于开采的煤和重油燃烧,变成具有很好流动性的气体或液体
状态,抽出后加以利用。其本身不需要太多外在能量的使用,适用于常规方法不能实现经济
开采的能源,美国等西方国家甚至用这种方法去开采品位极差的沥青砂和油页岩,随着能源
形势的日益紧张,这种方法必将得到广泛的应用。。本文根据这类方法的机理将其称为热阻
力开采法,并且以煤炭地下气化为背景,在模型实验和现场试验的基础上对这一方法进行探
讨。
1. 煤炭地下气化相关背景介绍
煤炭地下气化技术是应对能源紧张形势的一个很好的选择,自七十年代爆发第一次能源
危机以来,世界各国对此都投入了大量的资金进行研究,取得了大的进步,美国甚至声称其
相关的技术已经成熟。中国从五十年代开始对煤炭地下气化进行研究,中国矿业大学煤炭地
下气化研究中心自成立以来,承担了国家这一领域的重大科技攻关项目,取得了一系列的成
果,其中包括“长通道、大断面”气化法、两阶段气化法等方法及理论,在国际上产生了重大
影响[1]。
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图 1 长通道大断面地下气化示意图[1]
for UCG of long-tunnel and big-section

长通道、大断面的气化方法是由中国矿业大学余力教授等首先提出的,这一方法与国际
上通用的气化思路不同。传统的地下气化思想认为,煤炭地下气化应该取消井下作业,在地
面上直接打孔进行气化,建立气化炉,这样可以减少井下作业,安全性好,国际上一直是按
照这种思路进行地下气化研究的。但是,各种试验表明,在地面上直接钻孔建立气化炉受到
钻孔及燃烧控制等技术的制约,气化效果及稳定性较差,难以达到工业化使用标准。另一方
面,在实际的煤炭开采中,经常会遇到一些难采煤层或煤质不高的煤层,煤矿开采后也会残
留大量的煤柱,中国现在报废的矿井中就有约 300 亿吨煤柱。面对当前紧张的能源形势,有
效地利用现有技术对这些资源进行回收,是一件利国利民的大事。“长通道大断面”煤炭地下
气化技术正是针对这一形势提出的,它利用煤矿已有巷道建立具有“长通道大断面”的气化炉
(见图 1),能够有效提高煤炭气化效率和煤气热值,可控性好,并且可以很好地和钻孔气
化技术衔接[2]。
由于有了“长通道大断面”煤炭地下气化技术,可以很好地对煤炭地