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摘 要：煤炭地下气化是受到诸多客观条件影响的，因此，为了确保煤炭地下气化的安全性，就必须做好相关的条件控制工作。笔者作为一名煤炭相关工作者，深知煤炭地下气化控制的重要性，在对煤炭地下气化进行系统研究的基础上，联系自身工作经验，对煤炭地下气化进行全面论述。
关键词：煤炭 地下气化 控制方法
我国于20世纪50年代曾在大同胡家湾矿、蛟河煤矿、鹤岗兴山矿等10余处开展过煤层地下气化技术的试验。1958～1962年，我国先后在大同、皖南、沈北等许多矿区进行过自然条件下有井式煤炭地下气化的试验，取得了一定的成就。1984年，中国矿业大学(北京)煤炭工业地下气化工程研究中心开始进行了煤炭地下气化技术的研究，在国家“863”计划课题的支持下，建成了具有世界先进水平的煤炭地下气化综合模型试验台和测控系统，并开展了相关的理论研究、模型试验研究，得到了褐煤、烟煤及无烟煤地下气化工艺参数。先后在江苏徐州新河二号井、河北唐山刘庄煤矿、山东新汶孙村煤矿、鄂庄煤矿、山西昔阳杏丹峪煤矿等，针对不同的煤层赋存条件进行了有井式地下气化现场试验和生产。形成了具有我国自主知识产权的“长通道、大断面、两阶段”煤炭地下气化新工艺，经科研成果查新表明，该工艺构思新颖，属国内外首创。
一、气化炉的结构研究
现场试验的基础就是要根据煤层赋存条件，建立一个结构合理的地下气化炉。地下气化炉料层不能移动，必须采取措施，控制气化工作面的移动，才能保持气化过程的连续。因此气化炉结构必须适应气化工艺的要求，调节供风点和排气点的水平位置和高度，即实现供风点和排气点的二维控制。为此现场试验结合急倾斜煤层的赋存特点，设计了可调推进式地下气化炉。
二、辅助通道供风气化
现行的地下气化发生炉的运转经验证明：不同的工作阶段，均匀地向煤层反应表面鼓风，是地下气化炉稳定气化的主要条件。煤层埋藏的自然条件的差别、煤层的组成和厚度的不同以及煤化学性质以及顶板稳定性的不同，都将或多或少地使向煤层均匀供风变得复杂。但是在任何情况下，顺利地解决这一问题，才能保证地下煤气发生炉运行的稳定。辅助通道供风时，可形成一个与主流方向相垂直的扰动气流。 这一扰动分布于整个氧化区，无疑提高了气化剂向反应表面的扩散能力，衡量气化剂向反应的煤表面传递的完备程度可用风流有效空气动力学活性系数表示这个系数表示还原的多相反应结果所生成可燃组分的百分数与煤气中原始组分的百分数的比。
三、压抽结合供风气化
降低还原区及干馏干燥区的压力，有利于生成的可燃气体及时排出，减少可燃气体的漏失率，但是氧化区压力宜为正压，为了能同时满足氧化区和还原区的要求，可以采用压抽相结合的气化方案。则由进气孔鼓风，出气孔用引风机向外抽风，调节鼓风压力和抽气负压，使还原区处于相对较低的压力条件下。压抽相结合气化方案可以在两种气化过程不稳定的情况下使用。 1 是煤层冒落，通道阻力增加，导致供风流量下降。热值降低。2 是气化剂或煤气漏失，引起煤气流量下降。现场试验中，一般都以压风气化为主，但煤层冒落时，煤气热值波动较大。在这种情况下，采用压抽相结合气化工艺，则可达到稳定产气的目的。气流漏失量随煤层的赋存条件不同而有显著的区别，煤层埋藏深度及其透气性、顶板和底板岩石破碎程度对其都有影响。虽然在设计气化炉时采取了相应的措施，如在与气化炉相连的煤巷、岩巷做密封墙注浆密封，甚至将气化盘区采用隔离带包围起来，但是， 气化炉点火后，仍会有少量气漏失气流漏失在不同程度上影响了炉里的空气动力学条件，将会降低煤气热值，在矿井报废水平气化时甚至会影响到矿井的安全。
四、反向供风气化
正向气化时，火焰工作面将渐渐向出气孔移动，干馏干燥区越来越短，到后期还原区也将越来越短，最终还原区长度将不能满足氧化区生成的二氧化碳还原和水蒸汽分解反应的需要，煤气热值降低。这时必须采用反向供风气化方案，即由出气孔鼓风，原进气孔排气，使火焰工作面向进气孔方向移动，重新形成新的气化条件。反向供风气化对气化过程有利也有弊，有利的方面是：第一，鼓风时空气在原高温排气孔中得以预热，该热能在气化炉中用以额外地分解水蒸汽以增加氢的含量，随鼓风导进的物理热，可以在煤气中得到大致相等的热能。第二是反向供风时，还原区及干馏干燥区都在正向鼓风时燃烧过的区域内，温度较高，还原反应温度条件及干馏效果都比较好。第三是气流下游灰渣中的金属氧化物对还原反应起一定的催化作用。不利的一面主要是第一，火焰工作面移动会受到灰渣的影响。第二，煤层经过正向鼓风时的干馏，干馏煤气产量受到了影响。但不利的因素可由煤层冒落重新暴露新的煤面而得到相应的补偿。因此反向气化时，可以得到与正向气化相同热值的煤气。反向供风气化可实现多程气化，提高煤层气化率。
局部反向供风气化，可以解决气化通道局部堵塞引起热值不稳定问题，还可以局部控制煤层燃烧高度。进气孔鼓风，气化工作面向相邻辅助孔移动，当氧化区末端接近辅助孔（判断依据是辅助孔气样中含氧量逐渐升高）时，则可以由辅助孔供风，进气孔排气，形成局部反向供风气化。
五、结束语
笔者在文中论述了我国煤炭地下气化的发展现状，并立足于这一现状，从不同的角度分析了煤炭的地下气化相关内容。从以上的分析论述中得到了下面的结论：第一，辅助通道供风气化，能将有效空气动力学系数提高10%以上，当氧化区煤层发生冒落时，辅助通道供风能够起到稳定风流的作用。第二，压抽结合供风气化能够適当提高还原反应速率，并能将气化炉漏失率降低一半左右。第三，反向供风气化能够获得和正向供风气化相同质量的煤气，其气化工作面移动速度和正向供风相当，试验条件下为0.42m/d，反向供风气化能够提高煤层气化率。
参考文献
[1]张檄堵．煤炭地下气化技术[J]．探矿工程，2001，(1)：6-9．
[2] 赵守困，等．我国煤炭地下气化试验舟9进展与反应过程[J]．煤气与热力，20iX)，(3)：212-213.
关键词：煤炭 地下气化 控制方法
我国于20世纪50年代曾在大同胡家湾矿、蛟河煤矿、鹤岗兴山矿等10余处开展过煤层地下气化技术的试验。1958～1962年，我国先后在大同、皖南、沈北等许多矿区进行过自然条件下有井式煤炭地下气化的试验，取得了一定的成就。1984年，中国矿业大学(北京)煤炭工业地下气化工程研究中心开始进行了煤炭地下气化技术的研究，在国家“863”计划课题的支持下，建成了具有世界先进水平的煤炭地下气化综合模型试验台和测控系统，并开展了相关的理论研究、模型试验研究，得到了褐煤、烟煤及无烟煤地下气化工艺参数。先后在江苏徐州新河二号井、河北唐山刘庄煤矿、山东新汶孙村煤矿、鄂庄煤矿、山西昔阳杏丹峪煤矿等，针对不同的煤层赋存条件进行了有井式地下气化现场试验和生产。形成了具有我国自主知识产权的“长通道、大断面、两阶段”煤炭地下气化新工艺，经科研成果查新表明，该工艺构思新颖，属国内外首创。
一、气化炉的结构研究
现场试验的基础就是要根据煤层赋存条件，建立一个结构合理的地下气化炉。地下气化炉料层不能移动，必须采取措施，控制气化工作面的移动，才能保持气化过程的连续。因此气化炉结构必须适应气化工艺的要求，调节供风点和排气点的水平位置和高度，即实现供风点和排气点的二维控制。为此现场试验结合急倾斜煤层的赋存特点，设计了可调推进式地下气化炉。
二、辅助通道供风气化
现行的地下气化发生炉的运转经验证明：不同的工作阶段，均匀地向煤层反应表面鼓风，是地下气化炉稳定气化的主要条件。煤层埋藏的自然条件的差别、煤层的组成和厚度的不同以及煤化学性质以及顶板稳定性的不同，都将或多或少地使向煤层均匀供风变得复杂。但是在任何情况下，顺利地解决这一问题，才能保证地下煤气发生炉运行的稳定。辅助通道供风时，可形成一个与主流方向相垂直的扰动气流。 这一扰动分布于整个氧化区，无疑提高了气化剂向反应表面的扩散能力，衡量气化剂向反应的煤表面传递的完备程度可用风流有效空气动力学活性系数表示这个系数表示还原的多相反应结果所生成可燃组分的百分数与煤气中原始组分的百分数的比。
三、压抽结合供风气化
降低还原区及干馏干燥区的压力，有利于生成的可燃气体及时排出，减少可燃气体的漏失率，但是氧化区压力宜为正压，为了能同时满足氧化区和还原区的要求，可以采用压抽相结合的气化方案。则由进气孔鼓风，出气孔用引风机向外抽风，调节鼓风压力和抽气负压，使还原区处于相对较低的压力条件下。压抽相结合气化方案可以在两种气化过程不稳定的情况下使用。 1 是煤层冒落，通道阻力增加，导致供风流量下降。热值降低。2 是气化剂或煤气漏失，引起煤气流量下降。现场试验中，一般都以压风气化为主，但煤层冒落时，煤气热值波动较大。在这种情况下，采用压抽相结合气化工艺，则可达到稳定产气的目的。气流漏失量随煤层的赋存条件不同而有显著的区别，煤层埋藏深度及其透气性、顶板和底板岩石破碎程度对其都有影响。虽然在设计气化炉时采取了相应的措施，如在与气化炉相连的煤巷、岩巷做密封墙注浆密封，甚至将气化盘区采用隔离带包围起来，但是， 气化炉点火后，仍会有少量气漏失气流漏失在不同程度上影响了炉里的空气动力学条件，将会降低煤气热值，在矿井报废水平气化时甚至会影响到矿井的安全。
四、反向供风气化
正向气化时，火焰工作面将渐渐向出气孔移动，干馏干燥区越来越短，到后期还原区也将越来越短，最终还原区长度将不能满足氧化区生成的二氧化碳还原和水蒸汽分解反应的需要，煤气热值降低。这时必须采用反向供风气化方案，即由出气孔鼓风，原进气孔排气，使火焰工作面向进气孔方向移动，重新形成新的气化条件。反向供风气化对气化过程有利也有弊，有利的方面是：第一，鼓风时空气在原高温排气孔中得以预热，该热能在气化炉中用以额外地分解水蒸汽以增加氢的含量，随鼓风导进的物理热，可以在煤气中得到大致相等的热能。第二是反向供风时，还原区及干馏干燥区都在正向鼓风时燃烧过的区域内，温度较高，还原反应温度条件及干馏效果都比较好。第三是气流下游灰渣中的金属氧化物对还原反应起一定的催化作用。不利的一面主要是第一，火焰工作面移动会受到灰渣的影响。第二，煤层经过正向鼓风时的干馏，干馏煤气产量受到了影响。但不利的因素可由煤层冒落重新暴露新的煤面而得到相应的补偿。因此反向气化时，可以得到与正向气化相同热值的煤气。反向供风气化可实现多程气化，提高煤层气化率。
局部反向供风气化，可以解决气化通道局部堵塞引起热值不稳定问题，还可以局部控制煤层燃烧高度。进气孔鼓风，气化工作面向相邻辅助孔移动，当氧化区末端接近辅助孔（判断依据是辅助孔气样中含氧量逐渐升高）时，则可以由辅助孔供风，进气孔排气，形成局部反向供风气化。
五、结束语
笔者在文中论述了我国煤炭地下气化的发展现状，并立足于这一现状，从不同的角度分析了煤炭的地下气化相关内容。从以上的分析论述中得到了下面的结论：第一，辅助通道供风气化，能将有效空气动力学系数提高10%以上，当氧化区煤层发生冒落时，辅助通道供风能够起到稳定风流的作用。第二，压抽结合供风气化能够適当提高还原反应速率，并能将气化炉漏失率降低一半左右。第三，反向供风气化能够获得和正向供风气化相同质量的煤气，其气化工作面移动速度和正向供风相当，试验条件下为0.42m/d，反向供风气化能够提高煤层气化率。
参考文献
[1]张檄堵．煤炭地下气化技术[J]．探矿工程，2001，(1)：6-9．
[2] 赵守困，等．我国煤炭地下气化试验舟9进展与反应过程[J]．煤气与热力，20iX)，(3)：212-213.