煤炭地下气化是将煤炭在原位进行有控制的燃烧,通过煤的热解以及煤与氧气、水蒸气发生的一系列化学反应,产生H2,CO和CH4等可燃气体的过程。该过程是在煤炭地下气化炉里实现的,组成地下气化炉的最基本要素是进气井(孔)、出气井(孔)和连接进气井(孔)、出气井(孔)的气化通道,在气化通道里煤和气化剂进行氧化反应、还原反应和干馏干燥反应而产生煤气。
根据气化通道施工方式和通道扩展方式的不同,可将气化反应区简化为2种类型的气化反应通道:无固相的自由通道和渗透性多孔疏散的通道。在自由通道里以壁面反应为主称为通道式气化,在渗流通道里气化称为渗流气化。
我国废弃矿井中遗留煤炭资源量约420亿t,废弃矿井煤炭资源井工复采技术难度大,安全性差,在经济上也不合理,因此必须探索新的回收技术,煤炭地下气化技术则是一条可行的技术路线。煤炭地下气化可以依托老矿井原有的井筒和巷道建设地下气化炉,利用人工掘进的煤巷作为气化通道,形成通道式气化。
通道式气化在煤层里围绕通道形成温度场和体积分数场,温度向顶板岩层传播和煤层燃空区变化形成了顶板温度场和应力场,煤炭地下气化过程实质上就是这些特征场的演化过程。
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