[D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2013.01.004 第35卷第1期 北京科技大学学报 Vol.35 No.1 2013年1月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jan.2013 深部煤层地下气化化学点火方法研究及数值模拟 梁新星)网，孙春宝)，梁杰2)，沈芳2) 1)北京科技大学土木与环境工程学院.北京1000832)中国矿业大学（北京）化学与环境工程学院，北京1003 ☒通信作者，E-mail:liangxinxing507@163.com 摘要通过对适合地下气化点火煤层的条件和煤质进行分析，设计了深部煤层地下气化化学点火装置以及化学点火模 型试验台.当点火剂中硅烷与氧气的体积比为1：3.33、点火剂压力保持在0.3MPa时，点火区温度上升速率600℃【， 最高温度达到8O0℃，完全能够将模拟深部煤层点燃.利用数值模拟软件FEMLAB对点火过程中煤层温度场做了计算 机数值模拟.当煤层点火区温度设定为1366℃时，温度场的扩展速率为28.75℃n~1,与采用模型试验得到的温度变 化趋势基本一致. 关键词煤炭地下气化：深部煤层：化学点火；计算机模拟 分类号TD843:TQ546.1 Research and numerical simulation of the chemical ignition of underground coal gasification in a deep coal seam LIANG Xin-ring 1),SUN Chun-bao 1),LIANG Jie 2).SHEN Fang 2) 1)School of Civil and Environmental Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083.China 2)School of Chemical&Environmental Engineering.China University of Mining Technology.Beijing 100083.China Corresponding author,E-mail:liangxinxing507163.com ABSTRACT The equipment and model test rig were designed for the chemical ignition of nderground coal gasifi- cation(UCG)in a deep coal seam after analyzing the coal seam condition and coal quality which were suitable for UCG ignition.When the volume ratio of silane to oxygen in the igniting composition keeps 1:3.33 and the pressure of the igniting composition maintains 0.3 MPa,the temperature rise rate in the ignition zone reaches 600C.h.the maximum temperature rises to 800 C,which can achieve UGC ignition in a deep coal seam.The temperature ficld of the coal scam was simulated on computer by the numerical simulation software FEMLAB.When the temperature in the ignition zone of the coal seam sets to 1366 C,the growth rate of the temperature field is 28.75 C.min.which is consistent with the temperature change trend in model experiment. KEY WORDS underground coal gasification (UCG):deep coal seams:chemical ignition:computer simmlation 煤炭资源随着煤层埋藏深度的增加，开采条件 传统的物理采煤为化学采煤，省去了庞大的煤炭开 就愈趋恶劣，主要因素有冲击地压变大，煤层瓦斯 采、运输、洗选、气化等工艺的设备，因而具有安 量逐渐增多，工作面煤尘发生量显著增加，岩层温 全性好、投资少、效益高、污染少等优点，深受世 度升高，以及地下水影响等，所以深部煤层资源的 界各国的重视，被誉为第二代采煤方法四 利用一直是一个亟待解决的难点， 无井式煤炭地下气化方法是按一定距离向煤 煤炭地下气化就是将处于地下的煤炭直接进 层垂直钻孔，形成气流通道，再使用贯通方法将各 行有控制地燃烧，通过对煤的热作用及化学作用产 孔间煤层贯通形成气化通道，然后通过一个钻孔把 生可燃气体的过程.该过程集建井、采煤和地面气煤层点燃，注入空气或者氧气·水蒸气混合气体，使 化三大工艺为一体，将煤的开采和转化相结合，变 煤层发生热解、氧化和还原等气化反应.煤炭地下 收稿日期：2011-12-10 基金项目：国家高技术研究发展计划“煤炭地下气化产业化关键技术“项目(2011AA050106)第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 深部煤层地下气化化学 火方法研究及数值模拟 口尸勺一…户曰、 ,`﹄ 夕确︸ 梁新 星 网, 孙春 宝`, 梁 杰 , 沈 北京科技大学土木与环境工程学院, 北京 中国矿业大学 北京 化学与环境工程学院 北京 困 通信作者, 匕 摘 要 通 过对 适合地下气 化点 火煤 层 的条件和煤 质进 行分析 , 设计 了深部煤 层地下 气化化学 点 火装 置以及化 学点火模 型试 验 台 当点 火剂中硅烷 与氧气 的体积 比为 、点火 剂压 力保持在 时 , 点火 区温度 几升速率 ℃ 一` 最高温度达到 ℃, 完全能够将模拟深部煤层点燃 利用数值模拟软件 对点火过程中煤层温度场做了计算 机数值 模拟 当煤层 点火区温 度设 定为 ℃时, 温 度场 的扩 展速率 为 ℃·, 一`, 与采 用模 型试验 得到 的温度 变 化趋 势基本 一致 关键词 煤炭地下气化 深部煤层 化学点火 计算机模拟 分类 号 石 万 ` ,卜二 夕 困 , 卿 贷 。 一乙 , 五从 万 ` 五 , 刀百万 夕 , , 。 ,, , 。,, 助 , ,, `〔〔 , , , , , 、 卜工 肠 , , 〔 匕 , 一 全全 ￡ 一 、 一 、一 、 、 韶 , 。 , 、 , 〔玉, 、 〔· 、、, 一 , 。、 、一 · · 入 , , · · 一 一 、 , , 叩 , 一 、、 。· 、。 、川 、 一一 一 、 一 , · 一 、 劝一 、 。 , , , 〕, 、 、 , 、。, 煤炭资源随着煤层埋藏深度 的增加 , 开采条件 传统的物理采煤为化学采煤 , 省去了庞大的煤炭开 就愈趋恶劣 , 主要因素有冲击地压变大, 煤层瓦斯 采 、运输 、 洗选 、 气化等工艺的设备, 因而具有安 量逐渐增多, 工作面煤尘发生量显著增加, 岩层温 全性好 、投资少 、 效益 高 、 污染少等优点, 深受世 度升高 , 以及地下水影响等, 所以深部煤层资源的 界各国的重视 , 被誉为第二代采煤方法 利用一直是一个函待解决的难点 无 井式煤炭地下气化 方法是按一定距 离向煤 煤炭地 下气化就是将 处于地 下的煤炭直接进 层垂直钻孔 , 形成气流通道, 再使用贯通方法将各 行有控制地燃烧 , 通过对煤的热作用及化学作用产 孔间煤层贯通形成气化通道 , 然后通过一个钻孔把 生可燃气体的过程 该过程集建井 、采煤和地面气 煤层点燃 , 注入空气或者氧气 一水蒸气混合气体, 使 化三大工艺为一体, 将煤的开采和转化相结合, 变 煤层发生热解 、氧化和还 原等气化反应 煤炭地下 收稿 日期 一 一 基金项 目 国家高技术研究发展计划 “煤炭地下气化产业化关键技术一项 目 即 DOI :10.13374/j .issn1001 -053x.2013.01.004