【正文】 C+O2 CO2+Q CO2+C 2CO— Q 煤 CH4 C+1/2 O2 CO+Q H2O+C H2+CO— Q + H2 CO+1/2 O2 CO2+Q CO+ H2O H2+CO2+Q + H2O C+2 H2 CH4+Q +?? 轉(zhuǎn)化為煤氣的過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的多相反應(yīng)過(guò)程。經(jīng)過(guò)這三個(gè)反應(yīng)區(qū)以后，生成了含可燃組分主要是 H CO、 CH4 的煤氣，氣化反應(yīng)區(qū)逐漸向出氣口移動(dòng)，因而保持了氣化反應(yīng)過(guò)程的不斷進(jìn)行。在還原區(qū) CO2與熾熱的 C 還原成 CO， H2O(g)與熾熱的 C 還原成 CO、 H2等，由于還原反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，使煤層和氣流 溫度逐漸降低，當(dāng)溫度降低到不能再進(jìn)行還原反應(yīng)時(shí)，還原區(qū)結(jié)束。該過(guò)程主要是在地下氣化爐的氣化通道中實(shí)現(xiàn)的。隨著煤炭地下氣化技術(shù)的實(shí)施及科研成果的推廣應(yīng)用，一個(gè)以煤炭地下氣化為“龍頭”的大型煤、電、化工聯(lián)合企業(yè)將展現(xiàn)在世人 面前。 江澤民總書記曾題詞：“中國(guó)礦業(yè)大學(xué)煤炭地下氣化試驗(yàn)，從煤炭資源的充分利用以及經(jīng)濟(jì)效益來(lái)講值得進(jìn)一步研究”。地下氣化產(chǎn)出的煤氣可以集中凈 9 化，脫除其中焦油、硫和粉塵等有害物質(zhì)，并且采用分離或吸收技術(shù)將CO2 分離出來(lái)集中貯存或回填到氣化空間里 ，從而得到潔凈煤氣。煤炭的洗選、運(yùn)輸、貯存和加工利用也給環(huán)境造成較大的污染，如污水、煤塵及有害氣體的排放。但傳統(tǒng)的井工采煤會(huì)造成地面塌陷、矸石外排、地表沙化、大氣和塵土污染等一系列問(wèn)題。因此煤炭地下氣化技術(shù)的推廣應(yīng)用，將提高煤礦經(jīng)濟(jì)效益，形成新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，促進(jìn)煤炭工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級(jí)換代。煤炭地下氣化可大力發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)，創(chuàng)造更多的就業(yè)渠道。如礦井的供電、供 水、道路、房屋等公共設(shè)施，礦井的開(kāi)拓系統(tǒng)、設(shè)備等都可利用。 (2) 盤活煤礦企業(yè)固定資產(chǎn)存量，開(kāi)拓新的就業(yè)渠道 現(xiàn)有礦井經(jīng)過(guò)多年的生產(chǎn)，積累了大量的固定資產(chǎn)，形成了龐大的職工隊(duì)伍，但隨著褐煤市場(chǎng)疲軟、產(chǎn)量下降，使礦井固定資產(chǎn)閑置，人員下崗。美國(guó)專家指出，相同規(guī)模的煤炭煤礦企業(yè) 煤 炭 煤炭地下氣化 凈 化 凈煤氣 發(fā) 電 化工原料 工業(yè)燃?xì)? 甲 醇 合成氨 城市煤氣 燃料電池 還原氣 精細(xì)化工產(chǎn)品 聚甲酯等 粗煤氣 酸產(chǎn)品 苯 等 甲烷化 提 取 純氫 硫產(chǎn)品 焦 油 8 地下氣化與地面氣化相比，生產(chǎn)相同下游產(chǎn)品的成本可下降 :(1) 合成氣為 43%、 (2) 天然氣代用品為 10～ 18%、 (3) 發(fā)電為 27%。 煤炭地下氣化煤氣綜合利用途徑見(jiàn)圖 。煤炭地下氣化可獲得廉價(jià)的 H2和 CO，用于合成甲醇、聚甲醛、二甲醚、汽油、柴油等多種產(chǎn)品，還可提取純氫。據(jù)世界銀行統(tǒng)計(jì)，中國(guó)原油儲(chǔ)量占世界總量的 %，天然氣儲(chǔ)量占世界總量的 %，今后中國(guó)將會(huì)出現(xiàn)石油、天然氣供給危機(jī)。因此煤炭地下氣化技術(shù)的推廣應(yīng)用，將提高煤礦經(jīng)濟(jì)效益，形成新的經(jīng) 濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，煤炭工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級(jí)。 煤炭地下氣化具有投資少、工期短、見(jiàn)效快、效率高、利潤(rùn)大、效益好等諸多優(yōu)點(diǎn)。地下氣化技術(shù)不僅可以回收礦井報(bào)廢資源，而且可以開(kāi)采 井工難以開(kāi)采或開(kāi)采經(jīng)濟(jì)效益 低 、環(huán)境效益 差 、安全性 不好 的高硫、高灰、高瓦斯煤層及薄煤層、深部煤層和 “ 三下 ” 煤層，大大提高了煤炭資源利用率。 ⒊產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)關(guān)聯(lián)性分析 煤炭工業(yè)是我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)，但隨著煤炭開(kāi)采強(qiáng)度的不斷增大，使煤炭開(kāi)采成本越來(lái)越高，由于井工開(kāi)采回采率低， 報(bào)廢礦井 時(shí)尚有 50%的不可再生的煤炭資源被遺棄在地下， 使 資源 造成不應(yīng)有的大量浪費(fèi) ，同時(shí)也帶來(lái)了就業(yè)等許多社會(huì)問(wèn)題。隨著聚甲醛應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，供需矛盾 還將加劇，預(yù)計(jì)短期內(nèi)聚甲醛價(jià)格還不會(huì)有下降的趨勢(shì)。 ⒉價(jià)格預(yù)測(cè) 目前，聚甲醛在國(guó)內(nèi)的售價(jià)在 14000元 /噸左右，國(guó)際上售價(jià)在 16000元 /噸左右。而亞洲地區(qū)年均增長(zhǎng)速度約 10%，增長(zhǎng)較快的是中國(guó)、馬來(lái)西亞和新加坡。因此，在第十個(gè)五年計(jì)劃中，有條件的企業(yè)應(yīng)建設(shè)聚甲醛裝置，其產(chǎn)品市場(chǎng)前景很好。 2020 年全國(guó)需求量約為 萬(wàn) t， 預(yù)計(jì) 2020年，需求量在 ～ 萬(wàn) t， 主要靠進(jìn)口滿足需要，見(jiàn)表 。云南天然氣化工總廠引進(jìn)波蘭技術(shù)，已建成投產(chǎn) 1萬(wàn) t/a 聚甲醛裝置，計(jì)劃 2～ 3 年內(nèi)擴(kuò)建到 3 萬(wàn) t/a 能力。用聚甲醛制成的齒輪、按鈕、水表、閥門、泵和葉輪、噴灌器部件、拉鏈等制品，廣泛地用于汽車工業(yè)、電子電器、工業(yè)器械、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活消費(fèi)品等各領(lǐng)域。性能比聚碳酸酯，尼龍，環(huán)氧樹(shù)脂，酚醛和 PVC樹(shù)脂都好。在機(jī)械工業(yè)中應(yīng)用，不管多么復(fù)雜的零件均可用聚甲醛作原料高精確地一次澆鑄成型?？稍?104oC 下長(zhǎng)期使用，脆化溫度為 40 oC ， 吸水性極小。大雁處于我國(guó)東北地區(qū)，結(jié)合國(guó)內(nèi)化工市場(chǎng)行情，本項(xiàng)目確定甲醛價(jià)格為 1400 元 /噸。因而本項(xiàng)目研究甲醛市場(chǎng)主要著眼于東北區(qū)域。由于甲醛是低濃度液體產(chǎn)品，含水量較多，運(yùn)輸費(fèi)用大，不便于長(zhǎng)途運(yùn)輸，只能地產(chǎn)地銷，因此供應(yīng)格局較為穩(wěn)定。 甲醛可以用來(lái)生產(chǎn)酚醛樹(shù)脂、脲醛樹(shù)脂、聚甲醛樹(shù)脂、三聚氰胺樹(shù)脂、多元醇如季戊四醇、三羥甲基丙烷等。因此近年來(lái)甲醛深加工形成了獨(dú)立的發(fā)展門類，即所謂的“甲醛化學(xué)”。未來(lái)市場(chǎng)需求增加旺盛，建設(shè)能生產(chǎn)質(zhì)優(yōu)價(jià)廉產(chǎn)品的先進(jìn)大型裝置，前景看好。以煤為原料的甲醇裝置，最大的是上海太平洋化工集團(tuán)公司的 20萬(wàn)噸 /年生產(chǎn)裝置，其次是哈爾濱煤氣廠 14 萬(wàn)噸 /年和義馬煤氣廠 8萬(wàn)噸 /年。 近年來(lái)我國(guó)甲醇生產(chǎn)發(fā)展迅速。在化工、醫(yī)藥、輕紡、工程塑料、染料等領(lǐng)域有著廣泛的用途。技術(shù)自主和設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化，大大降低了建設(shè)投資，縮短了建設(shè)周期，原料氣成本低，從而大大降低了合成甲醇、聚甲醛的生產(chǎn)成本，極具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。 表 地下氣化和地面 氣化比較 企業(yè)能否在目前形勢(shì)下生存和發(fā)展，關(guān)鍵在于生產(chǎn)成本是否具有競(jìng)爭(zhēng)力，特別是面臨中國(guó)加入 WTO，在國(guó)內(nèi)產(chǎn)品與國(guó)外產(chǎn)品面對(duì)面地競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì) 項(xiàng) 目 地面氣化 地下氣化 基建投資（元 /m3） 350～ 450 120～ 150 成本（元 /m3） ～ ～ 生產(chǎn)工藝 備煤、選煤 建地下氣化爐 環(huán)境保護(hù) 有灰碴排放 無(wú)灰碴、污染物少 4 下，企業(yè)的產(chǎn)品必須具有與國(guó)外產(chǎn)品相抗衡的能力。 二、 項(xiàng)目的目的意義和必要性 ⒈產(chǎn) 品的市場(chǎng)分析 煤炭地下氣化可生產(chǎn)潔凈的燃料氣，用于民用、工業(yè)鍋爐燃燒和發(fā)電，更可生產(chǎn)廉價(jià)的化工原料氣，用于合成氨、甲醇、汽油等。 建成后，是國(guó)內(nèi)、外第一個(gè)采用煤炭地下氣化高新技術(shù)建設(shè)的煤化工綜合利用項(xiàng)目，改變了傳統(tǒng)的煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)方式，利用劣質(zhì)褐煤資源，生產(chǎn)廉價(jià)的合成原料氣。 項(xiàng)目總體建設(shè)目標(biāo)是 : 生產(chǎn) 5 萬(wàn) t/a甲醇、 11萬(wàn) t/a甲醛、 2萬(wàn) t/a聚甲醛。兩層煤的 A＋ B級(jí)儲(chǔ)量為 ，總儲(chǔ)量為 萬(wàn)噸。煤層裂隙含水 3 層在 450 水平以上較為發(fā)育，向深部裂隙逐漸減少。最小為 12176。頂?shù)装鍘r性多為粉砂巖、泥巖細(xì)砂巖次之，泥巖少見(jiàn)。裂隙發(fā)育，硬度在 1～ 3 之間，韌性較強(qiáng)，比重為 ，容重為 ，屬暗淡型或半暗型煤。含有夾矸 0～ 4層，夾矸最大厚度為 米。本采區(qū)位于三礦井田西部 ,面積為 ，開(kāi)采 1 18 號(hào)煤層。 大雁褐煤由于灰分高熱值低，約有半數(shù)以上不宜用常規(guī)方法開(kāi)采。煤質(zhì)在本地區(qū)位居中等偏下，在目前的市場(chǎng)中缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，銷售狀況日漸緊縮，公司后續(xù)發(fā)展困難。采用煤炭地下氣化技術(shù)可以使被遺棄的煤炭資源得到部分利用，大大提高了煤炭資源的利用率，同時(shí)可發(fā)展高附加值的化工產(chǎn)品，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，為內(nèi)蒙古自 治區(qū)煤炭工業(yè)發(fā)展開(kāi)辟一個(gè)新的道路。褐煤大部分在內(nèi)蒙古東部，按目前井工和露天開(kāi)采水平，這些資源總儲(chǔ)量最多只有 50%左右得到利用，大量的煤炭資源將被遺棄在井下。 內(nèi)蒙古大雁煤業(yè)有限責(zé)任公司 大雁褐煤地下氣化生產(chǎn) 5 萬(wàn) t/a 甲醇、11 萬(wàn) t/a 甲醛、 2 萬(wàn) t/a 聚 甲醛 項(xiàng)目建議書 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) (北京校區(qū) ) 內(nèi)蒙古大雁煤業(yè)有限責(zé)任公司 二○○二年八月 1 內(nèi)蒙古大雁煤業(yè)有限責(zé)任公司 大雁褐煤地下氣化生產(chǎn) 5 萬(wàn) t/a 甲醇、 11 萬(wàn) t/a 甲醛、 2 萬(wàn) t/a 聚甲醛 項(xiàng)目建議書 項(xiàng)目名稱： 大雁褐煤地下氣化生產(chǎn) 5萬(wàn) t/a甲醇、 11萬(wàn) t/a甲醛、 2 萬(wàn) t/a 聚甲醛 項(xiàng)目單位：內(nèi)蒙古大雁煤業(yè)有限責(zé)任公司 項(xiàng)目法人：國(guó)漢斌 項(xiàng)目性質(zhì)：新建 主管部門：內(nèi)蒙古自 治區(qū)人民政府 目 錄 一、 項(xiàng)目概況 二、 項(xiàng)目的目的意義和必要性 三、 項(xiàng)目的技術(shù)基礎(chǔ) (技術(shù)來(lái)源、技術(shù)水平、技術(shù)特點(diǎn)等 ) 四、 產(chǎn)業(yè)化示范內(nèi)容、規(guī)模、地點(diǎn)、期限 五、 工藝技術(shù)方案 六、 項(xiàng)目承擔(dān)單位和項(xiàng)目負(fù)責(zé)人的基本情況、 項(xiàng)目法人所有制性質(zhì) 及項(xiàng)目組織方式 七、 投資估算、資金籌措經(jīng)濟(jì)效益初步分析 八、 大雁煤業(yè)有限公司建設(shè)煤炭地下氣化煤化工項(xiàng)目的有利 條件 九、 技術(shù)提供單位條件 十、 結(jié)論 2 一、項(xiàng)目概況 內(nèi)蒙古自治區(qū)地域遼闊，煤炭資源極為豐富，據(jù)第三次全國(guó)煤田預(yù)測(cè)資料，全區(qū)含煤面積為 萬(wàn)平方公里。截至 1996 年末 ，全區(qū)累計(jì)探明儲(chǔ)量 2259 億噸，保有儲(chǔ)量 ，其中褐煤 億噸，占全區(qū)保有儲(chǔ)量的 %。另外，由于褐煤灰分、水分高，發(fā)熱量低，其市場(chǎng)受到了限制，經(jīng)濟(jì)效益不高，給企業(yè)后續(xù)發(fā)展，特別是內(nèi)蒙古自治區(qū)煤炭工業(yè)的發(fā)展帶來(lái)較大的影響。 大雁煤業(yè)公司開(kāi)發(fā)的大雁煤田位于內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市境內(nèi)，東部區(qū)探明儲(chǔ)量 億噸，全部為褐煤。作為多年從事煤炭生產(chǎn)的企業(yè)，尋找優(yōu)質(zhì)煤田進(jìn)行開(kāi)發(fā)，采用高新技術(shù)開(kāi)發(fā)高附加值產(chǎn)品是走出困境再造輝煌的最佳途徑。經(jīng)考察論證，大雁煤業(yè)公司決定開(kāi)發(fā)煤炭地下氣化項(xiàng)目，預(yù)計(jì)將有近 10 億噸煤量只能用地下氣化方式開(kāi)采，目前已具備有井式地下氣化條 件的儲(chǔ)量即達(dá) 萬(wàn)噸，選擇首先在大雁三礦西二采區(qū)進(jìn)行。這兩個(gè)煤層全區(qū)發(fā)育，為局部不可采煤層，厚度變化較大，總體變化規(guī)律為東部厚西部薄，淺部厚深部薄 , 平均厚度為 米，在 23 勘探線以西 +500 水平以上兩層合并。煤層顏