“在結(jié)構(gòu)調(diào)整和節(jié)能減排的壓力下，煤炭工業(yè)要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，須轉(zhuǎn)變觀念，不再是將煤炭單純作為燃料，而是作為工業(yè)化利用的原料，這也將成為煤炭工業(yè)未來的發(fā)展方向。”國家能源局副局長吳吟日前在接受采訪時表示。在煤炭工業(yè)多元化發(fā)展，煤炭清潔化利用的背景下，以煤炭為原料的煤基產(chǎn)品開發(fā)日漸成為國內(nèi)外眾多企業(yè)爭相競技的“賽場”，這其中除了涉及煤制氣、煤制油等煤化工領(lǐng)域之外，煤炭地下氣化(UCG)的技術(shù)和工藝也逐漸被提上日程，成為煤炭綜合開發(fā)利用領(lǐng)域的新生力軍。
技術(shù)不斷突破商業(yè)化起步
據(jù)了解，目前為止，煤炭地下氣化爐已在我國不同煤層地質(zhì)條件下完成了工業(yè)性試驗(yàn)及初步的商業(yè)化推廣應(yīng)用，所生產(chǎn)的低熱值、中熱值的煤氣以及水煤氣已被開發(fā)服務(wù)于民用、工業(yè)鍋爐及內(nèi)燃機(jī)組發(fā)電。
中國礦業(yè)大學(xué)教授余力對記者表示，上世紀(jì)八十年代中期，山東新汶礦業(yè)集團(tuán)完成了徐州馬莊礦地下氣化現(xiàn)場試驗(yàn)，目前，該集團(tuán)已建成六座地下氣化爐，所生產(chǎn)的煤氣主要用于民用及發(fā)電，形成了全國最大的煤炭地下氣化工業(yè)生產(chǎn)基地。進(jìn)入21世紀(jì)，國家科技部已將“煤炭地下氣化穩(wěn)定控制技術(shù)的研究”列入國家863高技術(shù)研究與發(fā)展計劃。
去年底，內(nèi)蒙古新奧煤炭地下氣化項目成功實(shí)現(xiàn)了煤炭地下氣化燃燒發(fā)電。目前該項目裝置已平穩(wěn)運(yùn)行300多天，累計氣化燃燒發(fā)電46.9萬千瓦時。按照規(guī)劃，到2012年前，利用地下煤炭氣化技術(shù)還將建成年產(chǎn)2萬噸優(yōu)質(zhì)甲醇生產(chǎn)線。
相關(guān)專家評價說，該項目是我國首套無井式煤炭地下氣化試驗(yàn)系統(tǒng)和生產(chǎn)系統(tǒng)，為我國開展無井式煤炭地下氣化技術(shù)研究提供了良好平臺。
發(fā)展史已逾百年
1868年，德國科學(xué)家威廉·西蒙斯首先提出了煤炭地下氣化(UCG)的概念。1933年，前蘇聯(lián)開始進(jìn)行UCG現(xiàn)場試驗(yàn)。
在技術(shù)工藝方面，最早采用的一種地下UCG工藝，是按一定距離向煤層打垂直鉆孔，再使孔間煤層形成氣化通道。然后通過一個鉆孔把煤層點(diǎn)燃，注入空氣或氧/蒸汽，煤炭發(fā)生熱解、還原和氧化等氣化反應(yīng)。蒸汽提供反應(yīng)所需的氫，并降低反應(yīng)溫度，產(chǎn)生的煤氣從另一個鉆孔引出。煤氣的主要成分是氫氣、二氧化碳、一氧化碳、甲烷和蒸汽。
余力表示，早期的有井(筒)式工藝，需要開鑿井筒、掘進(jìn)巷道，或利用老礦的井巷。這違背了地下氣化避免井下開采作業(yè)的初衷，而且準(zhǔn)備工作量大，產(chǎn)氣量小。1935年以后，開始采用無井(筒)式工藝，即從地面向煤層鉆孔。過去50年，國外所有UCG試驗(yàn)和可行性研究都采用無井(筒)式工藝。
大規(guī)模開發(fā)需靠技術(shù)和政策推動
余力表示，通用的煤炭地下氣化技術(shù)雖已被證實(shí)技術(shù)和工程可行性，但技術(shù)尚不成熟，主要是氣化過程很難控制；冒頂可能嚴(yán)重干擾氣化過程，地下水進(jìn)入氣化帶；煙煤加熱膨脹產(chǎn)生塑性變形，會阻塞氣化通道，煤氣中的固體顆粒和焦炭會堵塞和腐蝕管道。
對此，吳吟也指出，地下氣化的示范項目雖已啟動，但一個關(guān)鍵問題就是在制氣過程中對地下水的影響不容忽視。首先是氣化殘留物中的有害有機(jī)物和金屬污染地下水。其次是氣化區(qū)會產(chǎn)生地面塌陷，需采取復(fù)田等措施。最后是粗煤氣凈化系統(tǒng)的排放物對環(huán)境的影響必須加以處理。
余力認(rèn)為，煤炭地下氣化技術(shù)的商業(yè)化前景目前很難預(yù)測。“國外大多數(shù)專家仍把它看作長期的目標(biāo)，關(guān)鍵在于能否和何時解決技術(shù)上存在的問題(包括氣化工藝和環(huán)境損害防治)，以及何時能夠同石油天然氣相競爭，政府的政策也是一個重要因素。”
近日，國家發(fā)改委、科技部、工信部等6部委聯(lián)合發(fā)布的《中國資源綜合利用技術(shù)政策大綱》中明確提出，“十二五”期間，國家將“推進(jìn)煤炭地下氣化(UCG)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化，特別是加快具有井下無人、無設(shè)備，集建井、采煤、氣化三大工藝于一體，適用于煤礦大量的煤柱、建筑物下壓煤等呆滯煤量回收利用技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化”，這對于剛剛起步的UCG技術(shù)來說，無疑是個利好消息。
