地下煤气化

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不高。少量锅炉燃烧废气排放。粉尘产生量较少。因此,本工程的建设将不会对当地大气环境产生影响。 9.4.2 水环境影响分析

本工程产生的含酚、氰污水,设计上采用生化处理装置处理,废水经生化处理后,达到第二类污染物最高允许排放浓度二级标准限制,符合水质排放要求。气化区顶、底板岩石经高温作用,冷却后形成了致密的隔水层,防止了气化区污染物渗漏到地下水系污染地下水。不会对水体产生大的影响。 9.4.3 地表影响分析

地下气化灰渣全部留在井下,采用注浆充填技术对气化空间进行充填,避免了采煤所引起的地表下沉,减小了对地面的环境影响。

综上所述,本工程的建设不会对当地大气、水环境产生大的影响。 9.5 安全技术措施及节能 9.5.1 行业特点及职业危害

本工程属于煤气化合成化工行业,从原材料、产品及全生产过程均是在可燃、易爆、有毒的环境,这将构成对本企业生产安全和职工卫生的危害。在该工程建设的全过程中必须严格贯彻“安全第一”、“预防为主”的方针,从而确定劳动者在生产过程中的安全和健康。贯彻建设项目主体工程和职工安全、工业卫生“三同时”的精神,首先在设计中把职业安全和工业卫生放在一个重要位置,想方设法使其完善。同时采用可靠技术及设施确保工程的安全和劳动者的健康。 9.5.2 编制依据及采用的标准

1、《建设项目(工程)劳动安全卫生监察规定》(中华人民共和国劳动部令第3号)

2、《工业企业设计卫生标准》(TJ36-79) 3、《工业企业噪声控制设计规范》(GBJ87-85) 4、《生产过程安全卫生要求总则》(GB12801-91) 5、《建筑物防雷击设计规范》(GB50057-94) 6、《建筑物抗震设计规范》(GBJ11-89) 9.5.3 职业安全卫生及防护设施

1、采用先进的工艺和设备,控制有毒有害物的泄露,部分关键机组和设备由国外引进,以加强生产过程的密闭性,防止跑、冒、滴、漏。

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2、易燃易爆装置的生产岗位,设备尽可能露天布置,厂房采用敞开式建筑,有利于有害物质的扩散,在需要的岗位设置局部通风措施。

3、采用先进的DCS控制系统,在控制室对工艺系统及辅助生产装置实现集中检测和操作,对重要的控制参数自动分析、自动报警及联锁,对保证安全生产有重要作用。

4、对压缩机、鼓风机等高噪声设备,尽量选用低噪声产品,或设置隔音操作室,操作工配带耳塞、耳罩等防护用品。 9.5.4 消防措施和设施方案建议

(1)消防措施

本工程项目中的建、构筑物按不同场所严格依防火防爆规范设计;生产过程中的原材料、辅助材料、中间品和产品均为易燃易爆品。生产过程引发火灾的因素,主要为误操作、静电、电器漏电和短路等。为确保安全生产,必须采取必要的消防措施。

1、根据生产装置的特性及储存物品的火灾危险性,应留有足够的安全距离。 2、配置消防设施和专门的消防队伍,并建立厂、车间、工段三级消防制度。车间及建筑内局部防火设置相应的灭火器材。

3、本工程的建筑物及电器均采取相应的防雷、防静电及接地等措施。 4、根据本工程特征和火灾危险分类情况,主要选用磷酸铵盐ABC型干粉灭火器,对于变电所等易产生电气火灾的区域设置有二氧化碳灭火器和卤代烷1211灭火器。

5、新建装置应建立厂、车间、工段三级防火组织和防火安全制度,提高安全意识,加强管理、杜绝隐患。

(2)方案建议

根据本工程特征和火灾危险分类情况,主要选用磷酸铵盐ABC型干粉灭火器,对于变电所等易产生电气火灾的区域设置有二氧化碳灭火器和卤代烷1211灭火器,根据GBJ1440-90《建筑灭火器配置设计规范》的相应原则布置消防器材。

新建装置应建立厂、车间、工段三级防火组织和防火安全制度,提高安全意识,加强管理、杜绝隐患,并使全体员工都训练掌握灭火器的使用方法,及时把火灾危险消灭在萌芽之中,最大限度地减少国家与人民生命财产的损失。

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10总结与展望

煤炭地下气化的概念最早是在1868年由William Siemens首先提出的。1912年英国拉姆赛(W. Ramsey)提出地下气化方案。1888年俄国著名化学家门捷列夫提出了地下煤炭气化的设想。1907年,通过钻孔向点燃的煤层注入空气和蒸汽的UCG技术在英国取得专利权。1933年,前苏联开始进行UCG现场试验。1937年俄罗斯的第一个UCG工业试验项目失败,很多的顶尖科学家被安排参与该项目,并有一些被处决。1939年前苏联在乌克兰成功运行了一个UCG装置,但随后由于德国入侵而关闭。1940~1961前苏联年建成5个试验性气化站。其中规模较大的是俄罗斯的南阿宾斯克气化站和乌兹别克斯坦的安格连斯克气化站。二战后,前苏联重开UCG项目。1946~1965年是苏联煤炭地下气化高度发展时期,设立了地下气化管理总局,附属有研究院与设计院。全苏几个大矿区相继建成若干大型地下气化站,使煤气产量逐年大幅度上升,截止1965年巳达25亿米3。到20世纪60年代未前苏联UCG项目发展达到顶峰,共有14个工业规模的装置运行,所生产的煤气用于发电或工业燃料。

可是在上世纪60年代,由于苏联大量开发石油与天然气,使煤炭地下气化站的发展停滞不前,遭到冷落。前苏联能源管理部门曾宣布到2005年或2010年,使每年煤炭地下气化产量按热值折算为商品煤,等于全苏矿井法采煤总量的27%。计划用地下煤气每年发电2000亿度,生产化工原料2500万吨。但至今未见实施。

1977年,安格连斯克等气化站被关闭。安格连斯克气化站气化褐煤,1987年恢复运行,生产低热值燃料气供发电。该气化站目前已被澳大利亚Linc能源公司收购,日产合成气100万立方米。截至1996年,前苏联地区的地下煤气化厂气化的煤总量已超过1700万吨。

20世纪50年代,美、英、日、波、捷等国也都进行UCG试验,但成效不大。到50年代末都停止了试验。70~80年代,除前苏联外,美国、德国、比利时、英国、法国、波兰、捷克、日本等国都进行试验。

美国UCG研究试验投入大量资金。劳伦斯·利弗莫尔、桑迪亚国家实验等研究机构,应用高技术进行UCG的实验室研究和现场试验。到20世纪80年代中期,共进行29次现场试验,累计气化煤炭近4万t,煤气最高热值达14MJ/m3。劳伦斯·利弗莫尔国家实验室开发成功的受控注入点后退(CRIP)气化新工艺,是

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UCG技术的一项重大突破,使美国UCG技术居世界领先地位。美国UCG试验,证实了UCG的技术可行性,但早些时候的评估产气成本远高于天然气。

西欧国家(英国、德国、法国、比利时、荷兰、西班牙)深度1000m以下和北海海底煤炭储量很大。石油危机后,这些国家试图采用UCG技术从不能用常规方法开采的深部煤层取得国产能源。1976年,比利时和原西德签署了共同进行深部煤层地下气化试验的协议,1979年在比利时成立了地下气化研究所,进行UCG实验室研究和现场试验。1978~1987年,在比利时的图林进行现场试验。第一阶段采用反向燃烧法,试验失败。后来采用小半径定向钻孔和CRIP工艺,试验基本成功。1988年,6个欧盟成员国组成欧洲煤炭地下气化工作组,进行验证深部煤层地下气化可行性的商业规模示范。1991年10月到1998年12月,在西班牙特鲁埃尔进行现场试验。采用定向钻孔和CRIP工艺。

罗马尼亚正在日乌河谷烟煤煤田进行UCG试验,目的是弥补天然气供应不足。

除上述国家外,计划进行UCG试验或建设气化站的国家有:印度、巴西、泰国、保加利亚、新西兰等。

我国自1958年以来开始进行自然条件下煤炭地下气化试验,1980年以后,先后在徐州、唐山、山东新汶、内蒙等十余个矿区进行了试验,初步实现了地下气化从试验到应用的突破。

自从上世纪30年代至今,全球已运行了超过50个地下煤气化中试装置。 地下气化过程(Underground Coal Gasification,简称UCG)是在煤层中人工开掘的气化通道中进行的。

将地下的煤层点燃建立火源后,从地面的一个钻孔向煤层鼓入气化剂,使煤层燃烧而进行气化,另一钻孔排出煤气,煤层的燃烧和气化是一系列连续阶段所构成的复杂的物理化学过程。碳的燃烧是其过程的基础。因为煤层中挥发分析出后,主要残余物是焦炭,而碳的燃烧过程最长,并且是热量的主要来源。过程的其他各阶段进行的强度决定于碳燃烧阶段中放热的强度。从化学反应观点来看,煤的地下气化过程是在气化通道中气固两相分界面上进行的。所谓气相是指沿通道截面流动的气流(鼓风空气和蒸汽),而固相乃是自然煤层、不同热解程度的煤、煤层的顶底板岩石以及气化所形成的灰渣。岩石、灰渣、天然煤和不同热分解的煤直接同气相,以及通过气孔和裂缝同气相接触的表面就构成气固两相的分

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