煤炭地下气化开采发电环境效益研究

发布时间：2020-08-29 07:52

　　鉴于我国富煤贫油的国情,煤炭一直是我国的主要能源,而作为我国使用比例最大的一次能源,煤炭的传统利用方式一直饱受高污染的诟病。在环境污染日益严重的今天,研究煤炭的清洁开采利用方式已经势在必行。煤炭地下气化开采发电是清洁利用煤炭资源的一种方式,论文通过分析比较各种环境评价方法,找到了适合评价煤炭地下气化开采发电环境效益的理论和评价方法,即生命周期理论,森林资源环境效益评价法、意愿调查法和对比分析法;通过现场工业性试验研究煤炭地下气化开采在空气蒸汽连续工艺和富氧蒸汽连续工艺下发电各项污染物排放和资源消耗的环境效益,分别得到煤炭地下气化开采在空气蒸汽连续工艺条件下发电和富氧蒸汽连续气化工艺条件下发电每发电一万度的综合环境效益;通过研究传统采煤燃煤发电各种污染物排放和资源消耗的环境效益,得到传统采煤燃煤发电每发电一万度的综合环境效益;通过煤炭地下气化开采发电在空气蒸汽连续法工艺下和富氧蒸汽连续气化工艺下与传统采煤燃煤发电在同样发电一万度环境效益对比分析,定量分析出清洁利用煤炭资源的途径,为可持续发展提供参考。(1)本论文以生命周期理论为基础,将森林资源环境效益评价法引入煤炭地下气化开采发电领域,在传统煤炭开采发电中用森林资源环境效益评价法结合意愿调查法进行评价。(2)论文分别对煤炭地下气化开采在空气蒸汽连续工艺和富氧蒸汽连续气化工艺两种工艺下发电各项污染物排放和资源消耗环境效益进行数值分析,分别得到发电一万度两种工艺综合环境效益;同时又用森林资源环境效益评价法结合意愿调查法对传统采煤燃煤发电各项污染物排放和资源消耗进行数值分析,得出传统煤炭开采发电一万度综合环境效益。(3)通过对煤炭地下气化空气蒸汽连续工艺,煤炭地下气化富氧蒸汽连续工艺以及传统采煤发电工艺这三种工艺的环境效益对比分析,得出煤炭地下气化开采发电空气蒸汽连续工艺较为环保,解决了煤炭资源清洁利用的问题。
【学位单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TD84;TM611
【部分图文】：

原理图,煤炭地下气化,原理图

硕士学位论文体。气化过程煤质分子的变化，可简要表述如下：(1) 煤质大分子周围的官能团，以挥发分的形式脱去，某些交联键断裂，氢化芳解并挥发析出，形成烃类轻质气体。氢化芳烃还可以转化成附加的芳香部分，芳香转化成小的碳微晶，碳微晶聚积形成煤焦。(2) 在脱挥发分过程中，生成活性的、不稳定的碳，它们可以与周围气体自接作气化，也可以失活而形成煤焦。(3) 析出的挥发分与气相 O2、H2O（g）、H2等作用生成 CO、H2和 CH4。(4) 由碳微晶形成煤焦，可以气化成煤气，也可以进一步缩聚成焦炭。煤炭地下气化开采就是在地下煤层中实现上述四个步骤而产生可燃气体的过程。过程在地下气化炉的气化通道中由三个反应区域来实现，即氧化区、还原区和干馏区[21]，煤炭地下气化采煤原理如图 1-1 所示。

工业性实验,地理位置

地质赋存条件好，是国家重点规划的 13 个大型煤炭基地黄陇基地的骨干矿区之一，地理位置如图3-1 所示。图 3-1 工业性实验所属矿区地理位置图Figure3-1 The geographical location of the mining area for industrial experiments3.2 地质条件(Geologic Condition)1、地层本区地层区划属华北地层区鄂尔多斯西缘分区，平凉-永寿地层小区的中部，总的特征与华北地层区相似，缺失上奥陶统、志留系、泥盆系和石炭系。地层由老到新有震旦亚界蓟县系贺兰山群、下古生界寒武系和奥陶系中下统、上古生界二迭系、中生界三叠系、侏罗系及白垩系、新生界第三系及第四系。区内地表出露及钻孔揭露的地层自下而上有：上三叠统延长群、中侏罗统延安组、下白垩统六盘山群、上第三系甘肃群、第四系。本区含煤地层为下侏罗统华亭群，根据旋回结构、煤层组合特征、古生物化石群

平面布置图,平面布置图,工作面

硕士学位论文（6）煤 4-4 层位于华亭群中部，距煤 4-3 层平均间距 1.27m，煤层最大厚度 1.81m（4101 孔），最小厚度 0.30m（14 孔），4002 孔处为 1.38m，平均厚度 1.03m，赋存不稳定，中、下部含 1～2 层炭质泥岩夹矸，顶板主要为泥岩和砂质泥岩，次为炭质页岩，砂岩，底板为炭质页岩。（7）煤 5 层位于华亭群上部，距煤4-4层平均间距约30m。煤层最大厚度0.91m，最小厚度0.78m，平均厚度 0.8m，含夹矸一层，厚 0.05m，顶板为砂岩、泥岩、砂质泥岩，底板为粉砂岩、泥岩等，煤层沿走向和倾向厚度变化大。3、构造本区位于向东南倾伏的安口-新窑聚煤向斜的中段，无褶曲和断层。3.3 采区情况(Mining Condition)

【参考文献】