第1期 粱新星等：深部煤层地下气化化学点火方法研究及数值模拟 ·15· 而气化通道周围的最高温度达到800℃，因此用硅 (邬纫云.煤炭气化.徐州：中国矿业大学出版社，2001) 烷·富氧化学点火法是可行的，能够将煤层点燃 [3 Liang XX,Jin G R,Liang J.Pilot study on the catalysis 点火剂要保持足够高的压力控水，使点火区煤层尽 of residues on underground coal gasification.Coal Con 量不受水的影响， ver5,2008.31(1):21 (4)化学点火过程中，另一个影响因素是鼓气 (梁新星，金国荣，梁杰.灰渣对煤炭地下气化催化效果的 初步研究.煤炭转化，2008,31(1)：21) 的压力，由于硅烷燃烧产生二氧化硅粉末，而且在 [4]Liu X,Liang XX,Liang J.Analysis of ignition technique 燃烧过程中固体粉末附着在煤层上，有隔绝氧气与 in UCG.Energy Eng,2009(2):10 煤层的可能，必须借助高压将粉末带走.试验过程 (刘新，粱新星，梁杰.煤炭地下气化点火方法的分析.能源 中，前期鼓风压力低，点火区温度上升慢，随着试 工程，2009(2)：10) 验的进行，鼓风压力逐渐提高，温度也随之提高，由 [5]Yue N F.Analysis of coefficient of heat conductivity of 此得出利用硅烷点火，煤层温度与压力呈正比关系. loose coal body.Min Saf Environ Prot,2006,33(3):26 (⑤)通过点火过程传热的数值模拟，点火区的 (岳宁芳，松散煤体导热系数的分析，矿业安全与环保， 温度定为最高1366℃，则温度场的扩展速率由最 200633(3):26) 初的28.75℃min-1逐渐降低到零，扩展规律呈弯 [6]Yang L H.Temperature field model of two stages under- ground coal gasification.J Chem Ind Eng,2001,52(3): 曲型，与试验结果的趋势基本一致，可以指导现场 273 深部煤层钻井式地下气化炉点火过程 (杨兰和.两阶段煤炭地下气化温度场模型.化工学报，2001， (6)利用硅烷一93%富氧化学法点燃深部煤层 52(3):273) 一要尽量缩短点火时间，以防止二氧化硅在煤表面 [7]Yang L H.Numerical simulation of 3-D non-linear un- 沉积从而阻碍地下气化炉的正常点火；二要保持一 steady temperature field of underground coal gasification. 定的鼓风压力控水，使煤层尽量处于地下水之上 J China Univ Min Technol,2000,29(2):140 (7)化学点火方法及点火装置对煤炭地下催化 (杨兰和.煤炭地下气化三维非线性动态温度场数值模拟 气化工艺有着重要意义，可以通过优化点火装置， 中国矿业大学报，2000,29(2)：140) 将固态及气态催化剂通过气化剂的夹带进入地下气 (8]Huang JJ,Bruining J,Wolf K H AA.Modeling of gas flow and temperature fields in underground coal fires.Fire 化炉，待到煤层点燃后，进行催化气化，这样可提 5afJ,2001,36(5):447 高地下煤气质量，稳定气化过程，对于现阶段的中 9]Chen J,Zhang B L.Numerical calculation of temperature 国地下气化及洁净煤工程有着明显的推进作用. field.J Fuzhou Univ Nat Sci Ed,1993,21(1):81 (陈俊，张伯霖.温度场的数值计算.福州大学学报：自然科 参考文献 学版，1993,21(1)：81) (10]Fu W B.Coal Combustion Theory and Its Macroscopic [1]Liang J,Yu L.Underground coal gasification by the Regulation.Beijing:Tsinghua University Press,2003 new technique of "long passage with large cross section". (傅维镳.煤燃烧理论及其宏观通用规律.北京：清华大学 Chi2 aCoal,2002,28(12):8 出版社，2003) (梁杰，余力.“长通道，大断面”煤炭地下气化新工艺.中国 11]Gong Z J.The heat calculation of multi-layer cylinder lin- 煤炭，2002,28(12)：8) ing at un-steady.Ind Heat,1991(5):19 [2]Wu R Y.Coal Gasification.Xuzhou:China University of (弓自洁.圆筒形多层砌体非稳态热计算.工业加热，1991 Mining and Technology Press,2001 (5):19)第 期 梁新星等 深部煤层地下气化化学点火方法研究及数值模拟 而气化通道周围的最高温度达到 ℃, 因此用硅 烷 一富氧化学点火法 是可行的, 能够将煤层点燃 点火剂要保持足够高的压力控水, 使点火区煤层尽 量不受水的影响 化学点火过程 中, 另一个影响因素是鼓气 的压力 , 由于硅烷燃烧产生二氧化硅粉末, 而且在 燃烧过程中固体粉末附着在煤层上, 有隔绝氧气与 煤层的可能 , 必须借助高压将粉末带走 试验过程 中, 前期鼓风压 力低 , 点火区温度上升慢, 随着试 验的进行, 鼓风压力逐渐提高, 温度也随之提高 由 此得 出利用硅烷 点火, 煤层温度与压力呈正比关系 通过点火过程传热的数值模拟 , 点火区的 温度定为最高 ℃, 则温度场的扩展速率 由最 初的 ℃· 一' 逐渐降低到零 , 扩展规律呈弯 曲型, 与试验结果的趋势基本一致 , 可以指导现场 深部煤层钻井式地下气化炉点火过程 利用硅烷 一 富氧化学法点燃深部煤层 一要尽量缩短点火时间, 以防止二氧化硅在煤表面 沉积从而阻碍地下气化炉的正常点火 二要保持一 定的鼓风压力控水 , 使煤层尽量处于地下水之上 化学点火方法及点火装置对煤炭地下催化 气化工艺有着重要意义 , 可 以通过优化点火装置, 将固态及气态催化剂通过气化剂的夹带进入地下气 化炉 , 待到煤层 点燃后 , 进行催化气化 , 这样可提 高地下煤气质量 , 稳定气化过程, 对于现阶段的中 国地下气化及洁净煤工程有着明显的推进作用 参 考 文 献 、 叉 飞 “ ” ` , , 梁杰, 余力 “长通道, 大断面” 煤炭地下气化新工艺 中国 川 煤炭, , 、、、, 访 二 〔〕 入 , 呜区纫云 煤炭气化 徐州 中国矿业大学出版社, , , 几 二, , 梁新星, 金国荣, 梁杰 灰渣对煤炭地下气化催化效果的 初步研究 煤炭转化, , , , 印夕 叼, 刘新, 梁新星, 梁杰 煤炭地下气化点火方法的分析 能源 工程, 械 。 玩 。 、 亡, , 岳 宁芳 松 散煤 体导热系数的分析 矿业安全 与环保, , 玩 , , 杨兰和 两阶段煤炭地下气化温度场模型,化工学报, , 一 一 一 坛二 山乞 、 、 , , 杨兰和 煤炭地下气化三维 非线性动态温度场数值模拟 中国矿业大学报, , , , 认勺 , 凡 陀 工 , , 凡 二流 ,。 。亡 乞 , , 陈俊, 张伯霖 温度场的数值计算 福州大学学报 自然科 学版, 一 , 乙廿 坛 已。印 几 即 占 乞 印二 几 , 傅维镰 煤燃烧理论及其宏观通用规律 北京 清华大学 出版社, 一盯 一 玩 价 , 弓自洁 圆筒形多层砌体非稳态热计算 工业加热